JPH0829516B2 - 接触センサの信号処理回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種ロボットあるいはその他の操作装置等
に取付けられる接触センサからの信号を処理して接触情
報を検知する接触センサの信号処理回路に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ロボットあるいはその他の操作装置等は、所
定の領域内にて移動しながら所定の作業を行なう場合が
多い。このような場合、領域内の設置物との異常接触が
生じることがある。このような事態を効率よく回避し、
装置の安全性をはかる手段として、装置の周囲に近接セ
ンサなどの接触センサを装備する手段が最も一般的であ
る。この場合、その機能を最大限に発揮させるために
は、多数の接触センサを多数箇所にかつ種々の姿勢で装
着することが肝要である。

接触センサとしては超音波方式，静電方式，光ビーム
方式等、種々の方式のものがあるが、小型，軽量かつ堅
牢で信頼性の高い、ヒゲ状の触子を有するウィスカセン
サ（Whisker−Sensor）を用いる場合が多い。

ところで、このような接触センサからのON・OFF情報
を、中央処理装置に伝送する手段として、ディジタル信
号のまま伝送する手段がある。この手段の利点は、ノイ
ズに強く、しかも高価格なA/D変換器を必要としない点
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

各接触センサからのON・OFF情報を、ディジタル信号
のまま中央処理装置に伝送する従来の手段においては、
前述したような利点がある反面、次のような問題があ
る。第１にディジタル信号をシリアルに伝送する方式の
ものでは、伝送線路の本数は少なくてよいが、伝送に要
する時間が長くなり、そのためにセンサのON・OFF状態
をリアルタイムで検知できない欠点がある。また逆にデ
ィジタル信号をパラレルに伝送する方式のものでは、伝
送に要する時間は短く、センサのON・OFF状態をリアル
タイムで検知できるが、各接触センサと中央の処理装置
との間をリード線により1:1の関係で接続する必要があ
るため、伝送線路の本数が膨大となり、多数の接触セン
サ群を用いることの有用性がほとんど相殺されてしまう
という不具合がある。

そこで本発明は、ロボットなどに装着された多数の接
触センサと中央処理装置との間を接続するリード線量が
僅少ですみ、しかも、リアルタイムでセンサ位置を検知
可能な接触センサの信号処理回路を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、
次のような手段を講じたことを特徴としている。

すなわち、本発明の接触センサの信号処理回路は、ON
−OFF動作する多数の接触センサからのディジタル信号
を処理して中央処理装置へ伝送する信号処理回路におい
て、前記接触センサと前記中央処理装置との間に設けら
れアドレス入力端に入力するアドレス指定信号に対応し
たコード化データを出力可能な如く予め複数のコード化
データを各アドレスに書き込まれたROMと、このROMのア
ドレス入力端へ前記接触センサからのディジタル信号を
アドレス指定信号として入力し上記ROMに書き込まれて
いる前記複数のコード化データのうち上記入力したアド
レス指定信号に対応したコード化データを読み出す手段
と、この手段により前記ROMから読み出されたコード化
データを伝送系を介して前記中央処理装置へ伝送する手
段と、を備えるようにした。

〔作用〕

このような手段を講じたことにより、信号がコード化
されて圧縮されるため、伝送系を極めて僅かのリード線
で構成でき、しかも伝送時間が短縮されることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成を示す回路図であ
る。第１図において10は例えば歩行ロボットに装着され
る12個の接触センサであり、読出し専用メモリすなわち
ROM20のアドレス入力端に接続されている。ROM20は、ア
ドレス入力端に入力するアドレス指定信号に対応したコ
ード化データを出力可能な如く、予め複数のコード化デ
ータを各アドレスに書き込まれている。そしてこのROM2
0のアドレス入力端へは、前記接触センサ10から、その
作動状態に対応したディジタル信号がアドレス指定信号
として入力されるものとなっている。かくして上記ROM2
0のアドレス入力端へ、接触センサ20の作動状態に対応
したディジタル信号がアドレス指定信号として入力され
ると、上記ROM20に書き込まれている前記複数のコード
化データのうち、上記入力したアドレス指定信号に対応
した所定パターンのコード化データが読み出されるもの
となっている。この読出されたデータは、インジケータ
30を介して中央処理装置40に伝送されるものとなってい
る。なお、50は電源ラインである。

第２図は上記接触センサ10がロボットの脚部に装着さ
れた状態を示す図である。第２図において11は障害物脚
接触センサであり、12は近接センサであり、13は障害物
接触センサであり、14は足裏接地センサである。これら
の接触センサは、歩行する地形が次のような歩行地形で
あることを前提とし、近接地センシングA,接地センシン
グB,障害物接触センシングＣなどを行なえるように設け
られている。現状のロボットにおいては、歩行能力に限
界があるため、歩行地形としては、ランダムな地形では
なく、理想化された地形を想定して設計されている。す
なわち、基本的には任意な高さを有する水平面の組合わ
せからなる地形であって、凹凸の曲面がなく、必ず縁が
存在し、しかも基本的には柱のない地形である。

なお上記地形との対応から、前記障害物脚接触センサ
11は２個、近接センサ12は８個、障害物接触センサ13は
１個、足裏接地センサ14は１個、設けられている。つま
り合計12個設けられている。したがって12ビットの情報
がアドレス指定信号としてROM20に入力することにな
る。

ROM20には上記12ビットのアドレス指定信号に対応す
る「2¹²＝4096」番地のアドレスを有している。この409
6のアドレスには９状態,24通りのコード番号が記載され
ている。

第３図は上記９状態（１状態は図示せず）を示す図で
ある。

（ａ）遊脚状態…脚を復帰させる際、脚先が空中にある
状態である。

（ｂ）片付き状態…脚裏が段差に一部しか乗らない状態
である。この場合、いずれの方向が高いかにより16ベク
トルあり、したがってコードは16種ある。

（ｃ）中間状態…近接センサがONであり、足裏接地セン
サがOFFの状態である。（ｄ）安定状態…復帰してきた
遊脚が完全に接地して状態である。

（ｅ）障害物接触状態…遊脚を復帰させる際、脚先の軌
道上に障害物があり、その障害物に接触した状態であ
る。

（ｆ）障害物脚接触状態（表）…遊脚復帰中もしくは立
脚重心移動中に「すね」の部分が段差に接触した状態で
ある。

（ｇ）障害物脚接触状態（裏）…遊脚復帰中もしくは立
脚重心移動中に「ふくらはぎ」の部分が段差に接触した
状態である。

（ｈ）足裏片付き状態…例えば小石の上に脚が乗ってし
まった場合のように、近接センサがOFFで、足裏接地セ
ンサがONの状態である。

第９番目の状態は図示してないが、前記（ｆ）障害物
脚接触状態（表）と、（ｇ）障害物脚接触状態（裏）と
が、同時に生じた異常状態である。

このような状態が単独で発生すれば、その状態を示す
コード番号を出力すればよい。しかし、常に単独で起こ
るとは限らない。そこで、このような場合には同時に発
生した状態のうち、いずれかを優先させて上記９つの状
態のいづれかに分類するように取決めておく。

このように構成された本回路においては、12個の接触
センサ10のいずれかがON動作すると、そのセンサからの
信号がROM20にアドレス指定信号として入力する。そう
すると、ROM20から上記アドレス指定信号に対応するデ
ータが出力され、このデータがインジケータ30を介して
中央処理装置40に入力する。

例えばいま、第３図の（ｂ）片付き状態になったとす
る。この場合のベクトル設定方法としては第４図（ａ）
〜（ｄ）に示すように４通りが考えられる。すなわち
（ａ）の如くセンサ１本だけがONのときは矢印で示すよ
うにその方向、（ｂ）の如く２本のセンサがONのときは
その中間の方向、（ｃ）（ｄ）の如く中間にONまたはOF
Fのセンサがいくつか介在しており、かつ両端の２本の
センサがONのときは、それぞれ矢印で示す中間方向にベ
クトルが出るようになっている。

かくして本回路によれば、伝送される信号がディジタ
ル信号であるので、本質的にノイズに強く誤動作しにく
い上、ROM20を用いて信号のコード化を行ない、中央処
理装置40へ伝送しているので、データの内容を予め所定
の内容に設定しておくことにより、中央処理装置40に種
々の制御を行なわせ得る利点がある。

なお本発明は前記一実施例に限定されるものではな
い。例えば前記実施例では複数個のセンサ10をROM20の
アドレス入力端に直接接続した例を示したが、センサ10
とROM20との間に論理回路を設け、この論理回路により
多数のROM入力を時間的にずらして、いわゆるチップセ
レクトを行なうようにしてもよい。このようにすれば、
出力時間は多少遅くなるが、１個のROM20に接続できる
センサの数を増すことができ、ROM20のアドレス入力端
数以上の多数のセンサを接続可能となる。このほか本発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるの
は勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ROMのアドレス入力端に複数の接触
センサを接続し、ROMに書込まれた接触センサに対応す
るデータを読出してそのデータを中央処理装置へ伝送す
るように構成したので、信号がコード化により圧縮さ
れ、伝送系を極めて僅かのリード線で構成でき、かつ伝
送時間が短縮されることになる。その結果、ロボットな
どに装着された多数の接触センサと中央処理装置との間
を接続するリード線量が僅少ですみ、しかも、リアルタ
イムでセンサ位置を検知可能な接触センサの信号処理回
路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示す図で、第１図
は全体の構成を示す回路図、第２図は接触センサをロボ
ットの脚部に装着した状態を示す図、第３図はロボット
の歩行状態を示す図、第４図は片付き状態のベクトル設
定方法を示す図である。 10……接触センサ、20……ROM、30……インジケータ、4
0……中央処理装置、50……電源ライン、11……障害物
脚接触センサ、12……近接センサ、13……障害物接触セ
ンサ、14……足裏接地センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ON−OFF動作する多数の接触センサからの
   ディジタル信号を処理して中央処理装置へ伝送する信号
   処理回路において、 前記接触センサと前記中央処理装置との間に設けられ、
   アドレス入力端に入力するアドレス指定信号に対応した
   コード化データを出力可能な如く、予め複数のコード化
   データを各アドレスに書き込まれたROMと、 このROMのアドレス入力端へ、前記接触センサからのデ
   ィジタル信号をアドレス指定信号として入力し、上記RO
   Mに書き込まれている前記複数のコード化データのうち
   上記入力したアドレス指定信号に対応したコード化デー
   タを読み出す手段と、 この手段により前記ROMから読み出されたコード化デー
   タを伝送系を介して前記中央処理装置へ伝送する手段
   と、 を備えたことを特徴とする接触センサの信号処理回路。