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触覚センサ、劣化検出方法、および表面再生方法 外国出願あり

国内特許コード P08P005872
整理番号 TDU-125
掲載日 2008年8月15日
出願番号 特願2007-017747
公開番号 特開2008-185399
登録番号 特許第5078064号
出願日 平成19年1月29日(2007.1.29)
公開日 平成20年8月14日(2008.8.14)
登録日 平成24年9月7日(2012.9.7)
発明者
  • 五十嵐 洋
  • 松田 諒慈
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 触覚センサ、劣化検出方法、および表面再生方法 外国出願あり
発明の概要

【課題】センシング対象物と接触するセンサ表面の再生ができ、産業用ロボットを利用した自動化システムの低コスト化に寄与できる触覚センサを提供する。
【解決手段】本発明は、柔軟材の接触部ユニット12と、接触部ユニットを取り囲み、かつ接触部ユニットの頂部が突出する姿勢にして脱着できる状態で収容する接触部収容ユニット11と、接触部収容ユニット中に埋め込まれた歪み検出素子15若しくは圧力検出素子とを備えた触覚センサである。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


近年、単純作業、重労働作業、危険作業、悪環境内作業を人に代わって産業用ロボットに負担させることが盛んに行われている。このロボットによる作業は、決まった対象物しか扱わないのが通常である。



そのため、人間のように様々な対象物に対し、より高度で複雑な作業を行うことができるような産業用ロボットの開発が期待され、現在、視覚センサや触覚センサを用いた研究が盛んに行われている。その研究の主な内容は、ロボットが複雑な形状の対象物(柔軟物や形状の複雑な物体など)を壊したり、滑って落としたりせずに的確に把持できるようするために、力や滑りの検出を視覚センサや触覚センサを用いて行えるようにすることである。



非接触型の視覚センサとしてのビジョンセンサとして、既存のカメラやレーザスキャナなどがセンシング対象物の位置を検出するために産業用ロボットで実用化されている。しかしながら、これらのビジョンセンサは、対象物の大雑把な位置情報の検出しか行うことができない上に、対象物やロボット自身による死角が問題となり、ロボットの的確な把持に必要な情報を提供するセンサデバイスとしては不十分である。



触覚センサは、既存の力センサである歪みゲージや半導体感圧素子などを組み込み、直接対象物表面に接触させることで、的確な把持に必要な“加えている力や凹凸に関するより詳細な情報”を得ることができる。



しかしながら、従来の触覚センサの場合、接触によるセンサ表面の摩耗、劣化が甚だしく、人がわざわざ劣化した触覚センサの本体や表面を頻繁に交換しなければ継続的に使えず、人的コストが増加する問題点があり、産業用として実用化されていない。また、現在の触覚センサの研究の中心が、センシング能力を高めるような新しい素子の開発に向けられていることも実用化が進まない理由となっている。



一方、触覚センサは、今まで人間にしかできなかった複雑な形状の対象物や柔軟物の操作をロボットに行わせるために必要な要素の1つである。この触覚センサを広範な用途の1つとして、ゴミの分別作業を自動化するリサイクルシステムで利用する産業用ロボットシステムがある。



現在、リサイクルによる資源の循環化は産業における重要な課題の1つであるが、リサイクル作業を人間が行う場合、人件費や安全面を考えると営業ベースに乗せるのは難しい問題となっている。そこで、ゴミの分別作業を自動化したリサイクルシステムの中で産業用ロボットに作業させることを考えるとき、様々な種類のゴミの中から簡単な画像処理を用いて特定のゴミを見つけ出させ、それを摘み上げさせて分別を行う作業が想定できる。このような用途において、従来の技術では、産業用ロボットに特定のゴミを見つけ出させることは可能でも、様々な形状を持つゴミを的確に摘み上げる作業は技術的に難しい問題点であった。

【特許文献1】特開2004-358634号公報

産業上の利用分野


本発明は、触覚センサに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
柔軟材の接触部ユニットと、
前記接触部ユニットを取り囲み、かつ前記接触部ユニットの頂部が突出する姿勢にして脱着できる状態で収容する接触部収容ユニットと、
前記接触部収容ユニットにおける前記接触部ユニットの側部に面する部分中に埋め込まれた歪み検出素子若しくは圧力検出素子とを備えた触覚センサ。

【請求項2】
前記接触部収容ユニットは、前記接触部ユニットを複数体収容していることを特徴とする請求項1に記載の触覚センサ。

【請求項3】
前記接触部ユニットの柔軟材はシリコーンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の触覚センサ。

【請求項4】
シリコーン材の接触部ユニットと、
前記接触部ユニットを取り囲み、かつ前記接触部ユニットの頂部が突出する姿勢にして収容する接触部収容ユニットと、
前記接触部収容ユニット中に埋め込まれた歪み検出素子若しくは圧力検出素子とを備え、
前記シリコーン材はシリコーン主剤とこれに混入することで硬化させる副剤との2液型であり、
前記接触部収容ユニットの底部から前記接触部ユニットの底部に前記シリコーン主剤を注入する注入管を設置し、当該注入管を通じて前記シリコーン主剤の再注入を可能にしたことを特徴とする触覚センサ。

【請求項5】
前記シリコーン材は、2液型に代えた熱硬化型であり、
前記接触部収容ユニットの底部から前記接触部ユニットの底部に未硬化シリコーンを注入する注入管を設置し、当該注入管を通じて前記未硬化シリコーンの再注入を可能にしたことを特徴とする請求項4に記載の触覚センサ。

【請求項6】
前記接触部収容ユニットは、前記接触部ユニットを複数体収容していることを特徴とする請求項4または5に記載の触覚センサ。

【請求項7】
柔軟材及び前記柔軟材の底部に接続される光ファイバを備える接触部ユニットと、前記接触部ユニットを取り囲み、かつ前記接触部ユニットの頂部が突出する姿勢にして脱着できる状態で収容する接触部収容ユニットと、前記接触部収容ユニットにおける前記接触部ユニットの側部に面する部分中に埋め込まれた歪み検出素子若しくは圧力検出素子と、前記光ファイバに接続される光センサと、前記光センサの信号を処理する処理装置と、を備えた触覚センサの劣化検出方法であって、
前記触覚センサの前記接触部ユニットを光源下に移動させる工程と、
前記光センサにより、前記柔軟材及び前記光ファイバを通過した前記光源からの光を検出する工程と、
前記処理装置により、前記光センサの信号に基づいて前記柔軟材の表面の劣化の度合いを判定する工程と、を備える劣化検出方法。

【請求項8】
シリコーン材及び前記シリコーン材の底部に接続される光ファイバを備える接触部ユニットと、前記接触部ユニットを取り囲み、かつ前記接触部ユニットの頂部が突出する姿勢にして脱着できる状態で収容する接触部収容ユニットと、前記接触部収容ユニットにおける前記接触部ユニットの側部に面する部分中に埋め込まれた歪み検出素子若しくは圧力検出素子と、前記光ファイバに接続される光センサと、前記光センサの信号を処理する処理装置と、前記接触部収容ユニットの底部から前記接触部ユニットの底部に前記シリコーン材の材料を注入するための注入管と、を備えた触覚センサの表面再生方法であって、
前記触覚センサの前記接触部ユニットを光源下に移動させる工程と、
前記光センサにより、前記シリコーン材及び前記光ファイバを通過した前記光源からの光を検出する工程と、
前記処理装置により、前記光センサの信号に基づいて前記シリコーン材の表面の劣化の度合いを判定する判定工程と、
前記判定工程において前記シリコーン材の表面が劣化していると判定した場合、前記シリコーン材の表面を含む部分を切取る工程と、
前記シリコーン材の材料を前記注入管から前記接触部ユニットに注入する注入工程と、
前記処理装置により、前記シリコーン材の材料の注入後の前記光センサの信号が未劣化時の値と一致するように、前記注入工程における注入量を調整し、前記シリコーン材の表面を再生する工程と、
を備える表面再生方法
産業区分
  • 測定
  • 高分子化合物
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2007017747thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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