CN107621322A - 传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器装置(10)，该传感器装置(10)具备：多个系统(S)，其具有传感器元件(12)、根据传感器元件(12)检测出的检测信号计算附加给检测对象的预先决定的轴方向的力以及力矩中的至少一方的值作为第一值的计算部(20)；以及异常判断部(22)，其比较多个系统(S)的各个计算部(20)计算出的第一值，当其差在预定量以上时，判断为有异常。并且，多个系统(S)的至少一个系统(S)的计算部(20)根据多个系统(S)的各个传感器元件(12)检测出的多个检测信号，计算附加给检测对象的轴方向的力以及力矩中的至少一方的值作为第二值。

Description

传感器装置

技术领域

本发明涉及一种检测施加给检测对象的外力以及力矩中的至少一方的传感器装置。

背景技术

作为用于检测施加给机器人等检测对象的外力或力矩等的单元，有应变计式传感器和静电容量式传感器等。静电容量式传感器在生产性和成本方面优于应变计式传感器，但是静电容量值的变化相对于力不为线性，因此会有检测精度低的问题。

以下，简单说明静电容量式传感器的检测原理。如果附加外力，则根据外力在设置了构成静电容量式传感器的电极对(2个电极)的外壳上产生应变，电极对的距离(电极间的距离)对应于应变而发生变化。静电容量值(检测值)根据电极间的距离而变化，因此通过测量该检测值能够计算施加给检测对象的外力或力矩。

这里，外力与设置了电极对的外壳的应变之间的关系为线性，设置了电极对的外壳的应变与电极间的距离之间的关系也成为线性，但是电极间的距离与检测值(静电容量值)之间的关系为非线性。若构成电极对的2个电极平行，并且电极间的距离与电极面积相比足够小，则静电容量值相对于电极间的距离成为反比例的关系。另一方面，在2个电极不平行而倾斜时等不满足平行电容器的条件的情况下，不能够通过反比例的关系简单地进行表现。

一般，作为根据测量到的值求出外力以及力矩等的方法，有以下方法，即假设表示检测出的检测值与附加给检测对象的外力以及力矩之间的关系的模型函数，使用该模型函数根据检测值求出外力以及力矩。通过包括1个以上的未知参数的函数来表现该模型函数。

以下，举例说明作为一般模型函数之一的一次多项式的模型函数。作为具体例子，考虑以下情况，通过6个传感器元件(静电电容式传感器元件)检测外力以及力矩，根据6个传感器元件的检测值求出6个轴方向的外力以及力矩。

如果用6维向量表示6个传感器元件的检测值，则成为以下所示的式(1)。另外，如果用6维向量表示求出的外力以及力矩，则成为以下所示的式(2)。

v＝[v₁,…,v₆]^T···(1)

f＝[f₁,…,f₆]^T···(2)

在如式(3)所示那样通过6×6的矩阵表现未知的参数时，能够通过式(4)表示针对外力以及力矩的模型函数。

f＝C·v···(4)

为了决定通过式(3)表示的矩阵C的各个参数的值，将多个模式(1、……、N)的力以及力矩赋予检测对象，取得传感器元件检测出的值。所取得的多个数据为(f_i，v_i)。其中，设i＝1、……、N。根据所取得的多个数据(f_i，v_i)决定矩阵C的各个参数的值。一般，按照平方误差的最小化等预先决定的基准来决定矩阵C的各个参数。例如，在通过平方误差的最小化决定各个参数时，决定矩阵C的各个参数，使得下述所示的式(5)的cm为最小。

在下述所示的日本特开2010-14695号公报中公开以下情况，在使用了应变计的多轴传感器中，通过取得来自双重配置的检测部的检测值的平均，提高检测精度。具体地说，将轴间的干扰误差(他轴干扰误差)考虑为精度恶化原因，在每个组中对称地配置传感器元件，由此在组间对称地产生他轴干扰误差，取得检测值的平均值，从而消除他轴干扰误差。

但是，如现有技术那样通过模型函数能够表现的输入输出的关系中有极限，因此在实际施加的外力以及力矩与通过模型函数计算出的外力以及力矩之间会产生误差。特别如静电容量式传感器那样在外力与检测值之间的关系为非线性的情况下，该误差的影响变大。

另外，并非在传感器检测出的检测值中产生的所有误差在上述组之间对称地分布，在日本特开2010-14695号公报中，对于没有对称地产生的误差不能够有效地应对。特别是在静电容量式传感器元件的情况下，由于不能够保证因非线性的原因产生的误差在组之间成为对称，因此在使用了静电容量式传感器元件的情况下，精度进一步降低。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种传感器装置，其降低实际附加的外力/力矩与根据由传感器元件检测出的检测值来求出的力/力矩之间的误差。

本发明提供一种传感器装置，具备：多个系统，其具有用于检测施加给检测对象的外力以及力矩中的至少一方的传感器元件、根据上述传感器元件检测出的检测信号计算附加给上述检测对象的预先决定的轴方向的力以及力矩中的至少一方的值作为第一值的计算部；以及异常判断部，其比较上述多个系统的各自的上述计算部计算出的上述第一值，当其差在预定量以上时，判定为有异常，上述多个系统的至少一个上述系统的上述计算部根据上述多个系统的各自的上述传感器元件检测出的多个上述检测信号，计算附加给上述检测对象的上述轴方向的力以及力矩中的至少一方的值作为第二值。

通过该结构，根据多个系统的传感器元件检测出的检测信号来计算被附加给检测对象的轴方向的力以及力矩中的至少一方作为第二值，所以传感器装置的检测精度提高。即，能够降低实际被附加的外力/力矩与根据传感器元件检测出的检测信号求出的力/力矩之间的误差。另外，能够高精度地判断传感器装置是否正常。

本发明，在上述传感器装置中，上述多个系统的每一个系统具有多个上述传感器元件，上述多个系统的各自的上述计算部可以计算多个上述轴方向的力以及力矩中的至少一方的值。由此，计算部能够求出多个轴方向的第一值、第二值。因此，传感器装置能够检测出多个轴方向的力以及力矩中的至少一方。

本发明，在上述传感器装置中，上述多个系统的各自的上述计算部具有：第一存储介质，其存储有用于将自己的上述系统的上述传感器元件检测出的上述检测信号转换为上述第一值的第一转换特性信息，上述多个系统的至少一个上述系统的上述计算部还具有：第二存储介质，其存储有用于将上述多个系统的各自的上述传感器元件检测出的上述检测信号转换为上述第二值的第二转换特性信息。由此，计算部能够高精度地计算第一值以及第二值。

本发明，在上述传感器装置中，上述多个系统的各自的上述计算部能够相互通信，也可以从其它系统的上述计算部接收上述其它系统的上述传感器元件检测出的上述检测信号。由此，各个系统的计算部能够取得其它系统的传感器元件检测出的检测信号，能够计算第二值。

本发明，在上述传感器装置中，上述多个系统各自具有将上述传感器元件检测出的上述检测信号转换为数字信号的转换部，上述多个系统的各自的上述转换部可以将转换为数字信号后的上述检测信号输出给上述多个系统的上述计算部。由此，各个系统的计算部能够取得由其他系统的传感器元件检测出的检测信号，能够计算第二值。

本发明，在上述传感器装置中，可以与上述多个系统的每一个对应地设置上述异常判断部。由此，能够按照每个系统判定传感器装置是否正常。

根据本发明，根据多个系统的传感器元件检测出的检测信号来计算附加给检测对象的轴方向的力以及力矩中的至少一方作为第二值，所以传感器装置的检测精度提高。即，能够降低实际被附加的外力/力矩与根据传感器元件检测出的检测信号而求出的力/力矩之间的误差。另外，能够高精度地判断传感器装置是否正常。

附图说明

根据参照附图说明的以下实施方式的说明，能够容易理解上述的目的、特征以及优点。

图1是表示实施方式中的传感器装置的结构的图。

图2是表示变形例1中的传感器装置的结构的图。

具体实施方式

以下，列举优选的实施方式，一边参照附图一边详细说明本发明的传感器装置。

图1是表示实施方式中的传感器装置10的结构的图。传感器装置10具备2个系统S，该系统S具有多个(N个)传感器元件12、转换部14以及控制部16。各个系统S的多个传感器元件12构成多轴传感器18。该传感器元件12可以是静电容量式的传感器元件或应变计式的传感器元件，也可以是这以外的传感器元件。

为了相互区别2个系统S的传感器元件12、转换部14以及控制部16，通过12a、14a、16a表示一个系统(第一系统)S1的传感器元件12、转换部14以及控制部16，通过12b、14b、16b表示另一系统(第二系统)S2的传感器元件12、转换部14以及控制部16。另外，通过18a表示第一系统S1的多轴传感器18，通过18b表示第二系统S2的多轴传感器18。

第一系统S1的多轴传感器18a(多个(N个)传感器元件12a)与第二系统S2的多轴传感器18b(多个(N个)传感器元件12b)是用于检测相互被附加给机器人的相同部位(以下称为检测对象)的预先决定的多个轴方向的外力以及力矩的传感器元件。

各个系统S(S1、S2)的转换部14(14a、14b)经由连接线与自己的系统S(S1、S2)的多个传感器元件12(12a、12b)以及控制部16电连接。即，转换部14a与多个传感器元件12a以及控制部16a电连接，转换部14b与多个传感器元件12b以及控制部16b电连接。

为了容易理解说明，本实施方式的传感器装置10将第一系统S1的传感器元件12a的个数N以及第二系统S2的传感器元件12b的个数N都设为6个，使用这6个传感器元件12a、12b来求出6个轴方向的外力以及力矩。将6个轴方向的力以及力矩设为X轴方向的力、Y轴方向的力、Z轴方向的力、绕X轴方向的力矩、绕Y轴方向的力矩以及绕Z轴方向的力矩。另外，各个系统S的传感器元件12的个数与求出力以及力矩的轴的个数可以不相同。

由多个(N＝6)传感器元件12a构成的第一系统S1的多轴传感器18a所检测出的多个(N＝6)的检测信号(检测值)被输出给第一系统S1的转换部14a。转换部14a将多轴传感器18a检测出的多个(N＝6)检测信号转换为数字信号。将通过转换部14a转换为数字信号的多个(N＝6)检测信号(检测值)设为u₁、……、u₆。转换部14a将转换后的多个(N＝6)数字信号的检测信号u₁、……、u₆输出给第一系统S1的控制部16a。如果通过6(＝N)维向量U标注由多轴传感器18a检测出的多个(N＝6)检测信号(数字信号)u₁、……、u₆，则成为以下式(6)那样。

U＝[u₁,…,u_N]^T＝[u₁,u₂,u₃,u₄,u₅,u₆]^T···(6)

同样，由多个(N＝6)传感器元件12b构成的第二系统S2的多轴传感器18b检测出的多个(N＝6)检测信号(检测值)被输出给第二系统S2的转换部14b。转换部14b将多轴传感器18b检测出的多个(N＝6)检测信号转换为数字信号。将通过转换部14b转换为数字信号的多个(N＝6)检测信号(检测值)设为v₁、……、v₆。转换部14b将转换后的多个(N＝6)数字信号的检测信号v₁、……、v₆输出给第二系统S2的控制部16b。如果通过6(＝N)维向量V标注由多轴传感器18b检测出的多个(N＝6)检测信号(数字信号)v₁、……、v₆，则成为以下式(7)那样。

V＝[v₁,…,v_N]^T＝[v₁,v₂,v₃,v₄,v₅,v₆]^T···(7)

各个系统S(S1、S2)的控制部16(16a、16b)各自具有CPU等处理器和存储了程序的存储介质，处理器执行程序，由此作为本实施方式的控制部16(16a、16b)发挥功能。各个系统S的控制部16具有计算部20和异常判断部22。为了相互区别2个系统S的计算部20以及异常判断部22，通过20a、22a表示第一系统S1的计算部20以及异常判断部22，通过20b、22b表示第二系统S2的计算部20以及异常判断部22。第一系统S1的控制部16a与第二系统S2的控制部16b能够相互通信。控制部16a、16b可以通过无线方式进行通信，也可以通过通信线(有线)连接控制部16a和控制部16b，并经由该通信线进行通信。

计算部20a根据第一系统S1的多轴传感器18a检测出的多个检测信号(数字信号)u₁、……、u₆，计算被附加给上述检测对象的预先决定的多个(N＝6)轴方向的力以及力矩的值(以下，有时称为第一值)。这里，将计算部20a计算出的多个(N＝6)轴方向的力以及力矩的值设为f^U ₁、……、f^U ₆。如果通过6(＝N)维向量F^U表示由计算部20a计算(运算)出的多个(N＝6)第一值f^U ₁、……、f^U ₆，则能够由以下所示的式(8)来表示。

同样，计算部20b根据第二系统S2的多轴传感器18b检测出的多个检测信号(数字信号)v₁、……、v₆，计算被附加给上述检测对象的预先决定的多个(N＝6)轴方向的力以及力矩的值(以下，有时称为第一值)。这里，将计算部20b计算出的多个(N＝6)轴方向的力以及力矩的值设为f^V ₁、……、f^V ₆。如果通过6(＝N)维向量F^V表示由计算部20b计算(运算)出的多个(N＝6)第一值f^V ₁、……、f^V ₆，则能够由以下所示的式(9)来表示。

另外，本实施方式中，f^U ₁、f^V ₁表示X轴方向的力，f^U ₂、f^V ₂表示Y轴方向的力，f^U ₃、f^V ₃表示Z轴方向的力。另外，f^U ₄、f^V ₄表示绕X轴方向的力矩，f^U ₅、f^V ₅表示绕Y轴方向的力矩，f^U ₆、f^V ₆表示绕Z轴方向的力矩。

如式(10)那样通过N×N(其中，N＝6)的矩阵(变换矩阵)C^U表现用于从向量U求出向量F^U的多个参数(第一转换特性信息)c^U时，能够通过以下式(11)所示那样的关系式(模型函数)来表示F^U、C^U、U。

F^U＝C^U·U···(11)

同样，如式(12)那样通过N×N(其中，N＝6)的矩阵(变换矩阵)C^V表现用于从向量V求出向量F^V的多个参数(第一转换特性信息)c^V时，能够通过以下式(13)所示那样的关系式(模型函数)来表示F^V、C^V、V。

F^V＝C^V·V···(13)

因此，计算部20a通过使用式(6)、(8)、(10)、(11)，根据多轴传感器18a(多个传感器元件12a)检测出的多个检测信号(数字信号)u₁、……u₆，能够求出多个第一值f^U ₁、……、f^U ₆。同样，计算部20b通过使用式(7)、(9)、(12)、(13)，根据多轴传感器18b(多个传感器元件12b)检测出的多个检测信号(数字信号)v₁、……v₆，能够求出多个第一值f^V ₁、……、f^V ₆。

该矩阵C^U的多个参数c^U被存储在第一系统S1的计算部20a的存储介质(第一存储介质)24中，矩阵C^V的多个参数c^V被存储在第二系统S2的计算部20b的存储介质(第一存储介质)24中。这里，为了区别2个系统S的存储介质24，有时通过24a表示第一系统S1的存储介质24，通过24b表示第二系统S2的存储介质24。

计算部20a将计算出的第一值f^U ₁、……、f^U ₆输出给自己的系统(第一系统)S1的异常判断部22a，并且发送给其他系统(第二系统)S2的异常判断部22b。计算部20b将计算出的第一值f^V ₁、……、f^V ₆输出给自己的系统(第二系统)S2的异常判断部22b，并且发送给其他系统(第一系统)S1的异常判断部22a。另外，计算部20a将自己的系统(第一系统)S1的多轴传感器18a检测出的多个检测信号(数字信号)u₁、……u₆发送给其他系统(第二系统)S2的计算部20b。另外，计算部20b将自己的系统(第二系统)S2的多轴传感器18b检测出的多个检测信号(数字信号)v₁、……v₆发送给其他系统(第一系统)S1的计算部20a。

计算部20a还根据自己系统(第一系统)S1的多轴传感器18a检测出的多个检测信号u₁、……、u₆和其他系统(第二系统)S2的多轴传感器18b检测出的多个检测信号v₁、……、v₆，计算被附加给上述检测对象的预先决定的多个(N＝6)轴方向的力以及力矩的值(以下，有时称为第二值)。同样，计算部20b还根据自己系统(第二系统)S2的多轴传感器18b检测出的多个检测信号v₁、……、v₆和其他系统(第一系统)S1的多轴传感器18a检测出的多个检测信号u₁、……、u₆计算多个(N＝6)第二值。这里，将计算部20a以及计算部20b分别计算出的多个第二值设为f^W ₁、……、f^W ₆。如果通过6(＝N)维向量F^W表示多个(N＝6)第二值f^W ₁、……、f^W ₆，则能够由以下所示的式(14)来表示。

另外，在本实施方式中，f^W ₁表示X轴方向的力，f^W ₂表示Y轴方向的力，f^W ₃表示Z轴方向的力。另外，f^W ₄表示绕X轴方向的力矩，f^W ₅表示绕Y轴方向的力矩，f^W ₆表示绕Z轴方向的力矩。

这里，如果通过12(＝2·N)维向量W表示多轴传感器18a检测出的多个(N＝6)检测信号(数字信号)u₁、……、u₆和多轴传感器18b检测出的多个(N＝6)检测信号(数字信号)v₁、……、v₆，则成为以下的式(15)。

W＝[u₁,u₂,u₃,u₄,u₅,u₆,v₁,v₂,v₃,v₄,v₅,v₆]^T···(15)

如式(16)所示那样通过(N)×(2·N)的矩阵(转换矩阵)C^W表现用于从向量W求出向量F^W的多个参数(第二转换特性信息)c^W时，能够通过以下式(17)所示那样的关系式(模型函数)来表示F^W、C^W、W。其中，N＝6。

F^W＝C^W·W···(17)

因此，计算部20a以及计算部20b分别通过使用式(14)～(17)，根据多轴传感器18a(多个传感器元件12a)检测出的多个检测信号(数字信号)u₁、……u₆以及多轴传感器18b(多个传感器元件12b)检测出的多个检测信号(数字信号)v₁、……v₆，能够求出多个第二值f^W ₁、……、f^W ₆。该矩阵C^W的多个参数c^W被存储在各个系统S的计算部20的存储介质(第二存储介质)26中。这里，为了区别2个系统S的存储介质26，通过26a表示第一系统S1的存储介质26，通过26b表示第二系统S2的存储介质26。

另外，可以通过本说明书的背景技术所说明的平方误差的最小化来决定矩阵C^U、C^V、C^W的各个参数c^U、c^V、c^W，也可以通过其他方法来决定。总之，以使附加给检测对象的外力以及力矩与此时根据传感器元件12检测出的检测信号计算出的外力以及力矩之间的误差变小的方式决定各个参数c^U、c^V、c^W即可。

这样，决定矩阵C^W的各个参数c^W，使得误差变小，使用式(14)～(17)来求出第二值f^W ₁、……、f^W ₆，由此能够降低实际被附加的外力/力矩与根据传感器元件检测出的检测值检测出的力/力矩之间的误差。即，可以比较第一值f^U ₁、……、f^U ₆、第一值f^V ₁、……、f^V ₆或者取了第一值f^U ₁、……、f^U ₆与第一值f^V ₁、……、f^V ₆之间的平均的值，抑制误差。

因此，控制部16a(计算部20a)以及控制部16b(计算部20b)中的至少一方，将计算出的多个第二值f^W ₁、……、f^W ₆发送给外部设备。控制部16a以及控制部16b通过无线或有线能够与外部设备通信。外部设备根据发送来的多个第二值f^W ₁、……、f^W ₆来进行预定控制(例如机器人的控制等)。

另外，在取得了第一值f^U ₁、……、f^U ₆与第一值f^V ₁、……、f^V ₆的值的平均时，能够通过以下的式(18)表示该平均值。如式(18)所示，这些模型函数(关系式)被包括在式(17)所示的模型函数(关系式)的范围内，但是没有以误差变小的方式决定矩阵(转换矩阵)C^UV的各个参数，因此与式(17)相比，误差变大。

各个系统S(S1、S2)的异常判断部22(22a、22b)分别比较从第一系统S1的计算部20a发送来的多个第一值f^U ₁、……、f^U ₆与从第二系统S2的计算部20b发送来的多个第一值f^V ₁、……、f^V ₆，分别求出其差(绝对值)│f^U ₁-f^V ₁│，……│f^U ₆-f^V ₆│。该差将轴方向相同的第一值彼此比较，得到其差值(绝对值)。然后，各个系统S的异常判断部22(22a、22b)判断计算出的各自的差│f^U ₁-f^V ₁│，……│f^U ₆-f^V ₆│的至少一个是否是预定量以上，如果判断为是预定量以上，则判断为传感器装置10有某种异常。另外，也可以判断差的平方是否是预定量以上，当差的平方是预定量以上时可以判断为异常。

第一系统S1的异常判断部22a(控制部16a)以及第二系统S2的异常判断部22b(控制部16b)中的至少一方如果判断为有异常，则将表示异常的信号发送给外部设备。外部设备如果被发送来表示异常的信号，则将传感器装置10有异常的情况通知给操作员。作为通知的方法，可以在液晶显示器等显示部(图示略)显示传感器装置10有异常的情况，或者从扬声器(图示略)输出警告音。

[变形例]

上述实施方式可以进行以下变形。

(变形例1)图2是表示变形例1中的传感器装置10A的结构的图。关于与上述实施方式相同的结构或相同的功能标注相同的标记，只说明不同的部分。

传感器装置10A具备传感器部50、控制装置52。传感器部50具备2个具有多个(N＝6)传感器元件12、转换部14以及控制部54的系统S。在本变形例1中为了区别第一系统S1所对应的结构要素(也包括功能)与第二系统S2所对应的结构要素(也包括功能)，有时对第一系统S1所对应的结构要素在参照标记后面标注a，对第二系统S2所对应的结构要素在参照标记后面标注b来说明。因此，例如有以下情况，通过12a、14a、54a表示第一系统S1的传感器元件12、转换部14以及控制部54，通过12b、14b、54b表示第二系统S2的传感器元件12、转换部14以及控制部54。多个(N＝6)传感器元件12a构成第一系统S1的多轴传感器18a(18)，多个(N＝6)传感器元件12b构成第二系统S2的多轴传感器18b(18)。

各个系统S(S1、S2)的控制部54(54a、54b)具有CPU等处理器和存储了程序的存储介质，处理器执行程序，由此作为本变形例1的控制部54(54a、54b)发挥功能。控制部54(54a、54b)具有计算部20(20a、20b)。

在变形例1中，转换部14a将多轴传感器18a(多个传感器元件12a)检测出的多个检测信号(数字信号)u₁、……u₆输出给自己的系统(第一系统)S1的计算部20a，并且输出给其他系统(第2系统)S2的计算部20b。即，转换部14a经由连接线与计算部20a电连接，并且也经由连接线与计算部20b电连接。

另外，转换部14b将多轴传感器18b(多个传感器元件12b)检测出的多个检测信号(数字信号)v₁、……v₆输出给自己的系统(第二系统)S2的计算部20b，并且输出给其他系统(第1系统)S1的计算部20a。即，转换部14b经由连接线与计算部20b电连接，并且也经由连接线与计算部20a电连接。

如上述实施方式所述，计算部20a根据多个检测信号u₁、……u₆来计算多个第一值f^U ₁、……、f^U ₆，并且根据多个检测信号u₁、……u₆和多个检测信号v₁、……v₆来计算多个第二值f^W ₁、……、f^W ₆。计算部20b根据多个检测信号v₁、……v₆来计算多个第一值f^V ₁、……、f^V ₆，并且根据多个检测信号v₁、……v₆和多个检测信号u₁、……u₆来计算多个第二值f^W ₁、……、f^W ₆。

计算部20a(控制部54a)以及计算部20b(控制部54b)中的至少一方将计算出的多个第二值f^W ₁、……、f^W ₆发送给外部设备。控制部54a以及控制部54b通过无线或有线能够与外部设备通信。外部设备根据发送来的多个第二值f^W ₁、……、f^W ₆来进行预定控制(例如机器人的控制等)。另外，计算部20a、20b(控制部54a、54b)可以经由控制装置52将多个第二值f^W ₁、……、f^W ₆发送给外部设备。

控制装置52对应2个系统S(S1、S2)而具备2个控制部60(60a、60b)。2个控制部60(60a、60b)的每一个具有CPU等处理器和存储了程序的存储介质，处理器执行程序，由此作为本变形例1的控制部60(60a、60b)发挥功能。控制部60(60a、60b)具有异常判断部22(22a、22b)。

计算部20a(控制部54a)与异常判断部22a(控制部60a)能够通过无线或有线相互通信。计算部20b(控制部54b)与异常判断部22b(控制部60b)能够通过无线或有线相互通信。另外，异常判断部22a(控制部60a)与异常判断部22b(控制部60b)能够通过无线或有线相互通信。

计算部20a(控制部54a)将计算出的多个第一值f^U ₁、……、f^U ₆发送给异常判断部22a(控制部60a)。异常判断部22a(控制部60a)将从计算部20a(控制部54a)发送来的多个第一值f^U ₁、……、f^U ₆发送给异常判断部22b(控制部60b)。计算部20b(控制部54b)将计算出的多个第一值f^V ₁、……、f^V ₆发送给异常判断部22b(控制部60b)。异常判断部22b(控制部60b)将从计算部20b(控制部54b)发送来的多个第一值f^V ₁、……、f^V ₆发送给异常判断部22a(控制部60a)。

异常判断部22a以及异常判断部22b各自分别比较多个第一值f^U ₁、……、f^U ₆和多个第一值f^V ₁、……、f^V ₆，分别求出其差(绝对值)│f^U ₁-f^V ₁│、……、│f^U ₆-f^V ₆│。并且，异常判断部22a以及异常判断部22b判断计算出的各个差│f^U ₁-f^V ₁│、……、│f^U ₆-f^V ₆│的至少一个是否是预定量以上，如果判断为是预定量以上，则判断为传感器装置10A中有某种异常。另外，也可以判断差的平方是否是预定量以上，当差的平方是预定量以上时判断为异常。

第一系统S1的异常判断部22a(控制部60a)以及第二系统S2的异常判断部22b(控制部60b)中的至少一方如果判断为有异常，则将表示异常的信号发送给外部设备。外部设备如果被发送来表示异常的信号，则将传感器装置10A中有异常的情况通知给操作员。作为通知的方法，可以在液晶显示器等显示部(图示略)显示传感器装置10A有异常的情况，或者从扬声器(图示略)输出警告音。

(变形例2)在上述实施方式以及变形例1中，第一系统S1的计算部20a以及第二系统S2的计算部20b都计算第二值f^W ₁、……、f^W ₆，但是也可以只是其中任意一方来计算第二值f^W ₁、……、f^W ₆。另外，第一系统S1的异常判断部22a以及第二系统S2的异常判断部22b都判断是否有异常，但是也可以只是其中任意一方进行异常的判断。

(变形例3)在上述实施方式中，与各个系统S对应地分别设置异常判断部22，但是也可以只在任意一个系统S中设置异常判断部22。另外，在上述变形例1中，在控制装置52中与各个系统S对应地分别设置了2个控制部60a、60b(异常判断部22a、22b)，但是也可以在控制装置52中设置1个控制部60(一个异常判断部22)。此时，计算部20a、20b都将计算出的第一值f^U ₁、……、f^U ₆、f^V ₁、……、f^V ₆发送给1个控制部60(异常判断部22)。

(变形例4)传感器装置10、10A可以具有3个以上的系统S。

(变形例5)传感器装置10、10A的各个系统S的传感器元件12的数量可以是1个。另外，传感器装置10、10A的计算部20可以不求出多个轴方向的力以及力矩，而求出预先决定的一个轴方向的力或力矩。

(变形例6)传感器装置10、10A的计算部20可以只求出力和力矩中的任意一个。

(变形例7)可以在不产生矛盾的范围内任意组合上述变形例1～6。

如以上说明的那样，通过上述实施方式以及变形例1～3中的任意一个说明的传感器装置10、10A具备：多个系统S，其具有用于检测施加给检测对象的外力以及力矩中的至少一方的传感器元件12、根据传感器元件12检测出的检测信号计算附加给上述检测对象的预先决定的轴方向的力以及力矩中的至少一方的值作为第一值的计算部20；以及异常判断部22，其比较多个系统S的各自的计算部20计算出的第一值，当其差在预定量以上时判定为有异常。多个系统S的至少一个系统S的计算部20根据多个系统S的各自的传感器元件12检测出的多个检测信号，计算附加给上述检测对象的预先决定的轴方向的力以及力矩中的至少一方的值作为第二值。

这样，计算部20根据多个系统S的传感器元件12检测出的检测信号来计算附加给检测对象的轴方向的力以及力矩中的至少一方作为第二值，所以，传感器装置10、10A的检测精度提高。即，能够降低实际被附加的外力/力矩与根据传感器元件12检测出的检测信息而求出的力/力矩之间的误差。另外，异常判断部22比较按照每个系统S计算出的第一值，当其差在预定量以上时判断为异常，所以能够高精度地判断传感器装置10、10A是否正常。

多个系统S分别具有多个传感器元件12，多个系统S的各自的计算部20可以计算预先决定的多个轴方向的力以及力矩中的至少一方的值。这样，计算部20能够求出多个轴方向的第一值、第二值。因此，传感器装置10、10A能够检测多个轴方向的力以及力矩中的至少一方。

多个系统S的各自的计算部20具有：存储介质24，其存储用于将自己系统S的传感器元件12检测出的检测信号转换为第一值的参数c(第一转换特性信息)。多个系统S的至少一个系统S的计算部20还可以具有：存储介质26，其存储用于将多个系统S的各自的传感器12检测出的检测信号转换为第二值的参数c(第二转换特性信息)。由此，计算部20能够高精度地计算第一值以及第二值。

多个系统S的各自的计算部20能够相互通信，也可以从其它系统S的计算部20接收其它系统S的传感器元件12检测出的检测信号。由此，各个系统S的计算部20能够取得其它系统S的传感器元件12检测出的检测信号，能够计算第二值。

多个系统S的每一个具有将传感器元件12检测出的检测信号转换为数字信号的转换部14，多个系统S的各自的转换部14也可以将转换为数字信号的检测信号输出给多个系统S的计算部20。由此，各个系统S的计算部20能够取得其它系统S的传感器元件12检测出的检测信号，能够计算第二值。

异常判断部22可以与多个系统S的每一个对应地设置。由此，能够对每个系统S判断传感器装置10、10A是否正常。

Claims (6)

1.一种传感器装置(10、10A)，其特征在于，

具备：

多个系统(S)，其具有用于检测施加给检测对象的外力以及力矩中的至少一方的传感器元件(12)、根据上述传感器元件(12)检测出的检测信号计算附加给上述检测对象的预先决定的轴方向的力以及力矩中的至少一方的值作为第一值的计算部(20)；以及

异常判断部(22)，其比较上述多个系统(S)的各自的上述计算部(20)计算出的上述第一值，当其差在预定量以上时，判断为有异常，

上述多个系统(S)的至少一个上述系统(S)的上述计算部(20)根据上述多个系统(S)的各自的上述传感器元件(12)检测出的多个上述检测信号，计算附加给上述检测对象的上述轴方向的力以及力矩中的至少一方的值作为第二值。

2.根据权利要求1所述的传感器装置(10、10A)，其特征在于，

上述多个系统(S)的每一个系统具有多个上述传感器元件(12)，

上述多个系统(S)的各自的上述计算部(20)计算多个上述轴方向的力以及力矩中的至少一方的值。

3.根据权利要求1或2所述的传感器装置(10、10A)，其特征在于，

上述多个系统(S)的各自的上述计算部(20)具有：第一存储介质(24)，其存储有用于将自己的上述系统(S)的上述传感器元件(12)检测出的上述检测信号转换为上述第一值的第一转换特性信息，

上述多个系统(S)的至少一个上述系统(S)的上述计算部(20)还具有：第二存储介质(26)，其存储有用于将上述多个系统(S)的各自的上述传感器元件(12)检测出的上述检测信号转换为上述第二值的第二转换特性信息。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的传感器装置(10)，其特征在于，上述多个系统(S)的各自的上述计算部(20)能够相互通信，从其它系统(S)的上述计算部(20)接收上述其它系统(S)的上述传感器元件(12)检测出的上述检测信号。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的传感器装置(10A)，其特征在于，

上述多个系统(S)各自具有将上述传感器元件(12)检测出的上述检测信号转换为数字信号的转换部(14)，

上述多个系统(S)的各自的上述转换部(14)将转换为数字信号后的上述检测信号输出给上述多个系统(S)的上述计算部(20)。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的传感器装置(10、10A)，其特征在于，

与上述多个系统(S)的每一个对应地设置上述异常判断部(22)。