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力覚センサ

国内特許コード P07A010688
掲載日 2007年10月4日
出願番号 特願2005-138460
公開番号 特開2006-317222
登録番号 特許第4825967号
出願日 平成17年5月11日(2005.5.11)
公開日 平成18年11月24日(2006.11.24)
登録日 平成23年9月22日(2011.9.22)
発明者
  • 余 永
  • 茶園 尚志
  • 辻尾 昇三
出願人
  • 学校法人鹿児島大学
発明の名称 力覚センサ
発明の概要

【課題】 剛性を低くしなくても感度を向上させることができ、好ましくは3軸方向における感度を均等にすることができる力覚センサを提供する。
【解決手段】 力覚センサ1には、平面形状が十字型の梁部2及びこの梁部2の中心から突出する突出部3を備えた構造体11が設けられている。構造体11は、例えばステンレス製である。梁部2の4つの端部は、夫々弾性梁4に回転可能に連結されている。弾性梁4は、例えばジュラルミン製である。即ち、各弾性梁4の下端及び梁部2の各端部には、これらを貫通する穴が形成されており、この穴の中にシャフトが挿入されている。そして、これらが筐体5に収納されている。筐体5の内側には、4つの固定部が設けられており、この固定部51の各々に各弾性梁4が回転可能に固定されている。即ち、各弾性梁4の上端及び各突出部には、これらを貫通する穴が形成されており、この穴の中にシャフトが挿入されている。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


ロボットの指先には力覚センサが用いられている。図11は、従来の力覚センサを示す模式図である。従来の力覚センサにおいては、構造体111の梁部102に歪ゲージ(図示せず)が貼り付けている。更に、構造体111には、梁部102の中央から突出する突出部103が形成されている。そして、突出部103の先端に力FxやFzが作用すると、梁部102に表面歪が発生し、この歪量が歪ゲージを用いて読み取られる。この読み取り値から突出部103の先端に作用した力の方向及び大きさが分析される。また、従来の力覚センサには、X-Y軸方向の感度とZ軸方向の感度とが相違するという特徴がある。



例えば、力FZが作用した場合には、支点からxの位置に、ε0=(FZx/EI)・(H/8)で表される歪ε0が発生する。但し、Eは梁部102の縦弾性係数であり、Iは梁部102の断面2次モーメントであり、Hは梁部102の高さである。



このような構成の従来の力覚センサにおいて、感度を高めるためには、構造体111の剛性を低くする必要がある。しかしながら、構造体111の剛性を低くすると、過剰な力入力があった場合、センサが容易に破壊されてしまう。即ち、感度と剛性を両立させることは困難である。




【特許文献1】特開2004-45044号公報

産業上の利用分野


本発明は、ロボットの指先に好適な力覚センサに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
外部からの力が作用する第1の梁部材と、
前記第1の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第1の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第2の梁部材と、
前記第2の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、
を有し、
前記対を成す第2の梁部材の各たわみの大きさに応じて前記外部からの力の大きさと方向が検出されることを特徴とする力覚センサ。

【請求項2】
前記第2の梁部材は、前記一端と前記他端との間に、前記一端及び前記他端よりも径が小さいくびれ部を有することを特徴とする請求項1に記載の力覚センサ。

【請求項3】
外部からの力が作用する第1の梁部材と、
前記第1の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第1の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第2の梁部材と、
前記第2の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、
を有し、
前記第2の梁部材は、前記一端と前記他端との間に、前記一端及び前記他端よりも径が小さいくびれ部を有することを特徴とする力覚センサ。

【請求項4】
前記固定手段は、前記第1の梁部材及び前記第2の梁部材を収納する筐体であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の力覚センサ。

【請求項5】
外部からの力が作用する第1の梁部材と、
前記第1の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第1の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第2の梁部材と、
前記第2の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、
を有し、
前記固定手段は、前記第1の梁部材及び前記第2の梁部材を収納する筐体であることを特徴とする力覚センサ。

【請求項6】
前記第1の梁部材は、前記力が作用する領域を交点として、互いに交差する2つの梁を有し、
前記第2の梁部材は、前記2つの梁毎に1対ずつ取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の力覚センサ。

【請求項7】
外部からの力が作用する第1の梁部材と、
前記第1の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第1の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第2の梁部材と、
前記第2の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、
を有し、
前記第1の梁部材は、前記力が作用する領域を交点として、互いに交差する2つの梁を有し、
前記第2の梁部材は、前記2つの梁毎に1対ずつ取り付けられていることを特徴とする力覚センサ。
産業区分
  • 測定
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005138460thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
鹿児島TLOでは鹿児島大学、鹿屋体育大学から特許に関する技術移転を受託しています。
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