JPH0758233B2 - 圧力分布センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、工場の自動化、特に部品の形状認識によるハ
ンドリングや機械加工の自動化等に有効な圧力分布セン
サに関するものである。

［従来の技術］ ロボットの感覚センサには多くの期待が寄せられてお
り、知能ロボットの実現に向けて様々な研究開発が進め
られている。その中でも、圧力分布情報を検出する触覚
センサは対象物の形状や材質の認識・判断、把持状態の
確認等には重要なセンサであるが、まだ試行錯誤の段階
で実用には至っていない。これは視覚におけるテレビカ
メラのようなデバイスの決定打が見つかっていないのが
第一の要因であるが、もう一つの要因として、出力され
る圧力分布情報の利用方法、即ち圧力分布情報を用いた
認識・判断や制御のアルゴリズムが明確でないため、セ
ンサに要求される性能が不確定である点が挙げられる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、圧力分布センサの出力信号をビデオ信
号とすることにより、通常のモニタテレビを用いて圧力
分布情報を可視化できるようにし、開発進んでいる画像
処理装置にも接続可能にすることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の圧力分布センサは、
センサ検出部を、感圧導電性ゴムにより形成した感圧素
子を多数の行及び列からなるマトリックス状に配列させ
ることにより形成し、上記各感圧素子を順次走査する走
査部に、走査制御回路からのアドレス信号に基づいて動
作するFETを各感圧素子に接続することにより構成した
スイッチング回路を用い、上記スイッチング回路を通し
て各感圧素子により得られる圧力分布情報をビデオ信号
として出力可能に構成される。

［作用］ センサ検出部におけるマトリックス状の感圧素子に対し
て物体が接触すると、その接触圧力の分布が各感圧素子
における電気抵抗の変化として検出され、走査制御回路
からのアドレス信号に基づいて各感圧素子を順次走査す
ることにより、上記接触圧力の分布に関する情報がビデ
オ信号として出力され、これにより圧力分布を通常のモ
ニタテレビにより可視化することが可能になる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る圧力分布センサの検出部１及び走
査部２の構成を示している。

このセンサ検出部１は、一対の電極間に感圧導電性ゴム
を配置することにより形成した感圧素子３を、多数の行
及び列からなるマトリックス状に配列させることにより
構成し、その検出部１上に接触した物体の接触圧力の分
布を上記電極間における感圧導電性ゴムの電気的な抵抗
の変化として抽出可能にしたものである。図示した感圧
素子３は、64×64のマトリックス状に配列させている
が、それらによって得られる圧力分布情報を最終的にビ
デオ信号とし、モニタテレビに一つの図形として表示可
能にするには、例えば８×８程度のマトリックス程度で
は測定点が粗いために不十分であって、上述した64×64
程度の比較的多数の感圧素子を用いることが必要であ
る。

また、上記各感圧素子３を順次走査する走査部２は、第
２図によって後述する走査制御回路からのアドレス信号
に基づいて動作するFET（電界効果トランジスタ）６並
びにそれに付随する抵抗７及びダイオード８を各感圧素
子３に対応して接続することにより構成したスイッチン
グ回路５を備え、このスイッチング回路５を通して、各
感圧素子３により得られる圧力分布情報をビデオ信号と
して出力可能にしたものである。

即ち、上記スイッチング回路５のFET6に対しては、感圧
素子のマトリックスの各行ごとに行アドレスライン10が
上記抵抗７を介して接続され、また上記マトリックスの
各列ごとに列アドレスライン11が上記ダイオード８を介
して接続されている。而して、各行アドレスライン10に
対しては、順次行アドレス信号（64.5μｓ）が送られ、
これらの行アドレス信号は、それぞれ一連の列アドレス
ライン11に順次列アドレス信号（400ns）が送られてい
る間だけ立った状態にあり、両信号が送られたFET6か
ら、各行アドレスライン10に対応させて導出した出力ラ
イン12を通して、圧力分布情報のビデオ信号が出力信号
として得られるものである。

なお、上記走査部におけるスイッチング回路は、容易に
ハイブリッドIC化することができ、それによって、小
型、高速で、しかも正確な走査を可能にすることができ
る。

第２図に示す走査制御回路は、上記FETを動作させるア
ドレス信号を得ると共に、多数の出力ライン12を通じて
出力される信号の処理を行うためのもので、外部同期の
ための水平同期信号（HD）からPLL回路においてカウン
タのためのクロックパルスを発生させ、二つのカウンタ
からそれぞれデコーダを介して、水平同期信号（HD）で
制御される例アドレス信号、及び垂直同期信号（VD）で
制御される行アドレス信号を、上記走査部におけるスイ
ッチング回路５に送るように構成している。また、多数
の出力ライン12を通じて出力される圧力分布情報をマル
チプレクサにおいて統合し、その出力に外部同期信号を
合わせた上で、ビデオアンプを通してセンサ出力である
ビデオ信号が出力される。

上記圧力分布センサは、高速の画像処理装置を通してモ
ニタテレビに接続し、必要な処理を施した画像をそのモ
ニタテレビに表示することもできるが、センサの出力を
直接モニタテレビに表示することも可能である。

［発明の効果］ 以上に詳述したように、本発明の圧力分布センサによれ
ば、圧力分布情報をビデオ信号として出力することがで
き、そのため通常のモニタテレビを用いて圧力分布情報
を可視化できるばかりでなく、開発の進んでいる画像処
理装置にも接続して、各種の目的に適合した画像処理を
行うことができる。

また、上述のFETを用いたスイッチング回路に代えて、
ストライプ電極を用いることも考えられるが、この場合
には各感圧素子にその抵抗を正確に出力させるためのダ
イオードが必要になるとか、各点の抵抗を算出するため
の逆演算が必要となり、しかも配線抵抗や計算誤差に対
する考慮が必要になるが、本発明のスイッチング回路に
よれば、比較的簡単な構成でより正確な出力を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力分布センサの検出部及び操作
部の構成を示す構成図、第２図は上記圧力分布センサに
接続される走査制御回路のブロック図である。 １……センサ検出部、２……走査部、３……感圧素子、
５……スイッチング回路、６……FET。

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 滋 茨城県筑波郡谷田部町東１丁目１番４号 工業技術院製品科学研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−42021（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−124181（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センサ検出部を、感圧導電性ゴムにより形
   成した感圧素子を多数の行及び列からなるマトリックス
   状に配列させることにより形成し、上記各感圧素子を順
   次走査する走査部に、走査制御回路からのアドレス信号
   に基づいて動作するFETを各感圧素子に接続することに
   より構成したスイッチング回路を用い、上記スイッチン
   グ回路を通して各感圧素子により得られる圧力分布情報
   をビデオ信号として出力可能にしたことを特徴とする圧
   力分布センサ。