JPS5976795A

JPS5976795A - マニピユレ−タ

Info

Publication number: JPS5976795A
Application number: JP18663682A
Authority: JP
Inventors: 落合　芳博
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-23
Filing date: 1982-10-23
Publication date: 1984-05-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、作用している力と力の作用点、移動させる
物体の重さと重心位置、および物体を把持している力と
把持している位置を求めることができるマニピュレータ
に関するものである。

従来のマニピュレータにおいては、移動させる物体の重
さおよびその物体を把持している力をマニュープレータ
に貼ったストレインゲージにより測定しながら作動する
ものはあったが、一つの弾性体に貼ったストレインゲー
ジによって物体の重心位置と把持している位置も求める
ことができるものはなかった。物体を正確に把持するに
は把持している位置を、定められた位置に正しく物体を
置くには物体の重心位置を求める必要がある。物体の位
置をフォトセンサなどで測定したり、把持位置を圧力セ
ンサで測定しているものはあるが、−つの弾性体にスト
レインゲージを貼っただけのこの方法のように安価には
できない。

このマニピュレータは、第１図のように二本のフィンガ
ー（１）　（２）により構成されており、物体（２）を
横から挾んで移動させる形式のものである。フィンガー
（１）　（２）の内部は、第２図のようになっており、
弾性体（３）の横側と縦側にそれぞれ穴があけられてお
り、その穴はスリットによって結ばれている。

弾性体（３）は、フィンガーケース（４）の中に入って
おり、フィンガーケース（４）の端は防じん用ゴム（５
）によってシールされている。第３図、第４図に示すよ
うに、弾性体（３）に作られる４つづつの切欠き形状お
よび寸法は等しく作り、それら４つの切欠きが長方形状
に並ぶようにする。そして、それらの切欠きの内側と外
側にストレインゲージ（６）〜（ハ）を１枚づつ、合計
１６枚貼る。

ストレインゲージ（６）〜（９）およびα尋〜（１カを
それぞれ第５図のようにブリッジ回路を組み、定電圧Ｖ
ｃを加える。また、ストレインゲージ（１０）〜０′３
および０印〜Ｑ］）を第６図のようにブリッジ回路を組
み、同様に定電圧Ｖｃを加える。

このようにすると、フィンガーに加わった力に比例した
出力ｖ１を発生するので、ストレインゲージ（６）〜（
９）のブリッジ回路で物体の重さ、ストレインゲージα
４）〜０ηのブリッジ回路で把持力が検出できる。第６
図における出力ｖ２は、二つの切欠き部の中間から荷重
点捷での距離と力との積に比例するので、出力値■２を
出力値■１で割ることにより、距離に比例した値が求ま
る。そこで、ストレインゲージ（１０）〜０３のブリッ
ジ回路の出力ｖ２を、ストレインゲージ（６）〜（９）
のブリッジ回路の出力■１で割ること駅より、物体の重
心までの距離を、同様にして把持している位置が求まる
。

これらの原理の概略を第７図を使って簡単に説明すると
、切欠き部には±Ｗ　Ｌ　／　’Ｉのモーメントと、張
力または圧縮力Ｗ−Ｊ！／Ｓによるひずみが発生してい
る。第５図のブリッジ回路ではＷｌ／Ｓによるひずみの
出力を除去し、ＷＬ／４のモーメントによるひずみの出
力のみを取り出すので、荷重（力）が求まる。第６図の
回路ではモーメントＷ　Ｌ　／　４によるひずみの出力
を除去し、ｗＩ／ｓによるひずみの出力のみを取り出す
。Ｓは一定、Ｗはすでに求まっているので、荷重点１が
求まる。

この場合、切欠き部の厚さが薄いと、モーメントＷＬ／
４によるひずみが、Ｗ！／Ｓによるひずみに比較して大
きくなり、距離のノが求めにくくなる。ＷＬ／４による
ひずみと、荷重点が一番離れた場合のＷノ／Ｓによるひ
ずみがほぼ等しくしておくと、距離ｌが求めやすくなる
。

荷重（力）を測定するために、ストレインゲージを外側
に、距離を求めるためには内側に貼ったが、逆でも測定
可能である。しかし、距離を求めるだめのストレインゲ
ージは曲率の大きい側に貼ると出力が太きくな９、距離
が求めやすい。ストレインゲージを弾性体（３）の幅に
対して中央に貼ることによって、異なる方向からの力に
よる出力はほとんど出ない。また、弾性体（３）の長手
方向の力、又は弾性体をねじる力による出力もほとんど
出ない。

この方法では荷重分布や力の分布は求めることはできな
いが、多くの圧力センサを並べずに、荷重分布中心や力
の分布中心を求めることができる。

マニュピレータでは、荷重の重心がどこであるか又はフ
ィンガーのどのあたシで把持しているかの概略が分れば
十分であるので、実用に十分役立つことはもちろんのこ
と、安価に作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマニピュレータの動作図、第２図はフィンガー
の内部の斜視図、第６図はフィンガーの側面図、第４図
はフィンガーの上面図、第５図は荷重または力を検出す
るためのブリッジ回路図、第６−図は荷重点または力の
作用点を検出するためのブリッジ回路図、第７図は動作
原理の説明のための図である。（１）・・フノンガー　（２）・・・物体　（３）・・
・弾性体（４）　　フィンガーケース　（５）　　防じ
ん用ゴム（６）〜ｅ１）・ストレインゲージ特許出願人　　落　合　芳　博

Claims

【特許請求の範囲】

１　同じ形状の４つの切欠きが長方形状に並ぶように、
一つの弾性体に穴をあけることにより、横側と縦側にそ
れぞれ４カ所の切欠き部を作り、その切欠きを作るため
にあけた穴をスリットで結び、弾性体が平行四辺形状に
微小量たわむようにし、切欠き部の両側に１枚づつスト
レインゲージを貼シ、横側にあけた穴による切欠き部の
外側に貼った４枚のストレインゲージによシ垂直方向の
力、または荷重を求め、縦側にあけた穴による切欠き部
の外側に貼った４枚のストレインゲージによシ水平方向
の力、または把持力を求め、横側にあけた穴による切欠
き部の内側に貼った４枚のストレインゲージによる出力
と外側に貼った４枚のストレインゲージによる出力の比
よシ垂直方向の力の掛っている中心位置を求め、同様に
して、縦側にあけた穴による切欠き部に貼ったストレイ
ンゲージの出力の比より、水平方向の力の中心位置また
は把持している位置を求めることができるようにしたマ
ニピュレータ。