JPS646913B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS646913B2 JPS646913B2 JP19372982A JP19372982A JPS646913B2 JP S646913 B2 JPS646913 B2 JP S646913B2 JP 19372982 A JP19372982 A JP 19372982A JP 19372982 A JP19372982 A JP 19372982A JP S646913 B2 JPS646913 B2 JP S646913B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elasticity
- compliance
- elastic
- gripping
- hand
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、物体の弾性を簡単にかつ迅速に検出
する物体の弾性測定装置に関する。
する物体の弾性測定装置に関する。
まず、本発明の原理を図面に基づいて説明す
る。被測定物としての物体１の弾性に関する模形
は、第１図に示すように微少なバネ２の集合体と
考えられる。第２図はそれを更に単純化した模形
であり、物体の弾性を代表するバネ３が、表面よ
りかなり離れて位置する共同の固体４につながつ
たものとみなすことができる。第３図は、弾性体
としての弾性パツト５を有する圧力センサ６が設
置された支持台７で、第２図に説明した物体１を
平行に圧接した場合の模形図を示すものであり、
第４図はそれを更に単純化して第３図の模形を２
つの圧力センサ６ａ，６ｂに代表させ（図ａ）、
それを力Ｐで圧接した（図ｂ）場合を示す。ここ
で全体のコンプライアンス（＝１／バネ常数）を Σc、圧接力をＰとすると全体の撓みδは次の如
く表される。
る。被測定物としての物体１の弾性に関する模形
は、第１図に示すように微少なバネ２の集合体と
考えられる。第２図はそれを更に単純化した模形
であり、物体の弾性を代表するバネ３が、表面よ
りかなり離れて位置する共同の固体４につながつ
たものとみなすことができる。第３図は、弾性体
としての弾性パツト５を有する圧力センサ６が設
置された支持台７で、第２図に説明した物体１を
平行に圧接した場合の模形図を示すものであり、
第４図はそれを更に単純化して第３図の模形を２
つの圧力センサ６ａ，６ｂに代表させ（図ａ）、
それを力Ｐで圧接した（図ｂ）場合を示す。ここ
で全体のコンプライアンス（＝１／バネ常数）を Σc、圧接力をＰとすると全体の撓みδは次の如
く表される。
δ＝Ｐ×Σc
また、c0を物体１のコンプライアンス、c1，c2
をセンサ６ａ，６ｂの上面に貼付けてある弾性パ
ツトの５ａ，５ｂコンプライアンス、csをセンサ
ー６ａ，６ｂのコンプライアンス、P1，P2を
夫々のセンサ６ａ，６ｂの受ける力とする。ま
た、Σc1，Σc2を夫々のセンサ６ａ，６ｂ別に、
圧接される物体を合成したコンプライアンスとす
ると、 Σc1＝c0＋c1＋cs≒c0＋c1 ……(1) Ec2＝c0＋c2＋cs≒c0＋c2 ……(2) である。
をセンサ６ａ，６ｂの上面に貼付けてある弾性パ
ツトの５ａ，５ｂコンプライアンス、csをセンサ
ー６ａ，６ｂのコンプライアンス、P1，P2を
夫々のセンサ６ａ，６ｂの受ける力とする。ま
た、Σc1，Σc2を夫々のセンサ６ａ，６ｂ別に、
圧接される物体を合成したコンプライアンスとす
ると、 Σc1＝c0＋c1＋cs≒c0＋c1 ……(1) Ec2＝c0＋c2＋cs≒c0＋c2 ……(2) である。
一方撓みδについて考えると、各々のセンサ６
ａ，６ｂに対応する撓みδ1、δ2は、 δ1＝P1×Σc1 ……(3) δ2＝P2×Σc2 ……(4) で表わされる。センサ６ａ，６ｂのコンプライア
ンスは小さいので無視し、物体１は平行に圧接さ
れるためδ＝δ1＝δ2として式(1)乃至(4)を整理する
と物体１のコンプライアンスc0は、 c0＝（P1c1−P2c2）／（P2−P1） ……(5) となる。コンプライアンスc1およびc2は予め知る
ことができるので、物体の弾性（コンプライアン
ス）はセンサ６ａ，６ｂより得られる出力信号
p1，p2より求めることができる。
ａ，６ｂに対応する撓みδ1、δ2は、 δ1＝P1×Σc1 ……(3) δ2＝P2×Σc2 ……(4) で表わされる。センサ６ａ，６ｂのコンプライア
ンスは小さいので無視し、物体１は平行に圧接さ
れるためδ＝δ1＝δ2として式(1)乃至(4)を整理する
と物体１のコンプライアンスc0は、 c0＝（P1c1−P2c2）／（P2−P1） ……(5) となる。コンプライアンスc1およびc2は予め知る
ことができるので、物体の弾性（コンプライアン
ス）はセンサ６ａ，６ｂより得られる出力信号
p1，p2より求めることができる。
したがつて、この原理に基づく本発明は支持台
の同一面上に相互に間隔をおいて設置された少な
くとも２つの圧力センサと、各圧力センサ上にそ
れぞれ配置された互いにコンプライアンスの異な
る弾性体と、物体の被検出面と前記支持台とを平
行に保つた状態で両者を圧接する把持手段と、１
組の圧力センサの出力信号p1，p2と該センサに対
応する弾性体のコンプライアンスc1，c2から前記
物体のコンプライアンスc0を c0＝（p1c1／p2c2）／（p2−p1） ……（5′） より算出する演算回路とを有することを特徴とす
る。
の同一面上に相互に間隔をおいて設置された少な
くとも２つの圧力センサと、各圧力センサ上にそ
れぞれ配置された互いにコンプライアンスの異な
る弾性体と、物体の被検出面と前記支持台とを平
行に保つた状態で両者を圧接する把持手段と、１
組の圧力センサの出力信号p1，p2と該センサに対
応する弾性体のコンプライアンスc1，c2から前記
物体のコンプライアンスc0を c0＝（p1c1／p2c2）／（p2−p1） ……（5′） より算出する演算回路とを有することを特徴とす
る。
このような本発明の弾性測定装置は容易に構成
され、しかもその適用範囲は極めて広い。
され、しかもその適用範囲は極めて広い。
例えば、産業用ロボツトのハンドを把持手段と
し、ハンドの片側把持面をセンサが設置される支
持台として本発明を適用すれば、ハンドの把持力
のみでなく、把持される物体の弾性度をも判断で
きる機能を備えたロボツトハンドを提供すること
が可能となる。この場合、物体を把持するための
ハンドは、物体を弾性体に平行に圧接する本発明
の把持手段として極めて好適であり、さらに弾性
パツトはハンドの把持面の緩衝手段を兼ねる。
し、ハンドの片側把持面をセンサが設置される支
持台として本発明を適用すれば、ハンドの把持力
のみでなく、把持される物体の弾性度をも判断で
きる機能を備えたロボツトハンドを提供すること
が可能となる。この場合、物体を把持するための
ハンドは、物体を弾性体に平行に圧接する本発明
の把持手段として極めて好適であり、さらに弾性
パツトはハンドの把持面の緩衝手段を兼ねる。
従来のロボツトハンドの把持面は金属あるいは
それに近い固体であり、把持は力一定又はハンド
のストロークでなされている。また、把持による
緩衝のために把持面に一様に弾性体が貼付けてあ
る。更に、最近の進歩したロボツトでは柔い物体
や壊れ易い物体を把持できるように、ハンドの把
持面に圧力センサを取付けて把持力を制御できる
ものもある。しかしこれらはいずれも物を把持す
る機能だけであり、この機能に物体の弾性を判断
できる機能も備われば、次のようにロボツトハン
ドの機能を向上することができる。
それに近い固体であり、把持は力一定又はハンド
のストロークでなされている。また、把持による
緩衝のために把持面に一様に弾性体が貼付けてあ
る。更に、最近の進歩したロボツトでは柔い物体
や壊れ易い物体を把持できるように、ハンドの把
持面に圧力センサを取付けて把持力を制御できる
ものもある。しかしこれらはいずれも物を把持す
る機能だけであり、この機能に物体の弾性を判断
できる機能も備われば、次のようにロボツトハン
ドの機能を向上することができる。
(1) 弾性のある物体を掴む場合には、把持力を小
さくしても把持力が可能である。したがつて、
物体の弾性によつて把持力を制御すれば、従来
のハンドでは不可能な変形し易い物体を掴むこ
とができる。
さくしても把持力が可能である。したがつて、
物体の弾性によつて把持力を制御すれば、従来
のハンドでは不可能な変形し易い物体を掴むこ
とができる。
(2) 物体が何であるかを判断する一つの要素とし
て利用できる。
て利用できる。
以下に本発明の実施例を、ロボツトハンドに適
用した場合を例にとつて説明する。
用した場合を例にとつて説明する。
第５図は、ハンドの把持面８にマトリツクス状
に設置された各圧力センサ９に、互いにコンプラ
イアンスの異なる弾性パツト１０，１１をそれぞ
れ複数配置した一実施例を示すものである。圧力
センサ９は、通常ピエゾ形又は歪計形センサが用
いられることが多く、その形状は一般に柱状、リ
ング状、箱状等があるが、ここでは柱状の場合を
用いた。夫々弾性の異なる材質のパツト１０，１
１は、圧力センサ９にそれぞれ対応してその受感
部に貼付けられ、物体はこのパツト１０，１１と
圧接される。この実施例では弾性パツトの弾性は
２種とし、同一の弾性（コンプライアンス）を有
する弾性パツトを交互に列状に配置することによ
り、ハンドの把持面に弾性の異なる弾性パツト１
０，１１が均等に分布するように構成している。
に設置された各圧力センサ９に、互いにコンプラ
イアンスの異なる弾性パツト１０，１１をそれぞ
れ複数配置した一実施例を示すものである。圧力
センサ９は、通常ピエゾ形又は歪計形センサが用
いられることが多く、その形状は一般に柱状、リ
ング状、箱状等があるが、ここでは柱状の場合を
用いた。夫々弾性の異なる材質のパツト１０，１
１は、圧力センサ９にそれぞれ対応してその受感
部に貼付けられ、物体はこのパツト１０，１１と
圧接される。この実施例では弾性パツトの弾性は
２種とし、同一の弾性（コンプライアンス）を有
する弾性パツトを交互に列状に配置することによ
り、ハンドの把持面に弾性の異なる弾性パツト１
０，１１が均等に分布するように構成している。
このような構成からなるロボツトハンドにより
物体を把持すれば、その弾性が異なる一組の弾性
パツト１０，１１に対応した圧力センサ９ａ，９
ｂは、それぞれその受けた力P1，P2に応じた信
号p1，p2を出力する。この信号は第６図に示すよ
うに、増幅器１２ａ，１２ｂを介して演算器１３
に入力される。演算器１３では、あらかじめ記憶
しておいた弾性パツト１０，１１のコンプライア
ンスc1，c2と、増幅された信号p1，p2より、物体
の弾性（コンプライアンスc0）を前述した計算式
（5′）により求める。
物体を把持すれば、その弾性が異なる一組の弾性
パツト１０，１１に対応した圧力センサ９ａ，９
ｂは、それぞれその受けた力P1，P2に応じた信
号p1，p2を出力する。この信号は第６図に示すよ
うに、増幅器１２ａ，１２ｂを介して演算器１３
に入力される。演算器１３では、あらかじめ記憶
しておいた弾性パツト１０，１１のコンプライア
ンスc1，c2と、増幅された信号p1，p2より、物体
の弾性（コンプライアンスc0）を前述した計算式
（5′）により求める。
１４は加算器であり、増幅器１１，１２を介し
て得られるすべてのセンサの出力の総和Σp＝p1
＋p2＋……＋po（ｎはセンサの数）を計算するこ
とにより、ロボツトハンドによる物体の把持力も
同時に求めている。
て得られるすべてのセンサの出力の総和Σp＝p1
＋p2＋……＋po（ｎはセンサの数）を計算するこ
とにより、ロボツトハンドによる物体の把持力も
同時に求めている。
なお、この実施例では説明を明確とするため、
弾性パツトの弾性は２種としたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、弾性の種類をより多
くすることにより、前記一般の弾性パツトの弾性
の組み合わせを変えて、物体の弾性（コンプライ
アンスc0）に関するデータを複数求め、物体に適
合した好ましい値を物体の弾性として選択する
か、これを演算器にて平均化することにより、物
体の弾性を平均値0として求めることも可能であ
る。これは、物体の弾性の測定範囲を拡張する意
味で好ましい。
弾性パツトの弾性は２種としたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、弾性の種類をより多
くすることにより、前記一般の弾性パツトの弾性
の組み合わせを変えて、物体の弾性（コンプライ
アンスc0）に関するデータを複数求め、物体に適
合した好ましい値を物体の弾性として選択する
か、これを演算器にて平均化することにより、物
体の弾性を平均値0として求めることも可能であ
る。これは、物体の弾性の測定範囲を拡張する意
味で好ましい。
また同様にして、前記一組の弾性パツトを、弾
性の組み合わせを変えることなく対称とするパツ
トを変えることにより、物体の弾性（コンプライ
アンスc0）に関するデータを複数求め、これを演
算器にて平均化することにより物体の弾性を平均
値0として求めてもよい。
性の組み合わせを変えることなく対称とするパツ
トを変えることにより、物体の弾性（コンプライ
アンスc0）に関するデータを複数求め、これを演
算器にて平均化することにより物体の弾性を平均
値0として求めてもよい。
更にまた、本発明では、センサーが設置された
支持台（上記実施例ではハンドの把持面）と物体
の被検出面とを平行に保つた状態で弾性手段（パ
ツト）を物体と圧接することが肝要であり、これ
により前述した撓みδ＝δ1＝δ2なる条件が成立し
ているのであるが、本発明をロボツトハンドに適
用する場合には、δ＝δ1＝δ2が成立しない場合で
も、圧接力Ｐに対して撓みδ1およびδ2がそれぞれ
比例するので、それぞれのセンサが受ける力p1，
p2と物体のコンプライアンスc0の関係を実験的に
求めておけば実用上問題がない。また、把持動作
上必要な、物体の弾性は厳密な値でなく相対値で
十分である。
支持台（上記実施例ではハンドの把持面）と物体
の被検出面とを平行に保つた状態で弾性手段（パ
ツト）を物体と圧接することが肝要であり、これ
により前述した撓みδ＝δ1＝δ2なる条件が成立し
ているのであるが、本発明をロボツトハンドに適
用する場合には、δ＝δ1＝δ2が成立しない場合で
も、圧接力Ｐに対して撓みδ1およびδ2がそれぞれ
比例するので、それぞれのセンサが受ける力p1，
p2と物体のコンプライアンスc0の関係を実験的に
求めておけば実用上問題がない。また、把持動作
上必要な、物体の弾性は厳密な値でなく相対値で
十分である。
第７図、第８図はロボツトハンドの把持面にマ
トリツクス状に設置された各圧力センサに、互い
にコンプライアンスの異なる弾性パツトをそれぞ
れ複数配置した他の実施例を示すものである。
トリツクス状に設置された各圧力センサに、互い
にコンプライアンスの異なる弾性パツトをそれぞ
れ複数配置した他の実施例を示すものである。
すなわち第７図は、同一のコンプライアンスを
有する弾性パツト１５，１６が、対角線状に配置
された構成を示すものであり、弾性パツトに圧接
される物体の被検出面が不特定形状の場合に用い
られる。
有する弾性パツト１５，１６が、対角線状に配置
された構成を示すものであり、弾性パツトに圧接
される物体の被検出面が不特定形状の場合に用い
られる。
第８図は、第５図に示した列状に配置される同
一のコンプライアンスを有する弾性パツト１７，
１８が、一連につながつた帯状で配置された構成
を示すものであり、弾性パツトに圧接される物体
の被検出面が線状、すなわち円筒状の物体を把持
する場合に用いられる。
一のコンプライアンスを有する弾性パツト１７，
１８が、一連につながつた帯状で配置された構成
を示すものであり、弾性パツトに圧接される物体
の被検出面が線状、すなわち円筒状の物体を把持
する場合に用いられる。
いずれの実施例においても、ハンドの把持面に
は弾性の異なる弾性パツトがそれぞれ複数均等に
分布しているため、被測定体としての物体の形
状、大きさに柔軟に対応することができる。
は弾性の異なる弾性パツトがそれぞれ複数均等に
分布しているため、被測定体としての物体の形
状、大きさに柔軟に対応することができる。
第１図乃至第４図は本発明の原理を説明するた
めの模形図、第５図、第７図及び第８図は本発明
に係る弾性パツトの配置状態の異なる実施例を示
す一部斜視図、第６図は本発明に係る演算器の実
施例を示すブロツク図である。 ８……ハンドの把持面、９……圧力センサー、
１０，１１，１５，１６，１７，１８……弾性パ
ツト、１３……演算器。
めの模形図、第５図、第７図及び第８図は本発明
に係る弾性パツトの配置状態の異なる実施例を示
す一部斜視図、第６図は本発明に係る演算器の実
施例を示すブロツク図である。 ８……ハンドの把持面、９……圧力センサー、
１０，１１，１５，１６，１７，１８……弾性パ
ツト、１３……演算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 支持台の同一面上に相互に間隔をおいて設置
された少なくとも２つの圧力センサと、各圧力セ
ンサ上にそれぞれ配置された互いにコンプライア
ンスの異なる弾性体と、物体の被検出面と前記支
持台とを平行に保つた状態で両者を圧接する把持
手段と、１組の圧力センサの出力信号p1，p2と該
センサに対応する弾性体のコンプライアンスc1，
c2から前記物体のコンプライアンスc0を c0＝（p1c1／p2c2）／（p2−p1） より算出する演算器とを有することを特徴とする
物体の弾性測定装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
圧力センサは支持台にマトリツクス状に設置さ
れ、各センサ上に配置された互いにコンプライア
ンスの異なる弾性体は、それぞれ複数で構成され
ていることを特徴とする物体の弾性測定装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、
同一のコンプライアンスを有する弾性体は対角線
状に配置されていることを特徴とする物体の弾性
測定装置。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、
同一のコンプライアンスを有する弾性体は列状に
配置されていることを特徴とする物体の弾性測定
装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の装置において、
列状に配置された同一のコンプライアンスを有す
る弾性体は、一連につながつた帯状で構成されて
いることを特徴とする物体の弾性測定装置。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
把持手段をロボツトハンドとし、支持台を該ハン
ドの少なくとも片側把持面とすることを特徴とす
る物体の弾性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19372982A JPS5983035A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 物体の弾性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19372982A JPS5983035A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 物体の弾性測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983035A JPS5983035A (ja) | 1984-05-14 |
| JPS646913B2 true JPS646913B2 (ja) | 1989-02-06 |
Family
ID=16312830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19372982A Granted JPS5983035A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 物体の弾性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5983035A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2308796A1 (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-13 | Université Libre de Bruxelles | Meniscus-supported compliant table |
-
1982
- 1982-11-04 JP JP19372982A patent/JPS5983035A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5983035A (ja) | 1984-05-14 |
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