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二次元分布荷重中心位置検出センサおよび二次元分布荷重中心位置検出装置 コモンズ 外国出願あり

国内特許コード P110004850
整理番号 05-026JP01
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2007-550098
登録番号 特許第4882077号
出願日 平成18年11月8日(2006.11.8)
登録日 平成23年12月16日(2011.12.16)
国際出願番号 JP2006322294
国際公開番号 WO2007069412
国際出願日 平成18年11月8日(2006.11.8)
国際公開日 平成19年6月21日(2007.6.21)
優先権データ
  • 特願2005-360375 (2005.12.14) JP
発明者
  • 下条 誠
出願人
  • 国立大学法人電気通信大学
発明の名称 二次元分布荷重中心位置検出センサおよび二次元分布荷重中心位置検出装置 コモンズ 外国出願あり
発明の概要

自由曲面を被覆するセンサをより容易に製造すること。荷重が負荷されると第1電極から第2電極22までの電気抵抗が変化する複数の検出エレメントと、隣り合う検出エレメントを接合する複数のケーブル12とを備えている。ケーブル12は、それぞれ、第1検出エレメント11-(i,j)の第1電極21を第2検出エレメント11-(i+1,j)の第1電極21に第1抵抗器32-1~32-4を介して接続し、第1検出エレメント11-(i,j)の第2電極22を第2検出エレメント11-(i+1,j)の第2電極22に第2抵抗器32-5~32-8を介して接続している。ケーブル12は、さらに、変形することができる。このような二次元分布荷重中心位置検出センサ2は、自由曲面を被覆することができ、精巧な面状抵抗体を備える必要がなく、容易に製造することができる。

従来技術、競合技術の概要


シート状のセンサに作用する荷重とその荷重の中心位置とを算出する二次元分布荷重中心位置検出装置が望まれている。このような二次元分布荷重中心位置検出装置は、たとえば、そのセンサがロボットの足の裏を被覆し、その足の裏に作用する荷重とその荷重の重心位置とを測定することに適用される。または、このような二次元分布荷重中心位置検出装置は、そのセンサがロボットの指先を被覆し、そのロボットがその指先で物を摘むときに作用する荷重とその荷重の中心位置とを測定することに適用される。このような二次元分布荷重中心位置検出装置は、その荷重とその中心位置とを測定する分解能が小さいことが望まれ、かつ、そのセンサは、その荷重とその中心位置とを示す信号を出力する端子の個数が少ないことが望まれている。このようなセンサは、さらに、容易に製造されることが望まれ、様々な形状の物体を被覆することが望まれている。



特許1308321号公報には、極めて簡単な装置により面圧力の総和及びその重心位置を容易に検出可能とした面圧力データの検出方法が開示されている。その面圧力の検出方法は、伝導性の高い可撓性物質からなる第1装の面状抵抗体と、圧力の作用でコンダクタンスが略線形に変化する第2層の感圧板と、導電性の高い第3層の面状抵抗体とによって構成した圧力検出器を用い、上記圧力検出器における周辺の相対向する二対の対辺に分割区画し、第1層の面状抵抗体における相対向する一対の対辺に設けた電極及び第3層の面状抵抗体における他の相対向する一対の体辺に設けた電極にそれぞれ抵抗を介して電圧+a及び-aを加え、上記電圧及び第1または第2の面状抵抗体における一対の電極の電圧V,V、またはV,Vに基づき、圧力検出器に作用する面圧力の総和Wを、次式:
W=k(2a-V-V)=k(2a+V+V
(但し、kは定数)
によって求めることを特徴としている。



特許1875498号公報には、簡易な手段によって対象物体表面上における機器の作業端の位置を直接に検出することができ、位置決め装置と対象物との相対的な位置や方向の誤差に対しても適応性があり、死角の処理の必要もない面圧力センサによる対象物表面への位置決め方法が開示されている。その面圧力センサによる対象物表面への位置決め方法は、機器の作業端を対象物表面上へ位置決めするに際し、接触位置と接触力とを同時に検出する可撓性の面圧力センサを対象物に貼付し、制御器の制御指令によって駆動制御される駆動装置で上記作業端ヘの対象物表面への接触点を移動させ、上記作業端の接触に伴って面圧力センサから出力される接触位置と、目標となる位置を設定した目標接触位置設定器から出力される目標位置とを、位置比較器において比較すると共に、上記作業端の接触に伴って面圧力センサから出力される接触力と、目標となる接触力を設定した目標接触力設定器から出力される目標接触力とを、接触力比較器において比較し、上記位置比較器及び上記接触力比較器の比較出力を上記制御器の入力として、接触点の位置及び接触力を目標値に近付けるための駆動装置の制御を行い、対象物表面上の目標位置に目標接触力で接触点の位置決めを行うことを特徴としている。



特許1928006号公報には、すべりの存在を検出するための簡単な構成のすべり覚センサが開示されている。そのすべり覚センサは、導電性の高い可撓性物質からなる一対の導電性シート間に、それらのシートを部分的に直接対向させる多数の孔を備えた弾性変形可能な絶縁材を挟むことによって検出器を構成し、一方の導電性シートにおける1対の対辺、及び他方の導電性シートにおける他の1対の対辺に設けた電極に、両導電性シート間における電流密度の重心位置と求める重心位置検出回路を介して、上記重心位置の時間的変化から検出器と物体との間のすべりを検出する変動検出回路を接続したことを特徴としている。

産業上の利用分野


本発明は、二次元分布荷重中心位置検出センサおよび二次元分布荷重中心位置検出装置に関し、特に、物体の表面に作用する荷重とその荷重の中心位置とを算出するときに利用される二次元分布荷重中心位置検出センサおよび二次元分布荷重中心位置検出装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
荷重が負荷されると第1電極から第2電極までの電気抵抗が変化する複数の検出エレメントと、
前記複数の検出エレメントのうちの隣り合う隣接検出エレメントを接合し、前記隣接検出エレメントのうちの第1検出エレメントの第1電極を前記隣接検出エレメントのうちの第2検出エレメントの第1電極に第1抵抗器を介して電気的に接続し、前記第1検出エレメントの第2電極を前記第2検出エレメントの第2電極に第2抵抗器を介して電気的に接続する複数のケーブル
とを具備する二次元分布荷重中心位置検出センサ。
【請求項2】
請求の範囲1において、
前記ケーブルは、変形可能である
二次元分布荷重中心位置検出センサ。
【請求項3】
請求の範囲2において、
前記複数の検出エレメントは、格子状に配置される
二次元分布荷重中心位置検出センサ。
【請求項4】
請求の範囲1~請求の範囲3のいずれかにおいて、
前記電気抵抗は、前記荷重に概ね反比例する
二次元分布荷重中心位置検出センサ。
【請求項5】
請求の範囲1~請求の範囲4のいずれかに記載される二次元分布荷重中心位置検出センサと、
制御装置とを具備し、
前記二次元分布荷重中心位置検出センサは、
前記複数の検出エレメントのうちの第1方向の端に配置される検出エレメントの第1電極に電気的に接続される第1端子と、
前記複数の検出エレメントのうちの前記第1方向の反対方向の端に配置される検出エレメントの第1電極に電気的に接続される第2端子と、
前記複数の検出エレメントのうちの前記第1方向と異なる第2方向の端に配置される検出エレメントの第2電極に電気的に接続される第3端子と、
前記複数の検出エレメントのうちの前記第2方向の反対方向の端に配置される検出エレメントの第2電極に電気的に接続される第4端子とを備え、
前記制御装置は、前記二次元分布荷重中心位置検出センサに電流が流れるように前記第1端子と前記第2端子と前記第3端子と前記第4端子との間に電圧を印加し、前記第1端子を流れる電流と前記第2端子を流れる電流と前記第3端子を流れる電流と前記第4端子を流れる電流とに基づいて前記二次元分布荷重中心位置検出センサに作用する荷重の位置を算出する
二次元分布荷重中心位置検出装置。
【請求項6】
請求の範囲5において、
前記制御装置は、更に、前記第1端子を流れる電流と前記第2端子を流れる電流と前記第3端子を流れる電流と前記第4端子を流れる電流とに基づいて前記荷重を算出する
二次元分布荷重中心位置検出装置。
【請求項7】
請求の範囲1~請求の範囲4のいずれかにおいて、
前記複数の検出エレメントの各々は、
前記第1電極と前記第2電極とが表面に配置される基板と、
前記第1電極と前記第2電極との両方に電気的に接続される感圧素材とを備え、
前記第1電極と前記第2電極とは、前記基板と前記感圧素材とに挟まれる
二次元分布荷重中心位置検出センサ。
【請求項8】
請求の範囲1と請求の範囲2と請求の範囲3と請求の範囲4と請求の範囲7とのうちのいずれかにおいて、
弾性体から形成されるエラストマ層を更に具備し、
前記エラストマ層は、前記複数の検出エレメントと前記複数のケーブルとから形成される層を被覆する
二次元分布荷重中心位置検出センサ。
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)
Fターム
画像

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JP2007550098thum.jpg
出願権利状態 権利存続中


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