JPS6199819A

JPS6199819A - 面圧力センサによる位置決め装置

Info

Publication number: JPS6199819A
Application number: JP22184784A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sato; 滋佐藤; Masatoshi Ishikawa; 正俊石川; Makoto Shimojo; 誠下条
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1986-05-17
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPH065162B2

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】本発明は、対象物表面上において適正な接触力を保ちつ
つ、位置決めを行う装置に関するものである。

例えば、工作機械や産業用ロボットなどによって被加工
対象物の表面へのマーキング、塗装、描画、ならい等の
作業を行う場合や対象物上で定められた位置での把持や
保持作業を行う場合には、その対象物の表面上での位置
決めと接触力の制御が必要である。従来、このような作
業では対象物との接触点の位置を駆動装置の姿勢から算
出する方法やテレビカメラ等による視覚センサを用いる
方法がある。しかしながら前者の方法では、空間的な位
置はわかるが対象物表面上での相対的な位置がわからな
いため、対象物を置く位置や方向を一定としなければな
らず、対象物が動いてしまうと適応できなくなるという
欠点があり、後者の方法では、装置が複雑で高価になる
のを避けられず、加えて接触点がカメラの死角に入った
場合の処理が難しい等の欠点がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、対象物に貼付して
可撓性を持つ面圧力センサを設けることにより、対象物
の位置や方向に対する適応性がよく、しかも単純な構造
のため安価で信頼性の高い血圧力センサによる位置決め
装置を提供しようとするものである。

而して、本発明の血圧力センサによる位置決め装置は、
対象物に貼付した可撓性を持つ面圧力センサと、目標と
なる位置を設定ザる目標位置設定器と、目標となる接触
力を設定する目標接触力設定器ど、上記面圧力センサか
ら出力される接触位゛　置と上記目標位置設定器から出
力される目標位置・　とを比較する位置比較器と、上記
面圧力センサから出力される接触力と上記目標接触力設
定器から出力される目標接触力とを比較する接触力比較
器と、上記位置比較器及び接触力比較器の出力を入力と
して接触点の位置及び接触力の制御を行う制御器と、上
記制御器の制御指令どおりに接触点を移動する駆動装置
とを備え、上記面圧力センサによって対象物表面上の目
標位置に目標接触力で接触点の位置決めを行うことを特
徴とするものである。

以下に本発明の実施例を図面を参照しながら詳述する。

第１図に示すように、血圧力センサによる位置決め装置
は、駆動装置４の先端に接触子３があり、この接触子３
を対象物１の表面に設けられた血圧力センサ２に接触す
ることにより、接触子３の面圧力センサ２の上での位置
決めを行うものである。

第２図は、面圧力センサ２の検出部の構造を示している
。面圧力センサ２は、導電性の高い可撓性物質からなる
第１層の面状抵抗体５と、外部からの圧力の作用でコン
ダクタンスが路線形に変化する感圧導電性ゴム等からな
る第２層の感圧板６と、上記第１層の面状抵抗体５と同
様な材料によって形成した第３層の面状抵抗体７とによ
って三層構造に形成したもので、これらは基本的には正
方形の平面形状を有し、第１層の面状抵抗体５にはその
Ｘ方向の一対の対辺に電極８，９を設け、第３層の面状
抵抗体７にはｙ方向の一対の対辺に電極１０．１１を設
けている。正方形以外の平面あるいは曲面形状を有する
場合にも略同−の構成を取る。

このような構成を右する面圧力センサ２は、第１層の面
状抵抗体５の両端の電極８，９にそれぞれ抵抗Ｒを介し
て電圧＋ａを印加し、また第３層の面状抵抗体７の両端
の電極１０．１１にそれぞれ抵抗Ｒを介して電圧−ａを
印加するように接続し、面圧力センサ２上に力が作用し
たときの電極８．９の電圧Ｖ△、　ＶＢ　、及び電極１
０．１１の電圧Ｖｃ　、Ｖｏを取出す。

第３図は上記各電極の電圧に基づいて接触圧力の総和即
ち接触力Ｗ及びその重心位置の座標即ち接触位置（ｘ、
ｙ）のうちのマを求めるための回路構成を示し、電極８
，９の電圧Ｖ’Ａ、ＶＢを減算回路１４．１５．１６に
入力すると共に電極阻９に抵抗Ｒを介して印加した電圧
＋ａを減算回路１４．１６に入力し、それに基づく減算
回路１４゜１６からの出力ａ　−ＶＡ、ａ−Ｖｓを加算
回路１７に導くことにより、面圧力センサ２に加えられ
た接触圧力の総和即ち接触力ＷをＷ＝１くｏ　（２ａ−■へ−ＶＢ　）・　・　・　自　
・　く１）（但し、ｋＯは定数）として加算回路１７の出力により求め、さらに、上記加
算回路１７からの出力と減算回路１５からの出力を割算
回路１８に入力して、接触位置（又。

■）の座標値テをＶＡ−ＶＢＸ＝に、□　・・・・・・（２）２ａ−ＶＡ−Ｖｓ（但し、ｋｌは定数）の演算によって求めるように構成している。

また、接触位置（又、ｙ）における仙の座標値ｙについ
ても、上記第３図と略同−の回路構成により、Ｖｃ　−Ｖ。

Ｖ＝に２□　　・・・・・・（３）２ａ＋Ｖｃ　＋Ｖ。

（但し、ｋ２は定数）の演算で求められる。この場合、（３）式右辺における
分子Ｂ　（２ａ十Ｖｃ　＋Ｖｏ　）も、（１）式の（２
ａ−ＶＡ−ＶＢ）と同様に、面圧力センサ２に加わる接
触力Ｗに相当し、従って、Ｗ＝ｋｏ　（２ａ−ＶＡ　−Ｖｅ　）　＝ｋｏ　　（２
ａ−１−Ｖｃ　＋Ｖｏ　）としての接触圧ツノの総和を
求めることができる。

血圧力センサの外形が正方形以外の平面あるいは曲面形
状を右１−る場合にも略同−の方法により、接触力Ｗ及
び接触位置（又、■）の検出を行うことができる。ただ
し、座標系（ｘ、ｙ）は、外形に固有の座標系を取るこ
とになる。

尚、この面圧力センサは、正方形の外形を右するものに
ついては本発明者が先に特願昭５６−１１５４７２号に
よって提案したものであり、正方形以外の外形を有する
ものについては、同じく本発明者が先に特願昭５６−１
１５４７５号によって提案したものである。

上記面圧力センサ２の出力のうち接触位置（Ｘ。

Ｖ）は、目標位置設定器で設定された目標位置（ｘ′Ｘ
、ｙ’　）と位置比較器において比較される。

一方、面圧ノ〕センサ２の出力のうち接触力Ｗは、目標
接触力設定器で設定された目標接触力Ｗ′Ｘと接触力比
較器において比較される。面圧力センサ２の出力である
接触位置（又、ｙ）及び接触力Ｗはともに電圧出力であ
るため、目標位置（Ｘ　＊。

ｙＸ）及び目標接触力ＷＸ′も電圧出力とし、位置比較
器及び接触力比較器は電圧による減算器としている。従
って目標位置設定器及び目標接触力設定器は単なる電圧
設定回路である。

上記位置比較器及び接触力比較器に接続された制御器は
、上記位置比較器及び接触力比較器からそれぞれ出力さ
れる位置誤差及び接触力誤差を駆動装置４への制御指令
に変換するもので通常のＰＴＤ制御を基本としている。

駆動装置４は、先端に取り付けた接触子３を駆動するた
めのもので制御器からの制御指令どおりに動くものであ
る。

第１図では、駆動装置４として多関節型の駆動装置を示
しているが、この場合（ｘ、ｙ）座標系での制御指令が
可能なものとしている。また、駆動装置として直交座標
型の駆動装置を用いる場合には、一般に（ｘ、ｙ）が直
交座標である限り、（ｘ、ｙ）座標系での制御指令が可
能である。

尚、上記目標位置設定器、目標接触力設定器、位置比較
器、接触力比較器及び制御器の機能は、コンピューター
のソフトウェアとして実現可能である。また、上記目標
位置設定器及び目標接触力設定器からそれぞれ出力され
る目標位置及び目標接触力は、一定のものとして説明し
たが、全体のフィードバック系の応答に比して十分遅け
れば、その値を変化させることが可能で、あらかじめ定
められた軌道及び接触力に従って変化させることにより
、そのトレースが可能となる。

また、第４図は本発明の他の実施例における要部を示す
もので、紙や布等の可撓性を持つシート状の対象物１９
に対し、駆動装置２２から見て裏面に支持体２３に固定
した面圧力センサ２０を貼付し、駆動装置２２の先端の
接触子２１を対象物１９の表面に接触させ、対象物の可
撓性により、その接触圧を面圧力センサ２０に伝えるこ
とによリ、接触子２１の対象物１９の上での位置決めを
行うものである。

この実施例の面圧力センサによる位置決め装置における
面圧力センサ、目標位置設定器、目標接触力設定器、位
置比較器、接触力比較器、制御器、駆動装置は、上記第
１図の実施例におけるそれと実質的に変わるところはな
く、対象物の可撓性を考慮して、支持体２３、血圧力セ
ンサ２０及び対象物１９を配設することにより、上記第
１図の実施例と略同−の機能を略同−の装置で実現して
いる。

以上に詳述したところから明らかなように、本発明の面
圧力センサによる位置決め装置によれば種々の対象物の
表面上で設定された接触力での位置決めを行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成図、第２図は上記実
施例における面圧力センサの斜視図、第３図は上記面圧
力センサに接続する演算回路の構成図、第４図は本発明
の第２実施例の要部構成図である。１，１９・・・・・・・・・対象物２．２０・・・・・・・・・面圧力センサ３．２１・・
・・・・・・・接触子４．２２・・・・・・・・・駆動装置５．７・・・・・・・・・・面状抵抗体６・・・・・・
・・・・・・感圧板８．９．１０．１１・・・・電極Ｒ・・・・・・・・・・・・抵抗２３・・・・・・・・・・・支持体。指定代理人工業技術院製品科学研究戸斤長

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対象物に貼付した可撓性を持つ面圧力センサと、
目標となる位置を設定する目標位置設定器と、目標とな
る接触力を設定する目標接触力設定器と、上記面圧力セ
ンサから出力される接触位置と上記目標位置設定器から
出力される目標位置とを比較する位置比較器と、上記面
圧力センサから出力される接触力と上記目標接触力設定
器から出力される目標接触力とを比較する接触力比較器
と、上記位置比較器及び接触力比較器の出力を入力とし
て接触点の位置及び接触力の制御を行う制御器と、上記
制御器の制御指令どおりに接触点を移動する駆動装置と
を備え、上記面圧力センサによって対象物表面上の目標
位置に目標接触力で接触点の位置決めを行うことを特徴
とする面圧力センサによる位置決め装置。