JPH06138019A - 静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数検出装置 - Google Patents
静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数検出装置Info
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- JPH06138019A JPH06138019A JP31647292A JP31647292A JPH06138019A JP H06138019 A JPH06138019 A JP H06138019A JP 31647292 A JP31647292 A JP 31647292A JP 31647292 A JP31647292 A JP 31647292A JP H06138019 A JPH06138019 A JP H06138019A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 検出対象物体の静摩擦係数を直接検出し得る
静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数検出装置を提供す
る。 【構成】 弾性部材（ＲＭ）を検出対象物体に接触さ
せ、垂直方向及び水平方向に同時に荷重を付与し、垂直
圧力検出手段（ＮＰ）によって弾性部材に対する垂直圧
力を検出すると共に、剪断力検出手段（ＳＦ）によって
弾性部材に対する剪断力を検出する。また、スティック
スリップ検出手段（ＳＳ）によって弾性部材のスティッ
クスリップを検出する。垂直圧力検出手段及び剪断力検
出手段によって検出した検出値は所定の時間間隔で記憶
手段（ＭＭ）に読み込む。而して、弾性部材にスティッ
クスリップが発生し、これをスティックスリップ検出手
段（ＳＳ）が検出すると、静摩擦係数演算手段（ＣＦ）
において、記憶手段から前回の垂直圧力検出値と前回の
剪断力検出値を取り出し、後者を前者によって除算し静
摩擦係数を求める。
静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数検出装置を提供す
る。 【構成】 弾性部材（ＲＭ）を検出対象物体に接触さ
せ、垂直方向及び水平方向に同時に荷重を付与し、垂直
圧力検出手段（ＮＰ）によって弾性部材に対する垂直圧
力を検出すると共に、剪断力検出手段（ＳＦ）によって
弾性部材に対する剪断力を検出する。また、スティック
スリップ検出手段（ＳＳ）によって弾性部材のスティッ
クスリップを検出する。垂直圧力検出手段及び剪断力検
出手段によって検出した検出値は所定の時間間隔で記憶
手段（ＭＭ）に読み込む。而して、弾性部材にスティッ
クスリップが発生し、これをスティックスリップ検出手
段（ＳＳ）が検出すると、静摩擦係数演算手段（ＣＦ）
において、記憶手段から前回の垂直圧力検出値と前回の
剪断力検出値を取り出し、後者を前者によって除算し静
摩擦係数を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静摩擦係数検出方法及び
静摩擦係数検出装置に関し、特に検出対象物体に接触し
作用力とすべりを検出することにより、直接、静摩擦係
数を求める静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数検出装置
に係る。
静摩擦係数検出装置に関し、特に検出対象物体に接触し
作用力とすべりを検出することにより、直接、静摩擦係
数を求める静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数検出装置
に係る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロボットハンドによって把持物体
を操る場合には、静摩擦係数μを仮定して物体に加わる
外力に応じてロボットハンドの把持力を設定することと
していた。ロボットハンドに対し適切な把持力を設定す
るには、把持物体の静摩擦係数を検出し得るようにする
ことが必要となる。このため、静摩擦係数を検出するセ
ンサの開発が急務となっており、本件発明者も静摩擦係
数センサを提案している。
を操る場合には、静摩擦係数μを仮定して物体に加わる
外力に応じてロボットハンドの把持力を設定することと
していた。ロボットハンドに対し適切な把持力を設定す
るには、把持物体の静摩擦係数を検出し得るようにする
ことが必要となる。このため、静摩擦係数を検出するセ
ンサの開発が急務となっており、本件発明者も静摩擦係
数センサを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、従来の静摩
擦係数センサにおいては、検出対象物体の表面が平坦で
均質であること等種々の制約条件が存在していた。従っ
て、静摩擦係数センサの適用範囲が狭く、また種々の表
面形状のロボットハンド等にそのまま装着し得るという
ものでもなかった。
擦係数センサにおいては、検出対象物体の表面が平坦で
均質であること等種々の制約条件が存在していた。従っ
て、静摩擦係数センサの適用範囲が狭く、また種々の表
面形状のロボットハンド等にそのまま装着し得るという
ものでもなかった。
【０００４】そこで、本発明は検出対象物体の静摩擦係
数を直接検出し得る静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数
検出装置を提供することを目的とする。
数を直接検出し得る静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数
検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の静摩擦係数検出方法は、検出対象物体を弾
性部材に接触させると共に、該弾性部材に対し垂直方向
及び水平方向に同時に荷重を付与し、前記弾性部材に対
する垂直圧力及び剪断力を検出し、各々の検出値を所定
の時間間隔で記憶させ、前記弾性部材のスティックスリ
ップを検出したとき前記垂直圧力及び剪断力の前回の各
々の検出値を取り出し、該前回の各々の検出値に基づき
静摩擦係数を演算することとしたものである。
め、本発明の静摩擦係数検出方法は、検出対象物体を弾
性部材に接触させると共に、該弾性部材に対し垂直方向
及び水平方向に同時に荷重を付与し、前記弾性部材に対
する垂直圧力及び剪断力を検出し、各々の検出値を所定
の時間間隔で記憶させ、前記弾性部材のスティックスリ
ップを検出したとき前記垂直圧力及び剪断力の前回の各
々の検出値を取り出し、該前回の各々の検出値に基づき
静摩擦係数を演算することとしたものである。
【０００６】また、本発明の静摩擦係数検出装置は図１
に構成の概要を示したように、検出対象物体（図示せ
ず）に接触し垂直方向及び水平方向に同時に荷重が付与
される弾性部材ＲＭと、この弾性部材ＲＭに対する垂直
圧力を検出する垂直圧力検出手段ＮＰと、弾性部材ＲＭ
に対する剪断力を検出する剪断力検出手段ＳＦと、弾性
部材ＲＭのスティックスリップを検出するスティックス
リップ検出手段ＳＳと、垂直圧力検出手段ＮＰの垂直圧
力検出値及び剪断力検出手段ＳＦの剪断力検出値を所定
の時間間隔で読み込む記憶手段ＭＭと、スティックスリ
ップ検出手段ＳＳが弾性部材ＲＭのスティックスリップ
を検出したとき記憶手段ＭＭから垂直圧力検出手段ＮＰ
の前回の垂直圧力検出値と剪断力検出手段ＳＦの前回の
剪断力検出値を取り出し、前回の剪断力検出値を前回の
垂直圧力検出値によって除算する静摩擦係数演算手段Ｃ
Ｆとを備えることとしたものである。
に構成の概要を示したように、検出対象物体（図示せ
ず）に接触し垂直方向及び水平方向に同時に荷重が付与
される弾性部材ＲＭと、この弾性部材ＲＭに対する垂直
圧力を検出する垂直圧力検出手段ＮＰと、弾性部材ＲＭ
に対する剪断力を検出する剪断力検出手段ＳＦと、弾性
部材ＲＭのスティックスリップを検出するスティックス
リップ検出手段ＳＳと、垂直圧力検出手段ＮＰの垂直圧
力検出値及び剪断力検出手段ＳＦの剪断力検出値を所定
の時間間隔で読み込む記憶手段ＭＭと、スティックスリ
ップ検出手段ＳＳが弾性部材ＲＭのスティックスリップ
を検出したとき記憶手段ＭＭから垂直圧力検出手段ＮＰ
の前回の垂直圧力検出値と剪断力検出手段ＳＦの前回の
剪断力検出値を取り出し、前回の剪断力検出値を前回の
垂直圧力検出値によって除算する静摩擦係数演算手段Ｃ
Ｆとを備えることとしたものである。
【０００７】尚、上記の静摩擦係数検出装置において
は、以下に例示するように種々の態様を構成することが
できる。 （イ）前記弾性部材として、弾性高分子材料の基板及び
該基板上に所定の間隙を隔てて配置した圧力感応部材を
備え、該圧力感応部材及び前記基板の各々に配設し、前
記圧力感応部材への検出対象物体の接触に応じて間隙が
変化する一対の電極を備え、該一対の電極間の静電容量
の変化に基づき前記圧力感応部材に対し垂直方向に加わ
る垂直圧力を検出する圧覚センサ部と、該圧覚センサ部
の外側の前記基板上に貼着した複数の歪ゲージを備え、
前記基板に対し水平方向に加わる剪断力とスティックス
リップを検出するずれ覚センサ部とから成る静摩擦係数
検出装置。 （ロ）前記基板をポリイミドフィルムとし、前記圧力感
応部をシリコンゴムとする。 （ハ）前記基板上の圧覚センサ部の周囲に溝を形成し、
該溝内の、前記圧覚センサ部を中心とし相互に直交する
対称位置に夫々一対の歪ゲージを配置する。 （ニ）前記一対の電極間の静電容量の変化を周波数の変
化に変換する容量−周波数変換手段を設けると共に、前
記相互に直交する対称位置に配設した一対の歪ゲージの
夫々を含む二組のブリッジ回路を構成する。
は、以下に例示するように種々の態様を構成することが
できる。 （イ）前記弾性部材として、弾性高分子材料の基板及び
該基板上に所定の間隙を隔てて配置した圧力感応部材を
備え、該圧力感応部材及び前記基板の各々に配設し、前
記圧力感応部材への検出対象物体の接触に応じて間隙が
変化する一対の電極を備え、該一対の電極間の静電容量
の変化に基づき前記圧力感応部材に対し垂直方向に加わ
る垂直圧力を検出する圧覚センサ部と、該圧覚センサ部
の外側の前記基板上に貼着した複数の歪ゲージを備え、
前記基板に対し水平方向に加わる剪断力とスティックス
リップを検出するずれ覚センサ部とから成る静摩擦係数
検出装置。 （ロ）前記基板をポリイミドフィルムとし、前記圧力感
応部をシリコンゴムとする。 （ハ）前記基板上の圧覚センサ部の周囲に溝を形成し、
該溝内の、前記圧覚センサ部を中心とし相互に直交する
対称位置に夫々一対の歪ゲージを配置する。 （ニ）前記一対の電極間の静電容量の変化を周波数の変
化に変換する容量−周波数変換手段を設けると共に、前
記相互に直交する対称位置に配設した一対の歪ゲージの
夫々を含む二組のブリッジ回路を構成する。
【０００８】
【作用】上記の静摩擦係数検出方法においては、先ず検
出対象物体を弾性部材に接触させ、弾性部材に対し垂直
方向及び水平方向に同時に荷重を付与し、このときの弾
性部材に対する垂直圧力及び剪断力を検出し、各検出値
を所定の時間間隔で記憶させる。そして、弾性部材のス
ティックスリップを検出したとき垂直圧力及び剪断力の
前回の各々の検出値を取り出し、これらの検出値に基づ
き剪断力を垂直圧力によって除算して静摩擦係数を求め
る。
出対象物体を弾性部材に接触させ、弾性部材に対し垂直
方向及び水平方向に同時に荷重を付与し、このときの弾
性部材に対する垂直圧力及び剪断力を検出し、各検出値
を所定の時間間隔で記憶させる。そして、弾性部材のス
ティックスリップを検出したとき垂直圧力及び剪断力の
前回の各々の検出値を取り出し、これらの検出値に基づ
き剪断力を垂直圧力によって除算して静摩擦係数を求め
る。
【０００９】また、図１に示すように構成された静摩擦
係数検出装置においては、弾性部材ＲＭが検出対象物体
（図示せず）に接触し、垂直方向及び水平方向に同時に
荷重が付与されると、垂直圧力検出手段ＮＰによって弾
性部材ＲＭに対する垂直圧力が検出されると共に、剪断
力検出手段ＳＦによって弾性部材ＲＭに対する剪断力が
検出される。また、スティックスリップ検出手段ＳＳに
よって弾性部材ＲＭのスティックスリップが検出され
る。上記垂直圧力検出手段ＮＰ及び剪断力検出手段ＳＦ
によって検出された検出値は所定の時間間隔で記憶手段
ＭＭに読み込まれる。そして、弾性部材ＲＭにスティッ
クスリップが発生し、これがスティックスリップ検出手
段ＳＳによって検出されると、静摩擦係数演算手段ＣＦ
において、記憶手段ＭＭから前回の垂直圧力検出値と前
回の剪断力検出値が取り出され、後者が前者によって除
算され静摩擦係数μが求められる。而して、例えば出力
装置（図示せず）を介して静摩擦係数μの値が種々の形
式で表示され得る。
係数検出装置においては、弾性部材ＲＭが検出対象物体
（図示せず）に接触し、垂直方向及び水平方向に同時に
荷重が付与されると、垂直圧力検出手段ＮＰによって弾
性部材ＲＭに対する垂直圧力が検出されると共に、剪断
力検出手段ＳＦによって弾性部材ＲＭに対する剪断力が
検出される。また、スティックスリップ検出手段ＳＳに
よって弾性部材ＲＭのスティックスリップが検出され
る。上記垂直圧力検出手段ＮＰ及び剪断力検出手段ＳＦ
によって検出された検出値は所定の時間間隔で記憶手段
ＭＭに読み込まれる。そして、弾性部材ＲＭにスティッ
クスリップが発生し、これがスティックスリップ検出手
段ＳＳによって検出されると、静摩擦係数演算手段ＣＦ
において、記憶手段ＭＭから前回の垂直圧力検出値と前
回の剪断力検出値が取り出され、後者が前者によって除
算され静摩擦係数μが求められる。而して、例えば出力
装置（図示せず）を介して静摩擦係数μの値が種々の形
式で表示され得る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図２及び図３は本発明の静摩擦係数検出装置の一
実施例に係り、図２はセンサＦＳの構造を示すもので、
ポリイミドフィルムを基材とするベースフィルム１に圧
覚センサ部ＦＳ１及びずれ覚センサ部ＦＳ２が構成され
ている。
する。図２及び図３は本発明の静摩擦係数検出装置の一
実施例に係り、図２はセンサＦＳの構造を示すもので、
ポリイミドフィルムを基材とするベースフィルム１に圧
覚センサ部ＦＳ１及びずれ覚センサ部ＦＳ２が構成され
ている。
【００１１】先ず、圧覚センサ部ＦＳ１は円板状のポリ
イミドのベースフィルム１の表面から所定区画を囲繞す
るように側壁１ａが延出し円形の容器状に形成され、こ
の側壁１ａによって囲繞される部分にエアギャップ２が
形成される。尚、側壁１ａは、ポリイミドフィルムの表
面にまず大まかな凸形状がエンボス加工され、次に細部
の凹形状が精密にエッチング加工されて形成される。側
壁１ａによって囲繞された部分の底面には、アルミニウ
ムが蒸着され下部電極３が形成されており、これに接続
される下部配線４を取り出すべく側壁１ａには切欠１ｃ
が設けられている。尚、側壁１ａは、円形に限ることな
く、方形等他の形状の容器状に形成することとしてもよ
い。
イミドのベースフィルム１の表面から所定区画を囲繞す
るように側壁１ａが延出し円形の容器状に形成され、こ
の側壁１ａによって囲繞される部分にエアギャップ２が
形成される。尚、側壁１ａは、ポリイミドフィルムの表
面にまず大まかな凸形状がエンボス加工され、次に細部
の凹形状が精密にエッチング加工されて形成される。側
壁１ａによって囲繞された部分の底面には、アルミニウ
ムが蒸着され下部電極３が形成されており、これに接続
される下部配線４を取り出すべく側壁１ａには切欠１ｃ
が設けられている。尚、側壁１ａは、円形に限ることな
く、方形等他の形状の容器状に形成することとしてもよ
い。
【００１２】そして、側壁１ａに囲繞された部分を覆う
ように上部電極５が配設されている。即ち、円形平板状
のシリコンゴムの圧力感応部材８の一方の面に対し、ア
ルミニウムが蒸着されて上部電極５が形成されており、
この上部電極５が誘電体６を介して接着剤７によって側
壁１ａの上部端面に接合されている。誘電体６は、下部
電極３と上部電極５が短絡するのを防止するために設け
られるもので、本実施例においてはフェノール樹脂溶液
によって形成される。接着剤７としてはシアノアクリレ
ート接着剤（瞬間接着剤）が採用されている。尚、上部
電極５に対して電気的に接続される上部配線（図示せ
ず）及び下部配線４の何れか一方が接地される。
ように上部電極５が配設されている。即ち、円形平板状
のシリコンゴムの圧力感応部材８の一方の面に対し、ア
ルミニウムが蒸着されて上部電極５が形成されており、
この上部電極５が誘電体６を介して接着剤７によって側
壁１ａの上部端面に接合されている。誘電体６は、下部
電極３と上部電極５が短絡するのを防止するために設け
られるもので、本実施例においてはフェノール樹脂溶液
によって形成される。接着剤７としてはシアノアクリレ
ート接着剤（瞬間接着剤）が採用されている。尚、上部
電極５に対して電気的に接続される上部配線（図示せ
ず）及び下部配線４の何れか一方が接地される。
【００１３】これに対し、ずれ覚センサ部ＦＳ２は、ベ
ースフィルム１上の側壁１ａの外周に溝１ｂが形成さ
れ、その底面に貼着された歪ゲージ１１乃至１４を有す
る。即ち、図３に示すように径方向に直交する対称位置
に、夫々一対の歪ゲージ１１，１２及び一対の歪ゲージ
１３，１４が配設されており、夫々Ｙ方向及びＸ方向の
変位に応じて各々の抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ３，Ｒ４が変
化するように構成されている。
ースフィルム１上の側壁１ａの外周に溝１ｂが形成さ
れ、その底面に貼着された歪ゲージ１１乃至１４を有す
る。即ち、図３に示すように径方向に直交する対称位置
に、夫々一対の歪ゲージ１１，１２及び一対の歪ゲージ
１３，１４が配設されており、夫々Ｙ方向及びＸ方向の
変位に応じて各々の抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ３，Ｒ４が変
化するように構成されている。
【００１４】上記の圧覚センサ部ＦＳ１及びずれ覚セン
サ部ＦＳ２の各出力は電子制御装置５０に入力し、ここ
で入出力処理、記憶、演算が行なわれ出力装置６０に出
力される。電子制御装置５０は図３に示すように構成さ
れ、シュミットトリガインバータ２１，２２、カウンタ
２３、ブリッジ回路３１，４１、オペアンプ３２，４
２、アンプ３３，４３、Ａ／Ｄコンバータ３４，４４、
バンドパスフィルタ３５，４５、コンパレータ３６，４
６を有し、更にマイクロプロセッサ５１、メモリ５２、
タイマ５３、インターフェース５４等を内蔵しており、
インターフェース５４にカウンタ２３、Ａ／Ｄコンバー
タ３４，４４及び出力装置６０が接続されている。
サ部ＦＳ２の各出力は電子制御装置５０に入力し、ここ
で入出力処理、記憶、演算が行なわれ出力装置６０に出
力される。電子制御装置５０は図３に示すように構成さ
れ、シュミットトリガインバータ２１，２２、カウンタ
２３、ブリッジ回路３１，４１、オペアンプ３２，４
２、アンプ３３，４３、Ａ／Ｄコンバータ３４，４４、
バンドパスフィルタ３５，４５、コンパレータ３６，４
６を有し、更にマイクロプロセッサ５１、メモリ５２、
タイマ５３、インターフェース５４等を内蔵しており、
インターフェース５４にカウンタ２３、Ａ／Ｄコンバー
タ３４，４４及び出力装置６０が接続されている。
【００１５】前述のように、圧覚センサ部ＦＳ１の出力
は容量変化となるが、容量値が数ｐＦと微小であり回路
は低損失とする必要がある。このため、図３に示すよう
にＣＭＯＳシュミットトリガインバータ２１が用いられ
ている。この回路の発振パルスの周期Ｔは理論的に次式
のように求められる。 Ｔ＝２（ｌｏｇＶp −ｌｏｇＶn ）ＣＲ 但し、Ｖp はシュミットトリガの高レベルしきい値電
圧、Ｖn は低レベルしきい値電圧を意味し、電源電圧を
Ｖccとしたとき（Ｖp ＋Ｖn ＝Ｖcc）を充足するものと
する。尚、シュミットトリガインバータ２２のバッファ
を介して出力信号が取り出され伝送される。このシュミ
ットトリガインバータ２２は、後段に接続されるカウン
タ２３に対しその発振周期に影響が生ずることを防止す
るために設けられるものである。而して、静電容量Ｃに
対するパルスの周期Ｔは略比例し、垂直荷重（図２中矢
印Ｎで示す）に対する圧覚センサ部ＦＳ１の静電容量Ｃ
の特性は図５に示すようになる。
は容量変化となるが、容量値が数ｐＦと微小であり回路
は低損失とする必要がある。このため、図３に示すよう
にＣＭＯＳシュミットトリガインバータ２１が用いられ
ている。この回路の発振パルスの周期Ｔは理論的に次式
のように求められる。 Ｔ＝２（ｌｏｇＶp −ｌｏｇＶn ）ＣＲ 但し、Ｖp はシュミットトリガの高レベルしきい値電
圧、Ｖn は低レベルしきい値電圧を意味し、電源電圧を
Ｖccとしたとき（Ｖp ＋Ｖn ＝Ｖcc）を充足するものと
する。尚、シュミットトリガインバータ２２のバッファ
を介して出力信号が取り出され伝送される。このシュミ
ットトリガインバータ２２は、後段に接続されるカウン
タ２３に対しその発振周期に影響が生ずることを防止す
るために設けられるものである。而して、静電容量Ｃに
対するパルスの周期Ｔは略比例し、垂直荷重（図２中矢
印Ｎで示す）に対する圧覚センサ部ＦＳ１の静電容量Ｃ
の特性は図５に示すようになる。
【００１６】一方、ずれ覚センサ部ＦＳ２の歪ゲージ１
１乃至１４の一端は接地され、他端は図３に示すように
抵抗Ｒ５乃至Ｒ８に接続され、二組のブリッジ回路３
１，４１が構成されている。これらのブリッジ回路３
１，４１には電源電圧Ｖccが印加され、その出力はオペ
アンプ３２，４２を介して電圧Ｅｘ，Ｅｙとして取り出
され、これらが夫々アンプ３３，４３で増幅され、Ａ／
Ｄコンバータ３４，４４でディジタル値に変換される。
即ち、電圧Ｅｘ，Ｅｙにより、ずれ覚センサ部ＦＳ２の
ベースフィルム１に加えられた剪断力Ｆのｘ成分及びｙ
成分が（Ｆｘ＝ｋ・Ｅｘ）及び（Ｆｙ＝ｋ・Ｅｙ）とし
て求められる。但し、ｋは実験より求めた係数である。
而して、圧力感応部材８の全面に均等に垂直荷重（Ｎ）
をかけた状態で水平方向に剪断力（図２中矢印Ｆで示
す）を加えたときの特性は、図６に示すようになる。
１乃至１４の一端は接地され、他端は図３に示すように
抵抗Ｒ５乃至Ｒ８に接続され、二組のブリッジ回路３
１，４１が構成されている。これらのブリッジ回路３
１，４１には電源電圧Ｖccが印加され、その出力はオペ
アンプ３２，４２を介して電圧Ｅｘ，Ｅｙとして取り出
され、これらが夫々アンプ３３，４３で増幅され、Ａ／
Ｄコンバータ３４，４４でディジタル値に変換される。
即ち、電圧Ｅｘ，Ｅｙにより、ずれ覚センサ部ＦＳ２の
ベースフィルム１に加えられた剪断力Ｆのｘ成分及びｙ
成分が（Ｆｘ＝ｋ・Ｅｘ）及び（Ｆｙ＝ｋ・Ｅｙ）とし
て求められる。但し、ｋは実験より求めた係数である。
而して、圧力感応部材８の全面に均等に垂直荷重（Ｎ）
をかけた状態で水平方向に剪断力（図２中矢印Ｆで示
す）を加えたときの特性は、図６に示すようになる。
【００１７】また、オペアンプ３２，４２は夫々バンド
パスフィルタ３５，４５及びコンパレータ３６，４６に
接続されている。ここで、ブリッジ回路３１，４１の出
力たるオペアンプ３２，４２の出力電圧は、スティック
スリップ時には図７に示すような特性となる。即ち、図
７中矢印で示した部分でスティックスリップが発生した
後、オペアンプ３２，４２の出力電圧にはスティックス
リップに起因する１０Ｈｚ程度の周波数成分を含むよう
になる。従って、オペアンプ３２，４２をバンドパスフ
ィルタ３５，４５に接続し、１０Ｈｚ近傍の周波数の出
力のみが通過し得るようにすると、この帯域の出力があ
ったときにコンパレータ３６，４６にてスティックスリ
ップが検出される。この場合において、例えば、圧力感
応部材８に対する荷重を増大させて行く場合にはスティ
ックスリップが発生し、予め圧力感応部材８に対し大き
な荷重を付与しスリップ状態としておき、これを徐々に
減少行く場合には、スティックスリップが停止すること
になるが、何れの場合にも「スティックスリップ検出」
として処理される。
パスフィルタ３５，４５及びコンパレータ３６，４６に
接続されている。ここで、ブリッジ回路３１，４１の出
力たるオペアンプ３２，４２の出力電圧は、スティック
スリップ時には図７に示すような特性となる。即ち、図
７中矢印で示した部分でスティックスリップが発生した
後、オペアンプ３２，４２の出力電圧にはスティックス
リップに起因する１０Ｈｚ程度の周波数成分を含むよう
になる。従って、オペアンプ３２，４２をバンドパスフ
ィルタ３５，４５に接続し、１０Ｈｚ近傍の周波数の出
力のみが通過し得るようにすると、この帯域の出力があ
ったときにコンパレータ３６，４６にてスティックスリ
ップが検出される。この場合において、例えば、圧力感
応部材８に対する荷重を増大させて行く場合にはスティ
ックスリップが発生し、予め圧力感応部材８に対し大き
な荷重を付与しスリップ状態としておき、これを徐々に
減少行く場合には、スティックスリップが停止すること
になるが、何れの場合にも「スティックスリップ検出」
として処理される。
【００１８】而して、電子制御装置５０においては、マ
イクロプロセッサ５１で実行されるプログラムに従って
静摩擦係数を求める一連の演算処理が行なわれ、出力装
置６０に出力される。このプログラムは例えば図４に示
すルーチンから成り、所定の時間間隔、即ち所定の演算
周期で繰り返し実行される。尚、図４においては、初期
化等、一般的な処理は省略している。
イクロプロセッサ５１で実行されるプログラムに従って
静摩擦係数を求める一連の演算処理が行なわれ、出力装
置６０に出力される。このプログラムは例えば図４に示
すルーチンから成り、所定の時間間隔、即ち所定の演算
周期で繰り返し実行される。尚、図４においては、初期
化等、一般的な処理は省略している。
【００１９】先ず、ステップ１００においてＡ／Ｄコン
バータ３４，４４の出力に基づきｎ回目の剪断力のｘ成
分（Ｆｘn ）とｙ成分（Ｆｙn ）が演算され、メモリ５
２に読み込まれる。続いて、ステップ２００において、
カウンタ２３の出力に基づきｎ回目の垂直圧力Ｎn が演
算され、メモリ５２に読み込まれる。次に、ステップ３
００にて、コンパレータ３６，４６の出力に基づきステ
ィックスリップが判定される。
バータ３４，４４の出力に基づきｎ回目の剪断力のｘ成
分（Ｆｘn ）とｙ成分（Ｆｙn ）が演算され、メモリ５
２に読み込まれる。続いて、ステップ２００において、
カウンタ２３の出力に基づきｎ回目の垂直圧力Ｎn が演
算され、メモリ５２に読み込まれる。次に、ステップ３
００にて、コンパレータ３６，４６の出力に基づきステ
ィックスリップが判定される。
【００２０】ステップ３００においてスティックスリッ
プが検出されなければステップ１００に戻り次の（ｎ＋
１）回目の読込が行なわれるが、スティックスリップが
検出されるとステップ４００に進み、前回（即ち、（ｎ
−１）回目）の剪断力のｘ成分（Ｆｘ(n-1) ）とｙ成分
（Ｆｙ(n-1) ）がメモリ５２から取り出され、両成分を
合成する演算が行なわれ、剪断力Ｆが求められる。続い
て、ステップ５００に進み、前回の垂直圧力Ｎ(n-1) が
垂直圧力Ｎとされる。そして、これらの値がステップ６
００にて除算（Ｆ／Ｎ）され、静摩擦係数μが求められ
る。尚、この演算処理の時間間隔、即ち演算周期はセン
サＦＳの振動の周期に対して十分短い時間に設定されて
いるので、振動によるノイズを懸念する必要はない。
プが検出されなければステップ１００に戻り次の（ｎ＋
１）回目の読込が行なわれるが、スティックスリップが
検出されるとステップ４００に進み、前回（即ち、（ｎ
−１）回目）の剪断力のｘ成分（Ｆｘ(n-1) ）とｙ成分
（Ｆｙ(n-1) ）がメモリ５２から取り出され、両成分を
合成する演算が行なわれ、剪断力Ｆが求められる。続い
て、ステップ５００に進み、前回の垂直圧力Ｎ(n-1) が
垂直圧力Ｎとされる。そして、これらの値がステップ６
００にて除算（Ｆ／Ｎ）され、静摩擦係数μが求められ
る。尚、この演算処理の時間間隔、即ち演算周期はセン
サＦＳの振動の周期に対して十分短い時間に設定されて
いるので、振動によるノイズを懸念する必要はない。
【００２１】而して、本実施例によれば圧力感応部材８
が検出対象部材（図示せず）に接触した状態で、圧覚セ
ンサ部ＦＳ１及びずれ覚センサ部ＦＳ２によって垂直圧
力Ｎ及び剪断力Ｆが検出され、電子制御装置５０におい
てスティックスリップが検出されたときに各検出値に基
づき静摩擦係数μが演算される。即ち、検出対象物体の
静摩擦係数μを直接検出することができる。しかも、ベ
ースフィルム１及び圧力感応部材８は、夫々弾性部材の
ポリイミド及びシリコンゴムによって形成されているの
で、例えば装着すべきロボットハンド等の支持面が曲面
の場合でも、検出精度を損なうことなく確実に装着する
ことができる。
が検出対象部材（図示せず）に接触した状態で、圧覚セ
ンサ部ＦＳ１及びずれ覚センサ部ＦＳ２によって垂直圧
力Ｎ及び剪断力Ｆが検出され、電子制御装置５０におい
てスティックスリップが検出されたときに各検出値に基
づき静摩擦係数μが演算される。即ち、検出対象物体の
静摩擦係数μを直接検出することができる。しかも、ベ
ースフィルム１及び圧力感応部材８は、夫々弾性部材の
ポリイミド及びシリコンゴムによって形成されているの
で、例えば装着すべきロボットハンド等の支持面が曲面
の場合でも、検出精度を損なうことなく確実に装着する
ことができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下の効果を奏する。即ち、本発明の静摩擦係数検出
方法によれば、弾性部材に対し同時に付与される垂直圧
力及び剪断力の各々の検出値を所定の時間間隔で記憶さ
せておき、弾性部材のスティックスリップを検出したと
き垂直圧力及び剪断力の前回の各々の検出値を取り出
し、これらの検出値に基づいて静摩擦係数を演算するこ
ととしているので、検出対象物体の静摩擦係数を直接、
良好な検出精度で、検出することができる。
で以下の効果を奏する。即ち、本発明の静摩擦係数検出
方法によれば、弾性部材に対し同時に付与される垂直圧
力及び剪断力の各々の検出値を所定の時間間隔で記憶さ
せておき、弾性部材のスティックスリップを検出したと
き垂直圧力及び剪断力の前回の各々の検出値を取り出
し、これらの検出値に基づいて静摩擦係数を演算するこ
ととしているので、検出対象物体の静摩擦係数を直接、
良好な検出精度で、検出することができる。
【００２３】また、本発明の静摩擦係数検出装置におい
ては、検出対象物体に接触した弾性部材のスティックス
リップが、スティックスリップ検出手段によって検出さ
れたとき、静摩擦係数演算手段により前回の垂直圧力検
出値と剪断力検出値に基づき静摩擦係数が演算されるよ
うに構成されているので、検出対象物体の静摩擦係数を
直接検出することができ、良好な検出精度を確保するこ
とができる。しかも、弾性部材は適宜屈曲させ、その状
態で静摩擦係数を検出することができるので、装着すべ
き支持面の形状に影響されることなく適切に装着するこ
とができる。
ては、検出対象物体に接触した弾性部材のスティックス
リップが、スティックスリップ検出手段によって検出さ
れたとき、静摩擦係数演算手段により前回の垂直圧力検
出値と剪断力検出値に基づき静摩擦係数が演算されるよ
うに構成されているので、検出対象物体の静摩擦係数を
直接検出することができ、良好な検出精度を確保するこ
とができる。しかも、弾性部材は適宜屈曲させ、その状
態で静摩擦係数を検出することができるので、装着すべ
き支持面の形状に影響されることなく適切に装着するこ
とができる。
【図１】本発明の静摩擦係数検出装置の概要を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】本発明の一実施例の静摩擦係数検出装置におけ
るセンサの縦断面図である。
るセンサの縦断面図である。
【図３】本発明の一実施例の静摩擦係数検出装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施例における電子制御装置の処理
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施例における圧覚センサ部の垂直
圧力に対する静電容量特性を示すグラフである。
圧力に対する静電容量特性を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施例におけるずれ覚センサ部の剪
断力に対する出力電圧特性を示すグラフである。
断力に対する出力電圧特性を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施例におけるスティックスリップ
の発生状況を示すグラフである。
の発生状況を示すグラフである。
１ ベースフィルム（弾性部材） １ａ 底面， １ｂ 溝， １ｃ 切欠 ２ エアギャップ ３ 下部電極 ４ 下部配線 ５ 上部電極 ６ 誘電体 ７ 接着剤 ８ 圧力感応部材（弾性部材） １１〜１４ 歪ゲージ ２１，２２ シュミットトリガインバータ ３１，４１ ブリッジ回路 ５０ 電子制御装置 ６０ 出力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 孝二 愛知県名古屋市天白区中平５丁目2003番地
Claims (2)
- 【請求項１】 検出対象物体を弾性部材に接触させると
共に、該弾性部材に対し垂直方向及び水平方向に同時に
荷重を付与し、前記弾性部材に対する垂直圧力及び剪断
力を検出し、各々の検出値を所定の時間間隔で記憶さ
せ、前記弾性部材のスティックスリップを検出したとき
前記垂直圧力及び剪断力の前回の各々の検出値を取り出
し、該前回の各々の検出値に基づき静摩擦係数を演算す
る静摩擦係数検出方法。 - 【請求項２】 検出対象物体に接触し垂直方向及び水平
方向に同時に荷重が付与される弾性部材と、該弾性部材
に対する垂直圧力を検出する垂直圧力検出手段と、前記
弾性部材に対する剪断力を検出する剪断力検出手段と、
前記弾性部材のスティックスリップを検出するスティッ
クスリップ検出手段と、前記垂直圧力検出手段の垂直圧
力検出値及び前記剪断力検出手段の剪断力検出値を所定
の時間間隔で読み込む記憶手段と、前記スティックスリ
ップ検出手段が前記弾性部材のスティックスリップを検
出したとき前記記憶手段から前記垂直圧力検出手段の前
回の垂直圧力検出値と前記剪断力検出手段の前回の剪断
力検出値を取り出し、前回の剪断力検出値を前回の垂直
圧力検出値によって除算する静摩擦係数演算手段とを備
えたことを特徴とする静摩擦係数検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31647292A JPH06138019A (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31647292A JPH06138019A (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06138019A true JPH06138019A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=18077480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31647292A Pending JPH06138019A (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06138019A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1047313A (ja) * | 1996-05-31 | 1998-02-17 | Yamatake Honeywell Co Ltd | スティックスリップ検出方法および検出装置 |
| US5859357A (en) * | 1995-12-25 | 1999-01-12 | Fujitsu Limited | Apparatus for measuring friction force between a magnetic head and a magnetic disk |
| JP2002365122A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-18 | Eiji Hayashi | 計量装置及びこれを備えた自動調理機並びにロボットハンド |
| JP2008188697A (ja) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Toyota Industries Corp | ロボットハンド |
| KR100959958B1 (ko) * | 2002-03-13 | 2010-05-27 | 다이프라 윈테스 가부시기가이샤 | 도막부착강도·전단강도 측정장치 |
| CN101832901A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-15 | 西安交通大学 | 一种接触式摩擦界面粘滑特性在线检测装置 |
| JP2017129586A (ja) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | 国立大学法人 東京大学 | センサ、測定装置、及び歩行ロボット |
| JPWO2021066122A1 (ja) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | ||
| JP2024175069A (ja) * | 2020-04-14 | 2024-12-17 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 皮膚処置システム |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP31647292A patent/JPH06138019A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008188697A (ja) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Toyota Industries Corp | ロボットハンド |
| CN101832901A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-15 | 西安交通大学 | 一种接触式摩擦界面粘滑特性在线检测装置 |
| JP2017129586A (ja) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | 国立大学法人 東京大学 | センサ、測定装置、及び歩行ロボット |
| JPWO2021066122A1 (ja) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | ||
| US12426981B2 (en) | 2019-10-04 | 2025-09-30 | National University Corporation Kagawa University | Grip tool, grip system, slip detection device, slip detection program, and slip detection method |
| JP2024175069A (ja) * | 2020-04-14 | 2024-12-17 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 皮膚処置システム |
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