JPS6062496A - 触覚センサ - Google Patents
触覚センサInfo
- Publication number
- JPS6062496A JPS6062496A JP16679783A JP16679783A JPS6062496A JP S6062496 A JPS6062496 A JP S6062496A JP 16679783 A JP16679783 A JP 16679783A JP 16679783 A JP16679783 A JP 16679783A JP S6062496 A JPS6062496 A JP S6062496A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- measured
- pressure
- target object
- distance
- Prior art date
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- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野〕
本発明は小型にして複数の要素が測定できろロボット用
触覚センザに関するものである。
触覚センザに関するものである。
（背景技術）
従来、ロボットにおける触覚センサとして、近接室、接
触覚、圧覚、力覚、′１″へり覚等が研究されており、
特に近接室と接触覚は実用化か進んでいろ。この中で接
触覚はロボットと対象物体とσ）接触の有無を知るため
のもので圧覚が多値の情報を得ることかできるのに対し
、接触覚は２値の情報を得るたけなので圧覚の一形態と
も考えられるが、いずれにしてもこれらのセンサは目的
別に独立して作られており、例えば接触覚センサは、マ
イクロスイッチを用いたものが多く、圧覚センサは感圧
半導体、導電性ゴム等、近接室センサばビーム元で対象
を照明しホトダイオードアレーを受光器とするピンホー
ルカメラでその反射光をとらえて受光しているホトダイ
オードの位置から対象物までの距離をめる方法等が一般
によく知られている。このような各機能をロボットに持
たせることによりロボットの把持動作をより適確に行う
ことができるようになる。
触覚、圧覚、力覚、′１″へり覚等が研究されており、
特に近接室と接触覚は実用化か進んでいろ。この中で接
触覚はロボットと対象物体とσ）接触の有無を知るため
のもので圧覚が多値の情報を得ることかできるのに対し
、接触覚は２値の情報を得るたけなので圧覚の一形態と
も考えられるが、いずれにしてもこれらのセンサは目的
別に独立して作られており、例えば接触覚センサは、マ
イクロスイッチを用いたものが多く、圧覚センサは感圧
半導体、導電性ゴム等、近接室センサばビーム元で対象
を照明しホトダイオードアレーを受光器とするピンホー
ルカメラでその反射光をとらえて受光しているホトダイ
オードの位置から対象物までの距離をめる方法等が一般
によく知られている。このような各機能をロボットに持
たせることによりロボットの把持動作をより適確に行う
ことができるようになる。
しかしこれらの個別の機能を持つ各センサをロボットの
ハンドに取付けるとセンサの占有体積のためハンドが大
型化し、場合によっては取付けが不可能となる。また多
くのセンサを取付けることによりロボットあるいはハン
ドが高価になるという欠点を持っていた。
ハンドに取付けるとセンサの占有体積のためハンドが大
型化し、場合によっては取付けが不可能となる。また多
くのセンサを取付けることによりロボットあるいはハン
ドが高価になるという欠点を持っていた。
（発明の課題〕
本発明の目的はこれらの欠点を除去するため、接触覚、
圧覚、近接覚を複合化したもので、その特徴は、光透過
性の可撓性板状と、該板状部の一面にもうけられ前面か
らのツＬにのみ感動する受光部と、該受光部の背面から
前記板状部を照射する発光部と、前記受光部及び発光部
を制御１〜る電気回路とを有し、発光部からの測定対象
物体による反射光をＡｉＪ記受光部により受光し受光し
た光の強さにより測定対象物体が前記板状部と非接触時
の当該測定対象物体までの距離、及び測定対象物体が１
」ＩＪ記版板状部接触時の圧力を検出する触角センサに
ある。
圧覚、近接覚を複合化したもので、その特徴は、光透過
性の可撓性板状と、該板状部の一面にもうけられ前面か
らのツＬにのみ感動する受光部と、該受光部の背面から
前記板状部を照射する発光部と、前記受光部及び発光部
を制御１〜る電気回路とを有し、発光部からの測定対象
物体による反射光をＡｉＪ記受光部により受光し受光し
た光の強さにより測定対象物体が前記板状部と非接触時
の当該測定対象物体までの距離、及び測定対象物体が１
」ＩＪ記版板状部接触時の圧力を検出する触角センサに
ある。
（発明の構成および作用）
第１図は本発明の第１の実施例の主構成要素の断面図で
あって］０は弾性体、２０は受光素子４０を塔載した基
板、３０は発光素子６０を塔載した基板、５０は基板２
０において受光素子４０と反対面にアルミニウム等の薄
膜を蒸着した遮光層である。第２図に各要素の形状を示
す。第２図に示すように基板加は概略円筒状であり、上
面の受光素子４０および下面の遮光層５０も夕Ｉ径を基
板２０とほぼ同じにした円盤状であり、それらの内径は
若干遮光層５０の方か小さくなっている。また、弾性体
１０も円筒状であり、発光素子６０もほぼ遮光層５０の
内径と同じ大きさにしである。
あって］０は弾性体、２０は受光素子４０を塔載した基
板、３０は発光素子６０を塔載した基板、５０は基板２
０において受光素子４０と反対面にアルミニウム等の薄
膜を蒸着した遮光層である。第２図に各要素の形状を示
す。第２図に示すように基板加は概略円筒状であり、上
面の受光素子４０および下面の遮光層５０も夕Ｉ径を基
板２０とほぼ同じにした円盤状であり、それらの内径は
若干遮光層５０の方か小さくなっている。また、弾性体
１０も円筒状であり、発光素子６０もほぼ遮光層５０の
内径と同じ大きさにしである。
第３図に動作を示１−０７０は対象物体であり、受光素
子４０と対象物体７００表面までの距離をｌ、弾性体１
０の厚みをＬとする。発光素子６０より出た光は矢印の
ように進み、対象物体７０で反射され、受光素子４０に
入射する。受光素子４０におげろ光電、変換出力値（第
３図では回路系は示していない）は、対象物体７０との
距離ｌを変えることにより、一般的に第４図に示すよう
ブエ特性を持つ。図に示す極大値をもつ点へ４は、光学
系の設計により決まるもので、発光素子６０、遮光層５
０の内径部、受光素子４０の大きさおよびそれらの位置
関係により設定できる。対象物体７０を矢印Ｐの方向に
対象物体７０の表面が弾性体１０に接触するまで遠方よ
り動かしてくると、その光電変換出力値はａ点を通りｂ
点に近づくように変化する。従って弾性体１０に対象物
体７０が接触するまでは、第４図の特性および弾性体１
０の厚みＬが既知である場合には、対象物体７０と本セ
ンサ間の距離を測定する近接覚センサとして使用できろ
。
子４０と対象物体７００表面までの距離をｌ、弾性体１
０の厚みをＬとする。発光素子６０より出た光は矢印の
ように進み、対象物体７０で反射され、受光素子４０に
入射する。受光素子４０におげろ光電、変換出力値（第
３図では回路系は示していない）は、対象物体７０との
距離ｌを変えることにより、一般的に第４図に示すよう
ブエ特性を持つ。図に示す極大値をもつ点へ４は、光学
系の設計により決まるもので、発光素子６０、遮光層５
０の内径部、受光素子４０の大きさおよびそれらの位置
関係により設定できる。対象物体７０を矢印Ｐの方向に
対象物体７０の表面が弾性体１０に接触するまで遠方よ
り動かしてくると、その光電変換出力値はａ点を通りｂ
点に近づくように変化する。従って弾性体１０に対象物
体７０が接触するまでは、第４図の特性および弾性体１
０の厚みＬが既知である場合には、対象物体７０と本セ
ンサ間の距離を測定する近接覚センサとして使用できろ
。
次に対象物体７０が弾性体１０に接触した後、さらに矢
印Ｐ方向に対象物体７０を押していくと、光電変換出力
値は１３点から０点の方向に移動する。この過程におい
ては、弾性体１０の弾性が関与し、第５図に示すように
あらかじめ弾性体１０にかかる圧力とその弾性体１０の
変位量の関係が既知であれば近接覚センサと同様に距離
を測定し圧力に換算でき、また、光電変換出力値から直
接圧力に換算してもよく、圧覚センサとして使用できろ
。
印Ｐ方向に対象物体７０を押していくと、光電変換出力
値は１３点から０点の方向に移動する。この過程におい
ては、弾性体１０の弾性が関与し、第５図に示すように
あらかじめ弾性体１０にかかる圧力とその弾性体１０の
変位量の関係が既知であれば近接覚センサと同様に距離
を測定し圧力に換算でき、また、光電変換出力値から直
接圧力に換算してもよく、圧覚センサとして使用できろ
。
一般にロボットによる作業の場合、扱う対象物体は既知
であるため、あらかじめ各対象物体に対し第３図の構造
体を用いて、第４図および第５図の特性を調べておき、
対象物体に応じ各特性を適用することによりこのような
センサを実現できる。
であるため、あらかじめ各対象物体に対し第３図の構造
体を用いて、第４図および第５図の特性を調べておき、
対象物体に応じ各特性を適用することによりこのような
センサを実現できる。
第“７図に本実施例における距離および圧力換算部の回
路ブロック図を示’Ｔｏ １００は受光素子４０からの
電気信号入力端子、］、］、Ｏは増幅部、１２０はＡ／
Ｊ）変換部でその出力が揮つＭ（Ｒｅａｄ ０ｎｌｙ
Ｍｅｍｏｒｙ ） １．：（Ｕおよび１４０の下位アド
レス入力信号となっている。
路ブロック図を示’Ｔｏ １００は受光素子４０からの
電気信号入力端子、］、］、Ｏは増幅部、１２０はＡ／
Ｊ）変換部でその出力が揮つＭ（Ｒｅａｄ ０ｎｌｙ
Ｍｅｍｏｒｙ ） １．：（Ｕおよび１４０の下位アド
レス入力信号となっている。
また入力端子１５０は対象物体指定を外部より行う入力
端子であり、扱周１３０および」４０の」三位アドレス
入力信号になっている。
端子であり、扱周１３０および」４０の」三位アドレス
入力信号になっている。
１６０は１（Ｏｂｒ １：３０の出力端子、１７０は１
０へ−１１，４０の出力端子である。ＲＵＭ １３０に
はあらかじめ受光素子４０の出力電圧に対する距離の換
算チープツシか格納してあり、受光素子出力値を１析祠
１３０の７ドレスとしている。一方ＲＯへ４１４０には
、あらかじめ受光索子４０の出力電圧に対する圧力の換
算テーブルが格納してあり受光素子用・力値をＲＯへ１
１４０カアドレスとしている。さらにこれら換算テーブ
ルを各対象物体に対し抜数個用意しである。従って対象
物体毎にコードとして割り当てておき端子１５０より入
力しこれを１（、ＯＭ １３０．１．４．０の上位アド
レスとすることにより換算テーブルを選択することによ
り距離および圧力のディジタル値が端子１６０および１
７０より出力される。
０へ−１１，４０の出力端子である。ＲＵＭ １３０に
はあらかじめ受光素子４０の出力電圧に対する距離の換
算チープツシか格納してあり、受光素子出力値を１析祠
１３０の７ドレスとしている。一方ＲＯへ４１４０には
、あらかじめ受光索子４０の出力電圧に対する圧力の換
算テーブルが格納してあり受光素子用・力値をＲＯへ１
１４０カアドレスとしている。さらにこれら換算テーブ
ルを各対象物体に対し抜数個用意しである。従って対象
物体毎にコードとして割り当てておき端子１５０より入
力しこれを１（、ＯＭ １３０．１．４．０の上位アド
レスとすることにより換算テーブルを選択することによ
り距離および圧力のディジタル値が端子１６０および１
７０より出力される。
なお、厚さ１〜３ ｗｕ□のシリコーンゴム、弾性体を
用い、透明ガラス基板の上に受光素子を外径約１７１１
１１１１内径数１００μにて構成し実験を行ったところ
、近接覚センザとしては約５ ｍｍ以内を数１００μの
精度で検出でき圧覚センサとしては、約ｉｏｏ ｇ〜１
１（ｇの範囲で数１０ｇの精度にて圧力を検知できた。
用い、透明ガラス基板の上に受光素子を外径約１７１１
１１１１内径数１００μにて構成し実験を行ったところ
、近接覚センザとしては約５ ｍｍ以内を数１００μの
精度で検出でき圧覚センサとしては、約ｉｏｏ ｇ〜１
１（ｇの範囲で数１０ｇの精度にて圧力を検知できた。
本実施例では第４図のａ点よりＣ点までの特性を用いて
いるが、第６図に示すように極太点す点を弾性体１０の
厚みＬとなるように構成しａ点より１）点までの特性を
近接覚センサとして用い、１点よ’）Ｃ点までの特性を
圧覚センサとして用いることも同様の原理より可能であ
る。その他ａ点、１〕一点、Ｃ点は前述した光学系の設
計および弾性体１゜の選択により自由に設定で・きるが
、第５図のように特性上、極太点の両側（領域ＩとＩＩ
）を用いる場合は、現在領域■か■がを常に判断する
必要があるが測定を領域Ｉｆから領域Ｉに向い順次行う
方法あるいは本センサをロボットのハンド等に実装する
場合はアクチーエータを既知の方向（第３図のＰあるい
は逆方向）に動がしみて光電変換出力値の増減を検査す
ればよい。
いるが、第６図に示すように極太点す点を弾性体１０の
厚みＬとなるように構成しａ点より１）点までの特性を
近接覚センサとして用い、１点よ’）Ｃ点までの特性を
圧覚センサとして用いることも同様の原理より可能であ
る。その他ａ点、１〕一点、Ｃ点は前述した光学系の設
計および弾性体１゜の選択により自由に設定で・きるが
、第５図のように特性上、極太点の両側（領域ＩとＩＩ
）を用いる場合は、現在領域■か■がを常に判断する
必要があるが測定を領域Ｉｆから領域Ｉに向い順次行う
方法あるいは本センサをロボットのハンド等に実装する
場合はアクチーエータを既知の方向（第３図のＰあるい
は逆方向）に動がしみて光電変換出力値の増減を検査す
ればよい。
（発明の効果）
以上説明したように、第１の実施例では受発光素子と弾
性体の組合せで構成でき、光を用いているので信頼性が
高く小型低価格で実現できる〇本発明は、ロボット用触
覚機能における圧覚、接触覚、近接覚を一つのセンサで
非常に小型に実現テキるのでロボント用センザあるいは
製造用機械のセンサとして利用できる。
性体の組合せで構成でき、光を用いているので信頼性が
高く小型低価格で実現できる〇本発明は、ロボット用触
覚機能における圧覚、接触覚、近接覚を一つのセンサで
非常に小型に実現テキるのでロボント用センザあるいは
製造用機械のセンサとして利用できる。
第１図は構成の概略を説明するための断面図、第２図は
形状説明図、第３図は光学系の説明図、第４図は本セン
サの特性グラフを示す図、第５図は距離と圧力の関係の
説明グラフを示す図、第６図は別の動作領域の説明図、
第７図は信号処理のブロック図である。 １０・・・弾性体、２０．３０・基板、４０・・・受光
素子、５０・・・遮光層、６０・・・発光素子、７０・
・・対象物体、１００．１５０・・・入力端子、１１０
増幅部、１２０゛・ＭＪ変換部、１３０、ｌ４０−Ｒ
ＯＭ、１６０．１７０・・出力端子。 堝許出願人 沖電気工業株式会社 特許出Ｊ頷代理人 弁理士 山 本 恵 − ４７図 ４０ 芥、３図 ７つ Ｏ 毛４図 唾ヨヒノＣ上ス馨与亡ｉゴとり一＋−を叶りＶイシド、
Ｒ１ゴのｉ丁；鹸第２５ 図 ４６ 圀 し 受光貴−４石′＝之キ象匈イ本闇の臣缶１秦７ 圀
形状説明図、第３図は光学系の説明図、第４図は本セン
サの特性グラフを示す図、第５図は距離と圧力の関係の
説明グラフを示す図、第６図は別の動作領域の説明図、
第７図は信号処理のブロック図である。 １０・・・弾性体、２０．３０・基板、４０・・・受光
素子、５０・・・遮光層、６０・・・発光素子、７０・
・・対象物体、１００．１５０・・・入力端子、１１０
増幅部、１２０゛・ＭＪ変換部、１３０、ｌ４０−Ｒ
ＯＭ、１６０．１７０・・出力端子。 堝許出願人 沖電気工業株式会社 特許出Ｊ頷代理人 弁理士 山 本 恵 − ４７図 ４０ 芥、３図 ７つ Ｏ 毛４図 唾ヨヒノＣ上ス馨与亡ｉゴとり一＋−を叶りＶイシド、
Ｒ１ゴのｉ丁；鹸第２５ 図 ４６ 圀 し 受光貴−４石′＝之キ象匈イ本闇の臣缶１秦７ 圀
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （↑）光透過性の可撓性板状部と、該板状部の一面にも
うけられ前面からの光にのみ感動する受光部と、該受光
部の背面から前記板状部を照射する発光部と、前記受光
部及び発光部を制御づ−る電気回路とを有し、発光部か
らの測定対象物体による反射光を前記受光部により受光
し受光した光の強さにより測定対象物体が前記板状部と
非接触時の肖該測定対象物体までの距離、及び測定対象
物体が前記板状部と接触時の圧力を検出することを特徴
とする触覚センサ。 （２）前記電気回路が測定対象物体の反射率毎に距離と
圧力に対する受光部の出力をあられす電子回路によるテ
ーブルを有し、測定対象物体に応じて当該テーブルが選
択されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
触覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16679783A JPS6062496A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 触覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16679783A JPS6062496A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 触覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6062496A true JPS6062496A (ja) | 1985-04-10 |
| JPH042400B2 JPH042400B2 (ja) | 1992-01-17 |
Family
ID=15837853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16679783A Granted JPS6062496A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 触覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6062496A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09211906A (ja) * | 1996-02-02 | 1997-08-15 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
| JPH1012362A (ja) * | 1996-06-20 | 1998-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 加熱調理器 |
| JPH10155754A (ja) * | 1996-10-03 | 1998-06-16 | Seiko Epson Corp | 触覚検出装置、触覚告知装置、情報入力装置、触覚再現装置、触覚伝送システム、脈診装置、脈診教育装置および脈診情報伝送システム |
| DE112008003884T5 (de) | 2008-05-29 | 2011-06-22 | Harmonic Drive Systems Inc. | Komplexer Sensor und Roboterhand |
| JP2013248729A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | 非接触式光学距離及び触覚を感知する装置及び方法 |
| JP2015087129A (ja) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 国立大学法人 新潟大学 | Ｍｅｍｓセンサ |
| WO2016043227A1 (ja) * | 2014-09-20 | 2016-03-24 | 株式会社イシダ | 質量計測装置 |
| WO2016063808A1 (ja) * | 2014-10-20 | 2016-04-28 | 株式会社イシダ | 質量測定装置 |
| WO2019181213A1 (ja) * | 2018-03-22 | 2019-09-26 | ソニー株式会社 | 検出装置、把持機構制御プログラム及び把持機構制御方法 |
| WO2020017177A1 (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 株式会社村田製作所 | 触覚及び近接センサ、並びにセンサアレイ |
| WO2021111705A1 (ja) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 | 株式会社村田製作所 | 光学センサ |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP16679783A patent/JPS6062496A/ja active Granted
Cited By (18)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2015087129A (ja) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 国立大学法人 新潟大学 | Ｍｅｍｓセンサ |
| JP2016061748A (ja) * | 2014-09-20 | 2016-04-25 | 株式会社イシダ | 質量計測装置 |
| WO2016043227A1 (ja) * | 2014-09-20 | 2016-03-24 | 株式会社イシダ | 質量計測装置 |
| WO2016063808A1 (ja) * | 2014-10-20 | 2016-04-28 | 株式会社イシダ | 質量測定装置 |
| JP2016080554A (ja) * | 2014-10-20 | 2016-05-16 | 株式会社イシダ | 質量測定装置 |
| WO2019181213A1 (ja) * | 2018-03-22 | 2019-09-26 | ソニー株式会社 | 検出装置、把持機構制御プログラム及び把持機構制御方法 |
| WO2020017177A1 (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 株式会社村田製作所 | 触覚及び近接センサ、並びにセンサアレイ |
| JPWO2020017177A1 (ja) * | 2018-07-18 | 2021-04-30 | 株式会社村田製作所 | 触覚及び近接センサ、並びにセンサアレイ |
| US11933684B2 (en) | 2018-07-18 | 2024-03-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Tactile and proximity sensor, and sensor array |
| WO2021111705A1 (ja) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 | 株式会社村田製作所 | 光学センサ |
| JPWO2021111705A1 (ja) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH042400B2 (ja) | 1992-01-17 |
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