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接触知らせ装置

国内特許コード P05A007886
整理番号 NUBIC-2003000100
掲載日 2005年11月25日
出願番号 特願2003-387955
公開番号 特開2005-143961
登録番号 特許第4200490号
出願日 平成15年11月18日(2003.11.18)
公開日 平成17年6月9日(2005.6.9)
登録日 平成20年10月17日(2008.10.17)
発明者
  • 尾股 定夫
出願人
  • 学校法人日本大学
発明の名称 接触知らせ装置
発明の概要

【課題】 マニピュレータが対象物に接触する際に、対象物に与える負荷をより軽減して接触を検知できるようにすることである。
【解決手段】接触知らせ装置20において、マニピュレータ22の先端に接触探触子24として振動検出素子28-振動子26-接触ボール29が積層して設けられ、接触判断部30と協働して(接触ボール29)-振動検出素子28-増幅器34-位相補償回路36-端子32-振動子26-(接触ボール29)の帰還ループが形成される。接触ボール29が生体組織8に接触していないときの周波数と、生体組織8に接触したときの周波数との偏差を周波数偏差検出器38で検出し、知らせ音発生器42は、生体組織8との接触状態を発音体52によって音でオペレータに知らせる。知らせ信号発生器44は、生体組織8との接触状態をマニピュレータ操作制御部70に知らせる。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


生体の手術支援装置等でマニピュレータを操作し、生体組織の一部を押し付け、あるいは把持し、あるいは掴み取ったりすることが行われる。マニピュレータはオペレータが手動で操作するものもあり、あるいは電子制御を用いたロボットシステムの場合もある。これらのマニピュレータの操作においては、対象物をカメラ等で観察しながら所望の部位に近づき、各種の処理を行う。対象物の観察のみでマニピュレータを操作すると、対象物に接触したときの判断が困難なことがあるので、マニピュレータに接触センサを取り付けることが行われる。



一般的な接触センサとしては、ある測定圧を対象物に印加し、そのときの反力あるいはひずみを検出するいわゆる圧力センサを用いることができる。すなわちあらかじめ測定圧に相当するバイアス圧をプローブにかけておき、プローブが対象物に接触すればバイアス圧に抗してプローブが変位するので、その変位を検出して対象物への接触を検知できる。例えば20グラム程度の低測定圧の測定器を用いることができる。しかし、対象物によっては、この程度の測定圧で変形し、あるいは破損するものがあり、そのようなやわらかい対象物や、もろい対象物には適していない。



そこで測定圧を必要としない方法として、特許文献1には生体に電極を取り付け、接触検出装置が生体に接触したときに流れる電流を検知して、生体に接触したことを検出することが開示され、また特許文献2には電位検出電極を用いて生体インピーダンスを基準抵抗と比較することで、生体への接触を検出することが開示されている。




【特許文献1】特開平05-123332号公報

【特許文献2】特開2003-093361号公報

産業上の利用分野


本発明は接触知らせ装置に係り、特にマニピュレータを操作して対象物を扱うシステムにおいて、マニピュレータが対象物に接触したことを検知して知らせる接触知らせ装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
マニピュレータを操作する際に、マニピュレータが対象物に接触したことを検知しその結果を出力する接触知らせ装置であって、
マニピュレータに取り付けられ、対象物に振動を入射する振動子と、対象物からの反射波を検出する振動検出センサとを有する接触探触素子と、
振動検出センサの信号出力端に入力端が接続された増幅器と、
増幅器の出力端と振動子の信号入力端との間に設けられ、振動の周波数を変化させて振動子への入力波形と振動検出センサからの出力波形との間に生ずる位相差をゼロにする位相補償回路と、
接触探触素子と増幅器と位相補償回路とで形成される帰還ループにより位相差をゼロに補償して起こる自励発振振動の周波数を計測し、接触探触素子が対象物に接触していないときの周波数と接触するときの周波数との間の偏差を検出する周波数偏差検出器と、
マニピュレータが対象物に与える接触圧を予め定めた大きさ以下になるように、周波数偏差に対する所定のしきい値を設定するしきい値設定手段と、
検出された周波数偏差が所定のしきい値を超えたときに知らせ音又は知らせ光を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする接触知らせ装置。

【請求項2】
請求項1に記載の接触知らせ装置において、
出力手段は、さらに、所定のしきい値を超えたときにおける周波数偏差の大小に応じて、知らせ音又は知らせ光の表示内容を変化させることを特徴とする接触知らせ装置。

【請求項3】
請求項1に記載の接触知らせ装置において、
出力手段は、さらに、所定のしきい値を超えたときにおける周波数偏差の大小に応じた知らせ信号をマニピュレータの操作部に出力することを特徴とする接触知らせ装置。
産業区分
  • 治療衛生
  • その他運輸
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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