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(In Japanese)ロボットセンサ meetings

Patent code P190015942
File No. FU-329
Posted date Mar 28, 2019
Application number P2018-185211
Publication number P2020-055045A
Date of filing Sep 28, 2018
Date of publication of application Apr 9, 2020
Inventor
  • (In Japanese)辻 聡史
Applicant
  • FUKUOKA UNIVERSITY
Title (In Japanese)ロボットセンサ meetings
Abstract (In Japanese)
【課題】
 多関節ロボットの作業を効率化すつつ、安全性を確保することができるロボットセンサを提供する。
【解決手段】
 多関節ロボットの少なくとも先端関節の先のアーム部表面における複数面に配設されるToF(TimeofFlight)センサ10と、ToFセンサ10が配設される面と同一面に配設され、近接する対象物の静電容量に基づいて当該対象物の有無を検出する静電容量近接センサ20とを備える。また、ToFセンサ10及び静電容量近接センサ20の検出結果に基づいて、多関節ロボットの駆動を制御するコントローラを備え、当該コントローラは、ToFセンサ10が検知する対象物までの距離と、静電容量近接センサ20で検知する静電容量とに基づいて、対象物の種別を判別し、判別した対象物の種別に応じて多関節ロボットの駆動を制御するものである。
【選択図】
 図2
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、少子高齢化に伴い人と同じ場所で人と作業を行う協調ロボットへの期待が高まっている。これらが環境に応じて様々な作業を安全、効率的に行うためには、人間の五感を代行するセンサが必要である。この中でも、安全に作業するためには、近接覚センサが重要な役割を果たす。近接覚センサにより、対象物とロボットの接触前の近接(非接触)で対象物を事前に検出し、不意な衝突を避けるあるいは衝突による衝撃を弱めることが求められる。これまでに、ロボットの近接覚センサとして光センサを利用した研究(非特許文献1を参照)や静電容量センサを利用した研究(非特許文献2を参照)等がある。

これらは対象物が近づいたことを検出することができるが、対象物の特性により測定値が異なることから、対象物までの距離を正確に検出することは難しい。一方、対象物までの距離が検出可能なToF(Time of Flight)センサが知られている。これらをロボットのセンサとして利用したものとして、ロボットハンドにToFセンサを取り付け、対象物を検出する研究(非特許文献3を参照)やロボットに取り付ける製品(非特許文献4を参照)が提案されている。しかしながら、これらはロボットの皮膚としてロボット全体の表面に取り付けることは想定されていない。また、非接触情報を取得するデバイスとして視覚センサ(カメラ)が主に用いられるが、死角の問題があり十分とは言えない。

このような問題に関連して、例えば特許文献1に示す技術が開示されている。特許文献1に示す技術は、ロボットアーム操作システムは、リアルタイムで受信した操縦指令値に基づいてロボットアームを操縦する遠隔操縦部と、障害物の3次元形状モデルを含む環境データを保存する環境データ保存部と、障害物との距離が近いほど斥力ベクトルが大きくなるように仮想的な斥力ベクトル場を設定する斥力ベクトル場生成処理部と、斥力ベクトル場を利用してロボットアームに対して障害物から遠ざかる方向への仮想的な斥力を算出する仮想力生成処理部と、仮想力生成処理部により算出された仮想的な斥力と遠隔操縦部からの操縦指令値とを組み合わせてロボットアームへの動作指令値を生成するロボットコントローラと、を有するものである。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、ロボットの安全性を確保するためのロボットセンサに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
多関節ロボットの表面に配設されるToF(Time of Flight)センサと、
前記ToFセンサが配設される面と同一面に配設され、近接する対象物の静電容量に基づいて当該対象物の有無を検出する静電容量近接センサとを備えることを特徴とするロボットセンサ。

【請求項2】
 
請求項1に記載のロボットセンサにおいて、
前記ToFセンサ及び前記静電容量近接センサが、前記多関節ロボットの表面における複数面に配設されているロボットセンサ。

【請求項3】
 
請求項1又は2に記載のロボットセンサにおいて、
前記多関節ロボットの先端部から基端部に行くにしたがって、前記ToFセンサ及び前記静電容量近接センサの配設数が低減しているロボットセンサ。

【請求項4】
 
請求項1ないし3のいずれかに記載のロボットセンサにおいて、
前記多関節ロボットの先端部から基端部に行くにしたがって、前記ToFセンサ及び前記静電容量近接センサのサンプリング数が低減しているロボットセンサ。

【請求項5】
 
請求項1ないし4のいずれかに記載のロボットセンサにおいて、
前記ToFセンサ及び前記静電容量近接センサの動作を駆動制御するセンサ駆動制御手段を備え、
前記センサ駆動制御手段は、前記対象物との距離が所定の距離以上離れていると判断される場合は、前記ToFセンサを駆動し、前記対象物との距離が前記所定の距離よりも近いと判断されている場合に、前記静電容量近接センサを駆動するロボットセンサ。

【請求項6】
 
請求項1ないし5のいずれかに記載のロボットセンサにおいて、
前記ToFセンサ及び前記静電容量近接センサの検出結果に基づいて、前記多関節ロボットの駆動を制御するロボット駆動制御手段を備え、
前記ロボット駆動制御手段が、前記ToFセンサが検知する前記対象物までの距離と、前記静電容量近接センサで検知する静電容量とに基づいて、前記対象物の種別を判別し、判別した前記対象物の種別に応じて前記多関節ロボットの駆動を制御するロボットセンサ。

【請求項7】
 
請求項1ないし6のいずれかに記載のロボットセンサにおいて、
前記静電容量近接センサが、静電容量に基づいて近接及び接触を検出する近接・接触センサであり、前記ToFセンサ及び前記近接・接触センサにより近接測定を行い、接触時には前記近接・接触センサにより接触状態を検出するロボットセンサ。

【請求項8】
 
請求項1ないし7のいずれかに記載のロボットセンサにおいて、
前記多関節ロボットの関節にトルクセンサを備え、当該トルクセンサに基づいて近接状態から接触状態までを連続的に測定するロボットセンサ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2018185211thum.jpg
State of application right Published
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