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荷重センサ コモンズ

国内特許コード P140010790
整理番号 N13059
掲載日 2014年8月7日
出願番号 特願2014-033530
公開番号 特開2015-158431
出願日 平成26年2月25日(2014.2.25)
公開日 平成27年9月3日(2015.9.3)
発明者
  • 中山 昇
  • 田中 航平
  • 春日 翔平
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 荷重センサ コモンズ
発明の概要 【課題】従来の荷重センサにおいては検知することができない、接触体に作用する把持荷重を検知することを可能とし、荷重センサの用途を拡大する。
【解決手段】感圧導電体層14と、感圧導電体層14を中間層として積層された上部電極12と下部電極16とを有する荷重検出部と、荷重検出部の表面に接して配置された接触体20とを備える荷重センサであって、上部電極12と下部電極16との少なくとも一方が、接触体20に位置合わせして配される中心電極12aと、中心電極12aの周囲に配される2以上の分割電極12b、12c、12d、12eとを備え、接触体20が、中心電極12aと分割電極12b、12c、12d、12eの双方に重複して接する配置に設けられていることを特徴とする。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


生産現場では作業効率,安全性向上のために,ロボットハンドによる作業の自動化が期待されている。このようなロボットハンドによる作業において、たとえば、二指で物体を把持する場合、指先には、対象物を押さえる力や、対象物がずれ落ちようとする力、対象物の重心の偏りによって生じるモーメントが作用する。したがって、ロボットハンドにより対象物を把持し、水平を保ったまま移動する等の操作が的確に行えるようにするには、三軸方向の荷重及びモーメントの測定が可能なセンサを指先に取り付けたり、指先で対象物をつまむような感覚を測定することができるように、対象物を把持したときの荷重を検出できるようにすることも望まれている。



現在開発されている柔軟なセンサとしては,画像処理を用いて接触状態を測定するセンサがあげられるが、情報量が多い、小型化が難しいといった問題がある。また、感圧導電性ゴムを用いたセンサでは垂直荷重のみ測定可能であり、せん断荷重やモーメントを測定することができない。本発明者は、荷重検出層を複数の電極に分割した構成とし、柔軟な接触部を介して荷重検出層に荷重を作用させ、電極ごとの電圧変化量を検出し、電圧変化量を演算することにより、垂直荷重とせん断荷重、モーメントを検出する方法を提案した(特許文献1、2、3)。

産業上の利用分野


本発明は、垂直荷重、せん断荷重及び把持荷重を検知することができる荷重センサに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
感圧導電体層と、該感圧導電体層を中間層として積層された上部電極と下部電極とを有する荷重検出部と、該荷重検出部の表面に接して配置された接触体とを備える荷重センサであって、
前記上部電極と下部電極との少なくとも一方が、
前記接触体に位置合わせして配される中心電極と、該中心電極の周囲に配される2以上の分割電極とを備え、
前記接触体が、前記中心電極と分割電極の双方に重複して接する配置に設けられていることを特徴とする荷重センサ。

【請求項2】
前記分割電極は、前記中心電極の周囲に、周方向に均等に分割されて形成されていることを特徴とする請求項1記載の荷重センサ。

【請求項3】
前記中心電極は、平面形状が円形に形成され、
前記分割電極は、前記中心電極の周囲の円環状の平面領域を複数に分割して形成されていることを特徴とする請求項2記載の荷重センサ。

【請求項4】
前記上部電極と下部電極は、該上部電極と下部電極とを前記感圧導電体層に対向する配置として、ベース基板上に設けられていることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の荷重センサ。

【請求項5】
前記感圧導電体層は、前記上部電極と下部電極を兼ねて上部電極あるいは下部電極の一方に置き換えて設けられていることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項記載の荷重センサ。

【請求項6】
前記接触体が半球体形状に設けられ、該接触体の底面の平面を前記荷重検出部の表面に接触して設けられていることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項記載の荷重センサ。

【請求項7】
請求項1~6のいずれか一項記載の荷重センサと、電圧検出手段と、演算処理手段とを備える荷重センサシステムであって、
前記電圧検出手段は、前記上部電極と下部電極と各々電気的に接続され、前記荷重センサの中心電極と各々の分割電極の平面配置に対応する電圧変化の検出ゾーンごとに、荷重センサに荷重が作用した際の電圧の変化を検出する手段を備え、
前記演算処理手段は、前記電圧検出手段により検知された前記検出ゾーンごとの電圧変化量に基づいて、前記接触体に作用する垂直荷重、せん断荷重、把持荷重を検出する手段を備えることを特徴とする荷重センサシステム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014033530thum.jpg
出願権利状態 公開
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