JP2000288973A - 触覚センサ - Google Patents
触覚センサInfo
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- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 6
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229920001875 Ebonite Polymers 0.000 description 2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/02—Sensing devices
- B25J19/021—Optical sensing devices
- B25J19/023—Optical sensing devices including video camera means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
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- G01B5/207—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロボット、その他のハンドリング装置等
における、運搬、組立、加工等の操作されるべき物体の
３次元的特徴を検知する触覚センサを実現する。 【解決手段】 ラバースキン１の外面に当接した物体５
により、小さな複数のピン４の互いに隣接するピン４が
互いに開くような方向に向いてラバースキン１のベース
の平面部９が一部表出して、明るさの異なるパターンが
形成され、このパターンをカメラ２により検出すること
により、物体５の３次元的特徴を検知する。
における、運搬、組立、加工等の操作されるべき物体の
３次元的特徴を検知する触覚センサを実現する。 【解決手段】 ラバースキン１の外面に当接した物体５
により、小さな複数のピン４の互いに隣接するピン４が
互いに開くような方向に向いてラバースキン１のベース
の平面部９が一部表出して、明るさの異なるパターンが
形成され、このパターンをカメラ２により検出すること
により、物体５の３次元的特徴を検知する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、接触物体の３次元
的特徴を検知する触覚センサに関する。
的特徴を検知する触覚センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の触覚センサにおいては、マイクロ
スイッチにより単純に接触物体への接触の有無のみを検
知するもの、感圧導電性ゴムや導電性インクシートを櫛
状電極で挟み、抵抗値の変化から圧力分布を検知するも
の、光導波板の上にシリコンゴムを乗せ、物体接触時に
光導波板とシリコンゴムが接触することにより生じる光
の洩れパターンから接触分布を検知するもの等がある。
スイッチにより単純に接触物体への接触の有無のみを検
知するもの、感圧導電性ゴムや導電性インクシートを櫛
状電極で挟み、抵抗値の変化から圧力分布を検知するも
の、光導波板の上にシリコンゴムを乗せ、物体接触時に
光導波板とシリコンゴムが接触することにより生じる光
の洩れパターンから接触分布を検知するもの等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ロボットの
指先で把持操作を行う場合、指と対象物との接触領域に
おける対象物の３次元的特徴に応じて異なったアルゴリ
ズムが適用される。従って、ロボット用触覚センサとし
ては、接触物体の３次元的特徴を検知できるセンサの開
発が望まれている。
指先で把持操作を行う場合、指と対象物との接触領域に
おける対象物の３次元的特徴に応じて異なったアルゴリ
ズムが適用される。従って、ロボット用触覚センサとし
ては、接触物体の３次元的特徴を検知できるセンサの開
発が望まれている。
【０００４】しかしながら、上記従来の感圧導電性ゴム
や導電性インクを用いたシート状圧力分布触覚センサ、
光導波型の触覚センサは、いずれも接触物体の１〜２次
元的特徴を検知するものあり、押し込み方向の情報を得
ることができなかった。このため、接触物体が３次元曲
面を有する場合や、多指ハンドの指先のように曲面形状
のものにセンサを装備する場合、センサと接触物体との
接触面積が小さくなるため、接触物体の特徴が検出でき
ないという問題点があった。
や導電性インクを用いたシート状圧力分布触覚センサ、
光導波型の触覚センサは、いずれも接触物体の１〜２次
元的特徴を検知するものあり、押し込み方向の情報を得
ることができなかった。このため、接触物体が３次元曲
面を有する場合や、多指ハンドの指先のように曲面形状
のものにセンサを装備する場合、センサと接触物体との
接触面積が小さくなるため、接触物体の特徴が検出でき
ないという問題点があった。
【０００５】本発明は、上記問題点を解決することを目
的とするものであり、物体との接触において、押し込み
方向に対する柔軟性を十分に確保することにより、その
食い込み変形から接触物体の３次元的特徴を検知す触覚
センサを実現することを課題とする。
的とするものであり、物体との接触において、押し込み
方向に対する柔軟性を十分に確保することにより、その
食い込み変形から接触物体の３次元的特徴を検知す触覚
センサを実現することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、ラバースキン、カメラ及び照明を有し、
当接した物体の三次元形状を検出する触覚センサーであ
って、上記ラバースキンは、ベースと該ベースの上記カ
メラ側の内面に配列された小さな複数のピンから構成さ
れ、上記ベースと上記小さな複数のピンは、互いに反射
率が異なるように一体又は別体で形成されており、上記
ラバースキンの外面に当接した上記物体により、上記小
さな複数のピンの互いに隣接するピンが互いに開くよう
な方向に向いてラバースキンのベースの表面が一部表出
して、明るさの異なるパターン及びピン配列パターンが
形成され、該パターンを上記カメラにより検出すること
により、上記物体の３次元的形状を検知するようにした
ことを特徴とする触覚センサを提供する。
決するために、ラバースキン、カメラ及び照明を有し、
当接した物体の三次元形状を検出する触覚センサーであ
って、上記ラバースキンは、ベースと該ベースの上記カ
メラ側の内面に配列された小さな複数のピンから構成さ
れ、上記ベースと上記小さな複数のピンは、互いに反射
率が異なるように一体又は別体で形成されており、上記
ラバースキンの外面に当接した上記物体により、上記小
さな複数のピンの互いに隣接するピンが互いに開くよう
な方向に向いてラバースキンのベースの表面が一部表出
して、明るさの異なるパターン及びピン配列パターンが
形成され、該パターンを上記カメラにより検出すること
により、上記物体の３次元的形状を検知するようにした
ことを特徴とする触覚センサを提供する。
【０００７】上記ラバースキンが、ロボットハンドの指
先部に形成された空間部の窓に配置され、上記空間部に
は上記カメラと光学的に結合された画像伝送用ファイバ
及び照明用ファイバを内蔵する内視鏡管の先端が、上記
ラバースキンの内面に対向して配設されているような構
成として、触覚センサを適用してもよい。
先部に形成された空間部の窓に配置され、上記空間部に
は上記カメラと光学的に結合された画像伝送用ファイバ
及び照明用ファイバを内蔵する内視鏡管の先端が、上記
ラバースキンの内面に対向して配設されているような構
成として、触覚センサを適用してもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明に係る触覚センサの実施の
形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。図１
は、本発明に係る触覚センサの基本的な構成を説明する
図である。図１に示すように、触覚センサは、接触面で
あるラバースキン１、小型カメラ２、及び照明３により
構成される。
形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。図１
は、本発明に係る触覚センサの基本的な構成を説明する
図である。図１に示すように、触覚センサは、接触面で
あるラバースキン１、小型カメラ２、及び照明３により
構成される。
【０００９】ラバースキン１は、カメラ２の置かれてい
る側の内面（カメラ２の対向面）に複数の小さなピン４
が配列されて成るピン配列を有する。ラバースキン１の
ベースは、光に反射しやすい色（例えば白）の軟質ゴム
からなり、ピン４は光に反射しにくい色（例えば黒）の
硬質ゴムで作られる。ラバースキン１のベースとピン４
は、一体に形成しても又は別体で形成してもよい。
る側の内面（カメラ２の対向面）に複数の小さなピン４
が配列されて成るピン配列を有する。ラバースキン１の
ベースは、光に反射しやすい色（例えば白）の軟質ゴム
からなり、ピン４は光に反射しにくい色（例えば黒）の
硬質ゴムで作られる。ラバースキン１のベースとピン４
は、一体に形成しても又は別体で形成してもよい。
【００１０】次ぎにこの触覚センサの作用を図２により
説明する。検知すべき物体５が触覚センサのラバースキ
ン１の外面に当接すると、ラバースキン１は、物体５の
形状に応じて、カメラ２側に引き延ばされて食い込まれ
るように変形する。物体５の三面の交点である角部頂点
６や二面のエッジ７等、物体の三次元的形状に応じて、
ラバースキン１は、曲率が高くなる。
説明する。検知すべき物体５が触覚センサのラバースキ
ン１の外面に当接すると、ラバースキン１は、物体５の
形状に応じて、カメラ２側に引き延ばされて食い込まれ
るように変形する。物体５の三面の交点である角部頂点
６や二面のエッジ７等、物体の三次元的形状に応じて、
ラバースキン１は、曲率が高くなる。
【００１１】ところで、ピン４の向きはラバースキン１
の法線方向を向くために、上記のように物体５が当接す
ると、ラバースキン１の曲率の高い領域８では、互いに
隣接するピン４、４の向きは、曲率の高い領域８に沿っ
て外方向に開かれるように向いて、照明３の光を反射し
やすい平面部９が表出する。即ち、物体４が接触しラバ
ースキン１の曲率の高い領域８に沿って、明るさのパタ
ーンが変化する。
の法線方向を向くために、上記のように物体５が当接す
ると、ラバースキン１の曲率の高い領域８では、互いに
隣接するピン４、４の向きは、曲率の高い領域８に沿っ
て外方向に開かれるように向いて、照明３の光を反射し
やすい平面部９が表出する。即ち、物体４が接触しラバ
ースキン１の曲率の高い領域８に沿って、明るさのパタ
ーンが変化する。
【００１２】この明るさのパターンを小型カメラ２でと
らえることにより、物体５の形状が検出され、物体５の
角部頂点６やエッジ７のようなその３次元的特徴を検知
することができる。また、ピンの向きは曲率の高い領域
８に沿って外方向を向くため、ピンの向きのパターンも
変化する。このピンの向きのパターンを小型カメラでと
らえることでも、物体５の特徴が検出される。
らえることにより、物体５の形状が検出され、物体５の
角部頂点６やエッジ７のようなその３次元的特徴を検知
することができる。また、ピンの向きは曲率の高い領域
８に沿って外方向を向くため、ピンの向きのパターンも
変化する。このピンの向きのパターンを小型カメラでと
らえることでも、物体５の特徴が検出される。
【００１３】更に、ラバースキン１に物体５の面が接触
した場合、カメラから見て同じ傾きの領域（図２中、例
えばラバースキン１の右側の面）は、同じ明るさパター
ン、同じピンの向きのパターンとなる。これより、同じ
面に属する領域を他の面に属する領域と分離することが
できる。
した場合、カメラから見て同じ傾きの領域（図２中、例
えばラバースキン１の右側の面）は、同じ明るさパター
ン、同じピンの向きのパターンとなる。これより、同じ
面に属する領域を他の面に属する領域と分離することが
できる。
【００１４】図３は、本発明に係る触覚センサを、ロボ
ット等の多指ハンドの指先部分に適用した実施例であ
る。指先１０の先端は、空間部１１を画成する指ベース
部１２を有する。この空間部１１に突出するように、内
視鏡管１３先端が配設されている。この内視鏡管１３
は、ロボットハンドの基端側に設けられたカメラ等の撮
像装置に光学的に結合された公知の内視鏡管であり、照
明用ファイバ及び画像伝送用ファイバ等を内蔵してい
る。
ット等の多指ハンドの指先部分に適用した実施例であ
る。指先１０の先端は、空間部１１を画成する指ベース
部１２を有する。この空間部１１に突出するように、内
視鏡管１３先端が配設されている。この内視鏡管１３
は、ロボットハンドの基端側に設けられたカメラ等の撮
像装置に光学的に結合された公知の内視鏡管であり、照
明用ファイバ及び画像伝送用ファイバ等を内蔵してい
る。
【００１５】指ベース部１２には窓１４が形成され、こ
の窓１４を覆うようにラバースキン１が配設されてい
る。ラバースキン１は、そのピン配列が形成された面が
空間部１１に面し、内視鏡１３の先端に対向するように
配設されている。このように、指ベース部１２とラバー
スキン１とで画成された空間部１１にはシリコンオイル
等の透明な液体が充填されている。
の窓１４を覆うようにラバースキン１が配設されてい
る。ラバースキン１は、そのピン配列が形成された面が
空間部１１に面し、内視鏡１３の先端に対向するように
配設されている。このように、指ベース部１２とラバー
スキン１とで画成された空間部１１にはシリコンオイル
等の透明な液体が充填されている。
【００１６】この実施例の触覚センサを備えた指先は、
図４に示すように物体５を把持しようとして、物体５に
当接すると、物体５の接触部分（エッジや角部頂点）に
対して、ラバースキン１が空間１１内に押圧されて食い
込まれるようにへっこむ。これにより、ピン４が押し開
かれて物体の接触部に沿ったラバースキンの平面部９の
反射状態が変化して、これを内視鏡管１３により検出し
て、物体５の３次元的特徴が検知される。ラバースキン
１およびピン配列４の成形は、外側と内側に２枚のラバ
ーを張り合わせ、内側のラバー表面のみを光に反射しに
くい色（例えば黒）とし、外側ラバー及び内側ラバー内
部を光に反射しやすい色（例えば白）として、内側ゴム
に格子状に切り込みを入れて作られる。
図４に示すように物体５を把持しようとして、物体５に
当接すると、物体５の接触部分（エッジや角部頂点）に
対して、ラバースキン１が空間１１内に押圧されて食い
込まれるようにへっこむ。これにより、ピン４が押し開
かれて物体の接触部に沿ったラバースキンの平面部９の
反射状態が変化して、これを内視鏡管１３により検出し
て、物体５の３次元的特徴が検知される。ラバースキン
１およびピン配列４の成形は、外側と内側に２枚のラバ
ーを張り合わせ、内側のラバー表面のみを光に反射しに
くい色（例えば黒）とし、外側ラバー及び内側ラバー内
部を光に反射しやすい色（例えば白）として、内側ゴム
に格子状に切り込みを入れて作られる。
【００１７】以上の本発明に係る触覚センサの基本構成
乃至実施例では、ラバースキン１のベースは、光に反射
しやすい色（例えば白）の軟質ゴムからなり、ピン４は
光に反射しにくい色（例えば黒）の硬質ゴムで作られて
いるが、逆にベースを反射しにくく、ピンを反射しやす
いように形成してもよい。
乃至実施例では、ラバースキン１のベースは、光に反射
しやすい色（例えば白）の軟質ゴムからなり、ピン４は
光に反射しにくい色（例えば黒）の硬質ゴムで作られて
いるが、逆にベースを反射しにくく、ピンを反射しやす
いように形成してもよい。
【００１８】以上、本発明に係る触覚センサの実施の形
態を説明したが、本発明は、特許請求の範囲に記載され
ている技術思想の範囲内であれば、さらにいろいろな態
様があることは言うまでもない。
態を説明したが、本発明は、特許請求の範囲に記載され
ている技術思想の範囲内であれば、さらにいろいろな態
様があることは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】以上のような構成による本発明による
と、ラバースキンに対して検出すべき物体が接触するこ
とにより、ラバースキンが変形され、その曲率の高い部
分に沿って、ピンとピンとの間からラバースキンのベー
スの部分が表出し、その明るさのパターンが変化するか
ら、この明るさのパターンの変化を小型カメラでとらえ
ることにより、角部頂点やエッジといった接触物体の３
次元的特徴を検知することができる。
と、ラバースキンに対して検出すべき物体が接触するこ
とにより、ラバースキンが変形され、その曲率の高い部
分に沿って、ピンとピンとの間からラバースキンのベー
スの部分が表出し、その明るさのパターンが変化するか
ら、この明るさのパターンの変化を小型カメラでとらえ
ることにより、角部頂点やエッジといった接触物体の３
次元的特徴を検知することができる。
【００２０】また、ピンは曲率の高い領域の外側を向く
ことから、ピンの向きのパターンを小型カメラでとらえ
角部頂点やエッジ等の接触物体の３次元的特徴を検知す
ることができる。
ことから、ピンの向きのパターンを小型カメラでとらえ
角部頂点やエッジ等の接触物体の３次元的特徴を検知す
ることができる。
【図１】本発明に係る触覚センサの基本構成を示す図で
ある。
ある。
【図２】本発明に係る触覚センサの作用を説明する図で
ある。
ある。
【図３】本発明に係る触覚センサを多指ハンドの指先へ
適用した実施例を示す図である。
適用した実施例を示す図である。
【図４】図３の多指ハンドの指先に物体が接触したとき
の検出作用を説明する図である。
の検出作用を説明する図である。
１ ラバースキン ２ 小型CCDカメラ ３ 照明 ４ 突起（ピン） ５ 検出される物体 １０ 指先 １１ 空間部 １２ 指ベース部 １３ 内視鏡管 １４ 窓
Claims (2)
- 【請求項１】 ラバースキン、カメラ及び照明を有
し、当接した物体の三次元的特徴を検出する触覚センサ
ーであって、 上記ラバースキンは、ベースと該ベースの上記カメラ側
の内面に配列された小さな複数のピンから構成され、 上記ベースと上記小さな複数のピンは、互いに反射率が
異なるように一体又は別体で形成されており、 上記ラバースキンの外面に当接した上記物体により、上
記小さな複数のピンの互いに隣接するピンが互いに開く
ような方向に向いてラバースキンのベースの表面が一部
表出して、明るさの異なるパターン及びピン配列パター
ンが形成され、該パターンを上記カメラにより検出する
ことにより、上記物体の３次元的特徴を検知するように
したことを特徴とする触覚センサ。 - 【請求項２】 上記ラバースキンが、ロボットハン
ドの指先部に形成された空間部の窓に配置され、 上記空間部には上記カメラと光学的に結合された画像伝
送用ファイバ及び照明用ファイバを内蔵する内視鏡管の
先端が、上記ラバースキンの内面に対向して配設されて
いることを特徴とする請求項１記載の触覚センサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11097125A JP3047021B1 (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 触覚センサ |
| DE2000113756 DE10013756B4 (de) | 1999-04-05 | 2000-03-20 | Berührungssensor |
| FR0003840A FR2791593B1 (fr) | 1999-04-05 | 2000-03-27 | Detecteur tactile |
| GB0007804A GB2351554A (en) | 1999-04-05 | 2000-03-30 | Touch sensor |
| CA 2303469 CA2303469C (en) | 1999-04-05 | 2000-03-30 | Touch sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11097125A JP3047021B1 (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 触覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3047021B1 JP3047021B1 (ja) | 2000-05-29 |
| JP2000288973A true JP2000288973A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14183853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11097125A Expired - Lifetime JP3047021B1 (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 触覚センサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3047021B1 (ja) |
| CA (1) | CA2303469C (ja) |
| DE (1) | DE10013756B4 (ja) |
| FR (1) | FR2791593B1 (ja) |
| GB (1) | GB2351554A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6700563B1 (en) * | 2000-09-29 | 2004-03-02 | Intel Corporation | 3D encoder |
| WO2018235214A1 (ja) * | 2017-06-21 | 2018-12-27 | 株式会社齋藤創造研究所 | マニピュレーターおよびロボット |
| WO2019181213A1 (ja) * | 2018-03-22 | 2019-09-26 | ソニー株式会社 | 検出装置、把持機構制御プログラム及び把持機構制御方法 |
| WO2021001992A1 (ja) | 2019-07-04 | 2021-01-07 | 国立大学法人東北大学 | 触覚センサ、触覚センサシステム及びプログラム |
| WO2023120872A1 (ko) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 삼성전자 주식회사 | 조광 부재를 포함하는 센서 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치 |
| WO2024117139A1 (ja) * | 2022-11-28 | 2024-06-06 | Ｔａｃｌｅ株式会社 | 光学式触覚センサ、ロボットハンド、ロボットアーム |
| US12041336B2 (en) | 2021-12-24 | 2024-07-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Sensor assembly including light control member and electronic device including the same |
Families Citing this family (9)
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