JPH0612304B2 - 圧覚センサ - Google Patents
圧覚センサInfo
- Publication number
- JPH0612304B2 JPH0612304B2 JP61078236A JP7823686A JPH0612304B2 JP H0612304 B2 JPH0612304 B2 JP H0612304B2 JP 61078236 A JP61078236 A JP 61078236A JP 7823686 A JP7823686 A JP 7823686A JP H0612304 B2 JPH0612304 B2 JP H0612304B2
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- JP
- Japan
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- pressure
- pressure sensor
- cells
- adhesive layer
- receiving plate
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Links
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 23
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 15
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 5
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 2
- 230000037237 body shape Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は圧覚センサに関し、詳しくは、受圧板に作用す
る荷重を互いに直行する３方向の分力に分解して検出可
能な３方向分力検知感圧モジュールの単位がアレイ状に
配置して構成された圧覚センサに関する。
る荷重を互いに直行する３方向の分力に分解して検出可
能な３方向分力検知感圧モジュールの単位がアレイ状に
配置して構成された圧覚センサに関する。
［従来技術とその問題点］ この種の圧覚センサはロボットハンドなどにおいて、そ
の圧覚検知により把持力の強さや、面圧分布等の情報を
得ようとする目的で開発が進められてきた。第７図はこ
のような圧覚センサの１列を示し、１Ａおよび１Ｂは基
板２の溝３に鉛直に保持された圧覚セルである。圧覚セ
ル１Ａおよび１Ｂの上面には双方にまたがって受圧板４
が設けられていて、これらにより、１単位としての圧覚
センサモジュール５が構成されている。
の圧覚検知により把持力の強さや、面圧分布等の情報を
得ようとする目的で開発が進められてきた。第７図はこ
のような圧覚センサの１列を示し、１Ａおよび１Ｂは基
板２の溝３に鉛直に保持された圧覚セルである。圧覚セ
ル１Ａおよび１Ｂの上面には双方にまたがって受圧板４
が設けられていて、これらにより、１単位としての圧覚
センサモジュール５が構成されている。
また、圧覚セル１Ａおよび１Ｂにはそれぞれ第８図に示
すように複数のストレンゲージ６が形成され、個々の受
圧板４に作用する荷重をＦx，ＦyおよびＦzの３方向に
分解させて検出することができる。すなわち、これらの
ストレンゲージ６は、それぞれ４個ずつのＦx検出用ス
トレンゲージ６１、Ｆy検出用ストレンゲージ６２、お
よびＦz検出用ストレンゲージ６３によって構成されて
おり、これらの４個ずつあるストレンゲージ間にはホイ
ートストンブリッジ回路（以下ブリッジ回路）が適切に
組まれていて、検出方向の分力に対してのみ比例した電
圧を出力し、他方向分力に対しては出力しない、という
特性が得られるようにしてある。
すように複数のストレンゲージ６が形成され、個々の受
圧板４に作用する荷重をＦx，ＦyおよびＦzの３方向に
分解させて検出することができる。すなわち、これらの
ストレンゲージ６は、それぞれ４個ずつのＦx検出用ス
トレンゲージ６１、Ｆy検出用ストレンゲージ６２、お
よびＦz検出用ストレンゲージ６３によって構成されて
おり、これらの４個ずつあるストレンゲージ間にはホイ
ートストンブリッジ回路（以下ブリッジ回路）が適切に
組まれていて、検出方向の分力に対してのみ比例した電
圧を出力し、他方向分力に対しては出力しない、という
特性が得られるようにしてある。
よってこのような２つのセル１Ａおよび１Ｂのブリッジ
回路からの出力電圧を組合わせることにより、受圧板４
に作用する荷重を３方向分力に分解して検出することが
できるもので、なお、２つの圧覚セルの形状としては、
第７図に示すような８角形状に限らず、リング形状や第
９図に示すように特殊形状のもの等やその他種々の形状
のものが既に考案されている。
回路からの出力電圧を組合わせることにより、受圧板４
に作用する荷重を３方向分力に分解して検出することが
できるもので、なお、２つの圧覚セルの形状としては、
第７図に示すような８角形状に限らず、リング形状や第
９図に示すように特殊形状のもの等やその他種々の形状
のものが既に考案されている。
しかしながら、このような従来の圧覚センサは、強度的
な点について問題があり、受圧板４への垂直な方向の分
力Ｆzに対しては、比較的高い破壊強度を有するものの
受圧板４に沿った水平分力Ｆx，Ｆyに対する破壊強度が
低く、いきおい受圧板４に加えられる許容負荷荷重を小
さく設定する必要があった。
な点について問題があり、受圧板４への垂直な方向の分
力Ｆzに対しては、比較的高い破壊強度を有するものの
受圧板４に沿った水平分力Ｆx，Ｆyに対する破壊強度が
低く、いきおい受圧板４に加えられる許容負荷荷重を小
さく設定する必要があった。
更にまた、この種の圧覚センサは垂直方向の分力Ｆzに
対する荷重検出感度が水平分力ＦzおよびＦyに対するそ
れに比べて低く、単純に圧覚セル１Ａおよび１Ｂの厚さ
を増すことにより破壊強度を上げようとすると、分力Ｆ
zに対する荷重検出感度がさらに小さくなり、その上Ｓ
／Ｎ比（信号対雑音比）の悪化やダイナミックレンズの
狭化という問題を招く。
対する荷重検出感度が水平分力ＦzおよびＦyに対するそ
れに比べて低く、単純に圧覚セル１Ａおよび１Ｂの厚さ
を増すことにより破壊強度を上げようとすると、分力Ｆ
zに対する荷重検出感度がさらに小さくなり、その上Ｓ
／Ｎ比（信号対雑音比）の悪化やダイナミックレンズの
狭化という問題を招く。
そこで、圧覚センサをロボットの圧覚検知部に装着する
場合、必然的に使用条件が限定され、ロボットに要求さ
れる様々な作業への対応が困難となる、という問題点を
含んでいた。
場合、必然的に使用条件が限定され、ロボットに要求さ
れる様々な作業への対応が困難となる、という問題点を
含んでいた。
［発明の目的］ 本発明は、従来の上述の様な問題点を排除し、ロボット
に要求される様々な作業に対して柔軟に対応することが
でき、圧覚情報を供給することができる圧覚センサを提
供することを目的とする。
に要求される様々な作業に対して柔軟に対応することが
でき、圧覚情報を供給することができる圧覚センサを提
供することを目的とする。
［発明の要点］ 本発明は、ユニット基板と受圧板との間に２つの圧覚セ
ルを並列に配置して圧覚センサモジュールを構成し、圧
覚センサモジュールを複数個、受圧板上に加えられた分
布荷重を圧覚セルを介して互いに直行する３方向の分力
にそれぞれ分解して検出可能なように配列した圧覚セン
サにおいて、２つの圧覚セルの間に補強体を並列に配置
し、当該補強体を、３方向の分力によって発生する歪が
吸収可能な接着層を介して、２つの圧覚セルに接着した
ことを特徴とするものである。
ルを並列に配置して圧覚センサモジュールを構成し、圧
覚センサモジュールを複数個、受圧板上に加えられた分
布荷重を圧覚セルを介して互いに直行する３方向の分力
にそれぞれ分解して検出可能なように配列した圧覚セン
サにおいて、２つの圧覚セルの間に補強体を並列に配置
し、当該補強体を、３方向の分力によって発生する歪が
吸収可能な接着層を介して、２つの圧覚セルに接着した
ことを特徴とするものである。
［発明の実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。
的に説明する。
第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、ここ
で、５０は圧覚センサモジュールである。圧覚センサモ
ジュール５０はユニット基板２の溝３によって保持され
ており、並列に立設された圧覚セル１Ａおよび１Ｂと、
これらのセル１Ａ，１Ｂ間に並列に介装された補強体７
と、補強体７をこの状態に保つための接着層８と、更に
これらの補強体７および接着層８との間にすき間９が保
持されるようにして、セル１Ａおよび１Ｂの頂部に固定
された受圧板４とによって構成される。
で、５０は圧覚センサモジュールである。圧覚センサモ
ジュール５０はユニット基板２の溝３によって保持され
ており、並列に立設された圧覚セル１Ａおよび１Ｂと、
これらのセル１Ａ，１Ｂ間に並列に介装された補強体７
と、補強体７をこの状態に保つための接着層８と、更に
これらの補強体７および接着層８との間にすき間９が保
持されるようにして、セル１Ａおよび１Ｂの頂部に固定
された受圧板４とによって構成される。
なおここで、補強体７はセル１Ａおよび１Ｂの弾性率に
対し、その変形を妨げない程度の適切な弾性率を有する
材料で構成されるものとし、更に接着層８はセル１Ａお
よび１Ｂと補強体７とのいずれよりも弾性率が十分低
く、かつセル１Ａおよび１Ｂの水平方向の変形に対し
て、適切にその応力の吸収が可能なだけの厚さを備えた
ものとするとによって、補強体７の作用と相俟って荷重
検出時のセンサモジュール５０の破損防止を可能とする
ものである。
対し、その変形を妨げない程度の適切な弾性率を有する
材料で構成されるものとし、更に接着層８はセル１Ａお
よび１Ｂと補強体７とのいずれよりも弾性率が十分低
く、かつセル１Ａおよび１Ｂの水平方向の変形に対し
て、適切にその応力の吸収が可能なだけの厚さを備えた
ものとするとによって、補強体７の作用と相俟って荷重
検出時のセンサモジュール５０の破損防止を可能とする
ものである。
次にこの様に構成した圧覚センサによりいかにしてその
荷重検出時に垂直分力Ｆzに対する荷重検出感度を損な
うことなく受圧板４に沿った水平分力Ｆz，Ｆyに対して
の破壊強度が向上し、適正な検出動作が得られるかにつ
いて説明する。
荷重検出時に垂直分力Ｆzに対する荷重検出感度を損な
うことなく受圧板４に沿った水平分力Ｆz，Ｆyに対して
の破壊強度が向上し、適正な検出動作が得られるかにつ
いて説明する。
第３図および第４図は、圧覚センサモジュール５０の水
平分力ＦxおよびＦyによる変形をそれぞれ示す。本例の
ように圧覚センサモジュール５０は補強体７と圧覚セル
１Ａおよび１Ｂとの間にそれぞれ弾性率の十分低い接着
層８を有するものの、圧覚セル１Ａ，１Ｂが荷重の水平
分力ＦxおよびＦyによって補強体７もまた接着層８を介
して変形させられる。そこで、水平分力Ｆx，Ｆyは圧覚
セル１Ａおよび１Ｂだけでなく、補強体７にも分散伝達
され、補強体の設けられていない従来型の圧覚センサに
比し破壊強度を著しく高めることができる。
平分力ＦxおよびＦyによる変形をそれぞれ示す。本例の
ように圧覚センサモジュール５０は補強体７と圧覚セル
１Ａおよび１Ｂとの間にそれぞれ弾性率の十分低い接着
層８を有するものの、圧覚セル１Ａ，１Ｂが荷重の水平
分力ＦxおよびＦyによって補強体７もまた接着層８を介
して変形させられる。そこで、水平分力Ｆx，Ｆyは圧覚
セル１Ａおよび１Ｂだけでなく、補強体７にも分散伝達
され、補強体の設けられていない従来型の圧覚センサに
比し破壊強度を著しく高めることができる。
垂直分力Ｆzが付加された場合、圧覚センサモジュール
５０は第５図のように変形するが、すき間９が介在する
ために受圧板４に負荷された垂直分力Ｆzは補強体７に
直接伝わらず、圧覚セル１Ａおよび１Ｂが分力Ｆzによ
り圧縮変形させられ、これにより接着層８に剪断応力が
生じる。かくして、接着層８を介して補強体７にも力が
伝わるが、垂直分力Ｆzによる圧覚セル１Ａ，１Ｂの変
形量が非常にわずかであることと、更に接着層８の弾性
率が圧覚セル１Ａおよび１Ｂに比し十分小さいことか
ら、前期剪断応力は極めて小さく、垂直分力Ｆzは補強
体７にはほとんど伝達されず、従って垂直分力Ｆzによ
って圧覚セル１Ａおよび１Ｂに生ずる歪は補強体７によ
って大方影響されることがない。よって垂直分力Ｆzに
対しては従来通りの荷重検出感度を維持することができ
る。
５０は第５図のように変形するが、すき間９が介在する
ために受圧板４に負荷された垂直分力Ｆzは補強体７に
直接伝わらず、圧覚セル１Ａおよび１Ｂが分力Ｆzによ
り圧縮変形させられ、これにより接着層８に剪断応力が
生じる。かくして、接着層８を介して補強体７にも力が
伝わるが、垂直分力Ｆzによる圧覚セル１Ａ，１Ｂの変
形量が非常にわずかであることと、更に接着層８の弾性
率が圧覚セル１Ａおよび１Ｂに比し十分小さいことか
ら、前期剪断応力は極めて小さく、垂直分力Ｆzは補強
体７にはほとんど伝達されず、従って垂直分力Ｆzによ
って圧覚セル１Ａおよび１Ｂに生ずる歪は補強体７によ
って大方影響されることがない。よって垂直分力Ｆzに
対しては従来通りの荷重検出感度を維持することができ
る。
上述したように、圧覚センサモジュール５０を構成する
ことにより、垂直分力Ｆzに対する荷重検出感度を損な
うことなく、水平分力Ｆx，Ｆyに対する破壊強度を高め
ることができるもので、その補強体７の形状は必ずしも
第１図に示したような、圧覚セル１Ａおよび１Ｂと同様
形状の平板とする必要はなく、第６図に示すように、加
工性の重点を置いた補強体形状とするなど、様々なもの
が考えられる。
ことにより、垂直分力Ｆzに対する荷重検出感度を損な
うことなく、水平分力Ｆx，Ｆyに対する破壊強度を高め
ることができるもので、その補強体７の形状は必ずしも
第１図に示したような、圧覚セル１Ａおよび１Ｂと同様
形状の平板とする必要はなく、第６図に示すように、加
工性の重点を置いた補強体形状とするなど、様々なもの
が考えられる。
更にまた、すき間９は第５図のように補強体７および接
着層８の上面と受圧板４との間に限る必要はなく、補強
体７とユニット基板２の溝面との間またはその双方、す
なわち補強体７の上下に形成してもよいことはいうまで
もない。
着層８の上面と受圧板４との間に限る必要はなく、補強
体７とユニット基板２の溝面との間またはその双方、す
なわち補強体７の上下に形成してもよいことはいうまで
もない。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、２つの圧覚セル
の間にこれらと並列に補強板を配置し、更にこの補強板
と圧覚セルとをそれぞれ３方向の荷重分力によって発生
する歪の吸収が可能な接着層によって保持させるように
なして、更に、補強体と受圧板との間および、または補
強板とユニット基板との間にすき間を持たせるようにし
たので、圧覚センサの垂直分力Ｆzに対する荷重検出感
度を損なうことなく、水平分力Ｆz，Ｆyに対する破壊強
度を高め。これによりロボットに要求される様々な作業
に対応できる破壊強度および荷重検出感度を具えた圧覚
センサの提供が可能となった。
の間にこれらと並列に補強板を配置し、更にこの補強板
と圧覚セルとをそれぞれ３方向の荷重分力によって発生
する歪の吸収が可能な接着層によって保持させるように
なして、更に、補強体と受圧板との間および、または補
強板とユニット基板との間にすき間を持たせるようにし
たので、圧覚センサの垂直分力Ｆzに対する荷重検出感
度を損なうことなく、水平分力Ｆz，Ｆyに対する破壊強
度を高め。これによりロボットに要求される様々な作業
に対応できる破壊強度および荷重検出感度を具えた圧覚
センサの提供が可能となった。
第１図は本発明にかかる圧覚センサモジュールの構成の
一例を示す斜視図、 第２図は側面図、 第３図、第４図および第５図は本発明圧覚センサモジュ
ールの分力Ｆx，ＦyおよびＦzによる変形例をそれぞれ
模式に示す側面図、 第６図は本発明の他の実施例としての補強体形状の一例
を示す斜視図、 第７図は従来の圧覚センサの一例を示す斜視図、 第８図はその圧覚セルにおける３方向分力検出用ストレ
ンゲージの配置の一例を示す斜視図、 第９図は形状が異なる圧覚セルを有する従来の圧覚セン
サの一例を示す斜視図である。 １Ａ，１Ｂ……圧覚セル、 ２……ユニット基板、 ３……溝、 ４……受圧板、 ５，５０……圧覚センサモジュール、 ６……ストレンゲージ、 ７……補強体、 ８……接着層、 ９……すき間、 ６１……Ｆx検出用ストレンゲージ、 ６２……Ｆy検出用ストレンゲージ、 ６３……Ｆz検出用ストレンゲージ。
一例を示す斜視図、 第２図は側面図、 第３図、第４図および第５図は本発明圧覚センサモジュ
ールの分力Ｆx，ＦyおよびＦzによる変形例をそれぞれ
模式に示す側面図、 第６図は本発明の他の実施例としての補強体形状の一例
を示す斜視図、 第７図は従来の圧覚センサの一例を示す斜視図、 第８図はその圧覚セルにおける３方向分力検出用ストレ
ンゲージの配置の一例を示す斜視図、 第９図は形状が異なる圧覚セルを有する従来の圧覚セン
サの一例を示す斜視図である。 １Ａ，１Ｂ……圧覚セル、 ２……ユニット基板、 ３……溝、 ４……受圧板、 ５，５０……圧覚センサモジュール、 ６……ストレンゲージ、 ７……補強体、 ８……接着層、 ９……すき間、 ６１……Ｆx検出用ストレンゲージ、 ６２……Ｆy検出用ストレンゲージ、 ６３……Ｆz検出用ストレンゲージ。
Claims (3)
- 【請求項１】ユニット基板と受圧板との間に２つの圧覚
セルを並列に配置して圧覚センサモジュールを構成し、
該圧覚センサモジュールを複数個、前記受圧板上に加え
られた分布荷重を前記圧覚セルを介して互いに直行する
３方向の分力にそれぞれ分解して検出可能なように配列
した圧覚センサにおいて 前記２つの圧覚セルの間に補強体を並列に配置し、当該
補強体を、前記３方向の分力によって発生する歪が吸収
可能な接着層を介して、前記２つの圧覚セルに接着した
ことを特徴とする圧覚センサ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の圧覚センサ
において、前記接着層は前記圧覚セルおよび前記補強体
より十分に低い弾性率と前記歪の吸収が可能な厚さを有
することを特徴とする圧覚センサ。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項の記載
の圧覚センサにおいて、前記補強体および前記接着層と
少なくとも前記受圧板または前記ユニット基板のいずれ
かとの間にすき間に設けたことを特徴とする圧覚セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61078236A JPH0612304B2 (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | 圧覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61078236A JPH0612304B2 (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | 圧覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62235535A JPS62235535A (ja) | 1987-10-15 |
| JPH0612304B2 true JPH0612304B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=13656402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61078236A Expired - Lifetime JPH0612304B2 (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | 圧覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612304B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007093236A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | ニップ荷重測定装置 |
| JP4993064B2 (ja) * | 2006-04-27 | 2012-08-08 | 大日本印刷株式会社 | ニップ荷重測定装置 |
-
1986
- 1986-04-07 JP JP61078236A patent/JPH0612304B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62235535A (ja) | 1987-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |