CN117043565A - 接触信息取得装置、接触信息取得系统、接触信息取得方法和接触信息取得程序 - Google Patents

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CN117043565A CN202180095997.1A CN202180095997A CN117043565A CN 117043565 A CN117043565 A CN 117043565A CN 202180095997 A CN202180095997 A CN 202180095997A CN 117043565 A CN117043565 A CN 117043565A
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Abstract

接触信息取得装置(100)具有加压方向估计部(110)、反应计算部(120)和判定部(130)。加压方向估计部(110)使用对作业者通过作业者的手施加给对象物的压力进行计测的压力传感器计测出的压力数据、对与手有关的方向进行计测的方向传感器计测出的方向数据和表示手的特性的特性数据，估计手施加给对象物的压力的方向即加压方向，所述加压方向是相对于所述对象物的方向。反应计算部(120)使用压力数据和估计出的加压方向，计算对象物针对手对对象物施加力的反应即加压反应。判定部(130)判定加压反应是否在基准范围内。

Description

接触信息取得装置、接触信息取得系统、接触信息取得方法和 接触信息取得程序
技术领域
本发明涉及接触信息取得装置、接触信息取得系统、接触信息取得方法和接触信息取得程序。
背景技术
在机械装置的检查中有时也使用触诊，要求使触诊远程化的技术。触诊的主要目的在于，确认对象设备的固定状况和对象设备顺畅地进行动作。触诊的对象设备涉及多方面，此外，实施触诊的现场的作业空间大多受到限定，因此，在使触诊远程化时，需要不使用大规模的装置而取得作业者的触觉信息的系统。
专利文献1公开有如下技术：测定施加给覆盖手指侧面的门形部件的力，将测定的结果应用于与手指有关的估计模型，由此估计手指施加给对象物的压力。另外，在本技术中，通过指尖有无移动来切换估计模型。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-032239号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据专利文献1公开的技术，没有考虑计测手指施加给对象物的压力的压力传感器的朝向和作业者的手的特性来估计施加给对象物的力，因此，存在估计触诊中的对象物的反应的精度低这样的课题。
本发明的目的在于，考虑计测手指施加给对象物的压力的压力传感器的朝向和作业者的手的特性来估计施加给对象物的力。
用于解决课题的手段
本发明的接触信息取得装置具有：加压方向估计部，其使用对作业者通过所述作业者的手施加给对象物的压力进行计测的压力传感器计测出的压力数据、对与所述手有关的方向进行计测的方向传感器计测出的方向数据和表示所述手的特性的特性数据，估计所述手施加给所述对象物的压力的方向即加压方向，所述加压方向是相对于所述对象物的方向；反应计算部，其使用所述压力数据和估计出的加压方向，计算所述对象物针对所述手对所述对象物施加力的反应即加压反应；以及判定部，其判定所述加压反应是否在基准范围内。
发明效果
根据本发明，使用方向数据和特性数据估计加压方向。因此，根据本发明，能够考虑计测手指施加给对象物的压力的压力传感器的朝向和作业者的手的特性来估计施加给对象物的力。
附图说明
图1是示出实施方式1的接触信息取得系统90的结构例的图。
图2是示出实施方式1的接触信息取得装置100的硬件结构例的图。
图3是示出实施方式1的接触信息取得系统90的动作的流程图。
图4是示出使用实施方式1的接触信息取得系统90的触诊的情形的图，(a)是示出作业现场的图，(b)是示出远程确认触诊状况的情形的图。
图5是说明由于对对象物300进行加压而引起的手指的变形的图，(a)是说明加压方向的图，(b)是示出利用手指对对象物300进行加压的情形的图，(c)是示出手指变形的情形的图。
图6是示出实施方式1的变形例的接触信息取得系统90的结构例的图。
图7是示出实施方式1的变形例的接触信息取得装置100的硬件结构例的图。
具体实施方式
在实施方式的说明和附图中，对相同要素和对应要素标注相同标号。标注了相同标号的要素的说明适当地省略或简化。图中的箭头主要表示数据流或处理流。此外，也可以适当地将“部”改写成“电路”、“工序”、“步骤”、“处理”或“线路”。
实施方式1
下面，参照附图对本实施方式进行详细说明。
***结构的说明***
图1示出本实施方式的接触信息取得系统90的结构例。如本图所示，接触信息取得系统90具有手套20、接触信息取得装置100和反应DB(Database：数据库)200。接触信息取得装置100和反应DB200也可以一体地构成。
手套20是作业者实施触诊时佩戴的手套。在手套20安装有压力传感器21和方向传感器22。压力传感器21和方向传感器22分别也可以在手套20安装有多个。作业者可以仅一只手佩戴手套20，也可以双手佩戴手套20。
作为具体例，触诊是摆动对象物300、卷绕作为对象物300的滑轮、测量施加给作为对象物300的绳索的力、推拉作为对象物300的绳索、确认是否适当地插入了作为对象物300的连接器、确认对象物300是否顺畅地移动、移动对象物300的位置而以时间序列确认针对对象物300的压力的施加方式并检测对象物300的勾挂等、或者按下作为对象物300的开关而确认是否能够顺畅地按下开关。这里，对象物300是触诊的对象，可以存在多个某种对象物300，也可以存在多种对象物300。
压力传感器21是计测作业者使用作业者的手施加给对象物300的压力的传感器。也可以存在多名作业者。压力传感器21适当地安装于与作业者实施触诊时使用的手的部位接触的部分。作为具体例，压力传感器21安装于手套20的与作业者的手的各手指的指腹接触的部分和与作业者的手掌接触的部分。只要没有特别说明，则手指是指手的手指。压力传感器21也可以计测作业者的手的至少1个手指各自施加给对象物300的压力。
方向传感器22是计测与手有关的方向的传感器，是用于计测压力传感器21的方向的传感器，典型地讲，由方位传感器和加速度传感器构成。作为具体例，与手有关的方向是手指的方向或手掌的方向。作为具体例，方向由方位和相对于水平面的倾斜构成。确定方向的坐标系可以任意地定义。作为具体例，方向传感器22安装于与手的各手指的背面接触并且与安装有压力传感器21的部分对置的部分、以及与作业者的手掌的背面接触的部分。方向传感器22也可以计测作业者的手的至少1个手指各自的方向。
接触信息取得装置100具有加压方向估计部110、反应计算部120、判定部130和具有特性DB140。
加压方向估计部110使用压力传感器21计测出的压力数据、方向传感器22计测出的方向数据和表示手的特性的特性数据估计加压方向。加压方向是作业者的手施加给对象物300的压力的方向，并且是相对于对象物300的方向。在作业者使用多个手指对对象物300进行加压的情况下，加压方向估计部110也可以估计多个加压方向。
反应计算部120使用压力数据和估计出的加压方向，计算由于作业者对对象物300进行加压而引起的对象物300的反应即加压反应。作为具体例，加压反应是针对对象物300的激振力和对象物300的响应中的至少任意一方。
判定部130判定加压反应是否在基准范围内。基准范围是在针对对象物300的触诊中应该满足的加压反应，并且是数值化的加压反应的范围。
特性DB140存储表示各作业者的手的至少1个手指各自的形状和弹性值的数据作为特性数据。作为具体例，各手指的形状是各手指的长度和粗细。另外，各作业者的各手指的弹性值不一定固定，作为具体例，考虑弹性值按照每个季节而不同，关于各作业者的各手指，也可以存储多种弹性值。此外，特性DB140也可以存储各作业者的手的其他部位的形状和弹性值。
反应DB200记录表示针对各对象物300的触诊中的加压反应的数据。能够将力觉信息或振动等再现为物理动作的信息提示器件也可以使用反应DB200记录的数据来再现针对各对象物300的触诊。该信息提示器件是对反应计算部120计算出的加压反应进行再现的器件，作为具体例，是触觉器件。
图2示出本实施方式的接触信息取得装置100的硬件结构例。接触信息取得装置100由计算机构成。接触信息取得装置100也可以由多个计算机构成。
如本图所示，接触信息取得装置100是具有处理器11、存储器12、辅助存储装置13、输入输出IF(Interface：接口)14和通信装置15等硬件的计算机。这些硬件经由信号线19适当地连接。
处理器11是进行运算处理的IC(Integrated Circuit：集成电路)，并且对计算机具有的硬件进行控制。作为具体例，处理器11是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)或GPU(Graphics ProcessingUnit：图形处理单元)。
接触信息取得装置100也可以具有代替处理器11的多个处理器。多个处理器分担处理器11的作用。
典型地讲，存储器12是易失性存储装置。存储器12也被称作主存储装置或主存储器。作为具体例，存储器12是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)。存储器12中存储的数据根据需要保存于辅助存储装置13。
典型地讲，辅助存储装置13是非易失性存储装置。作为具体例，辅助存储装置13是ROM(Read Only Memory：只读存储器)、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)或闪存。辅助存储装置13中存储的数据根据需要载入到存储器12。
存储器12和辅助存储装置13也可以一体地构成。
输入输出IF14是与输入装置和输出装置连接的端口。作为具体例，输入输出IF14是USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)端子。作为具体例，输入装置是键盘和鼠标。作为具体例，输出装置是显示器。
通信装置15是接收机和发送机。作为具体例，通信装置15是通信芯片或NIC(Network Interface Card：网络接口卡)。
接触信息取得装置100的各部在与其他装置等进行通信时，也可以适当地使用输入输出IF14和通信装置15。
辅助存储装置13存储接触信息取得程序。接触信息取得程序是使计算机实现接触信息取得装置100具有的各部的功能的程序。接触信息取得程序被载入到存储器12，由处理器11来执行。接触信息取得装置100具有的各部的功能通过软件实现。
在执行接触信息取得程序时使用的数据、通过执行接触信息取得程序而得到的数据等适当地存储于存储装置。接触信息取得装置100的各部适当地利用存储装置。作为具体例，存储装置由存储器12、辅助存储装置13、处理器11内的寄存器和处理器11内的高速缓冲存储器中的至少一方构成。另外，数据和信息有时也具有同等的意思。存储装置也可以独立于计算机。
存储器12和辅助存储装置13的功能也可以通过其他存储装置实现。
接触信息取得程序也可以记录于计算机能读取的非易失性记录介质。作为具体例，非易失性记录介质是光盘或闪存。接触信息取得程序也可以作为程序产品来提供。
***动作的说明***
接触信息取得装置100的动作步骤相当于接触信息取得方法。此外，实现接触信息取得装置100的动作的程序相当于接触信息取得程序。
图3是示出接触信息取得系统90的动作的流程图。参照本图对接触信息取得系统90的动作进行说明。
(步骤S101)
佩戴了手套20的作业者在作业现场对对象物300实施触诊，压力传感器21和方向传感器22收集数据。压力传感器21和方向传感器22收集到的数据适当地发送到接触信息取得装置100。
图4示出向接触信息取得装置100发送压力传感器21和方向传感器22收集到的数据的情形。图4的(a)示出实施触诊的作业现场。图4的(b)示出如下情形：佩戴了手套20的作业者上下摆动对象物300，此时，压力传感器21和方向传感器22收集到的数据被发送到远程设置的接触信息取得装置100，检查员远程确认触诊状况。
(步骤S102)
接触信息取得装置100从压力传感器21和方向传感器22接收数据。接触信息取得装置100接收的数据也可以是压力传感器21和方向传感器22分别取得的原始数据。
下面，将表示压力传感器21测定出的压力的数据表达为压力数据，将表示方向传感器22测定出的方向的数据表达为方向数据。
(步骤S103)
加压方向估计部110根据从方向传感器22接收到的数据计算压力传感器21相对于对象物300的接触角度。
(步骤S104)
加压方向估计部110根据压力数据确定作业者在触诊中使用的作业者的手的各部位作为作业部位，从特性DB140取得表示已确定的各作业部位的形状和弹性值的数据。作为具体例，作业部位是作业者的至少任意一个手指和作业者的手掌中的至少任意一方。
(步骤S105)
加压方向估计部110使用压力数据和从特性DB140取得的与各作业部位有关的数据计算各作业部位的变形量，根据计算出的各变形量对在步骤S103中计算出的接触角度进行修正。
这里，压力传感器21的朝向根据作业部位的变形而变化。进而，有时在压力传感器21的朝向与加压方向之间也产生偏移，加压方向估计部110使用估计手指的变形和由于手指的变形而引起的力的朝向的变化的估计算法来估计加压方向。另外，在作业部位是手指的情况下，当为了估计手指的变形而在手指的指腹侧设置压力传感器21以外的传感器时，触诊中的作业性丧失。因此，在本实施方式中，不在手指的指腹侧设置压力传感器21以外的传感器，通过在估计算法中应用压力传感器21计测出的数据和特性DB140存储的数据来估计手指的变形。
图5是说明手指的变形的图。图5的(a)示出作业者利用手指对对象物300施加压力的情形。在图5的(a)中，在手指没有变形的情况下，压力传感器21的朝向和方向传感器22的朝向一致，加压方向是方向传感器22所示的朝向。但是，由于加压而使手指变形，由于手指的变形而使压力传感器21的朝向变化，其结果是，加压方向如图5的(a)所示。这里，仅通过方向传感器22，无法准确地估计加压方向。
图5的(b)示出作业者使用手指对对象物300进行加压的情形。
图5的(c)示出作业者使用手指对对象物300进行加压而使该手指变形的情形。通过对对象物300进行加压，手指的一部分如右侧所示那样变形。
(步骤S106)
在步骤S105中的接触角度的修正量为一定以上的情况下，接触信息取得装置100返回步骤S103。除此以外的情况下，接触信息取得装置100进入步骤S107。
(步骤S107)
反应计算部120使用与各压力传感器21对应的压力数据和估计出的加压方向，计算与各压力数据对应的对象物300的各接触点处的加压反应的大小和方向。接触点是对象物300和压力传感器21直接地或间接地接触的地点。
(步骤S108)
反应计算部120使用在步骤S107中计算出的对象物300的各接触点处的加压反应的大小和方向，计算对象物300整体的加压反应。
判定部130判定计算出的加压反应是否在基准范围内，适当地输出判定出的结果。
(步骤S109)
反应计算部120将在步骤S107和步骤S108中计算出的加压反应登记于反应DB200。
***实施方式1的效果的说明***
如上所述，根据本实施方式，能够在将作业者的触诊中的作业性维持得较高的状态下，以较高的精度估计对象物300的加压反应。
***其他结构***
<变形例1>
图6示出本变形例的接触信息取得系统90的结构例。如本图所示，接触信息取得装置100具有对象物DB150。
对象物DB150存储表示各对象物300的三维形状和刚性的对象物数据。对象物DB150也可以仅存储各对象物300的把持部的三维形状和刚性。
本变形例的加压方向估计部110使用对象物数据估计加压方向。
本变形例的反应计算部120使用对象物数据计算加压反应。
下面，主要对本变形例的接触信息取得系统90的动作与实施方式1的接触信息取得系统90的动作之间的差异进行说明。
(步骤S104)
加压方向估计部110还一并取得对象物DB150存储的数据。
(步骤S105)
加压方向估计部110还使用从对象物DB150取得的数据对在步骤S103中计算出的接触角度进行修正。作为具体例，加压方向估计部110使用从对象物DB150取得的对象物数据估计作业者的把持姿态，根据估计出的把持姿态，对根据压力数据和从特性DB140取得的数据求出的加压方向进行校正。
此外，在步骤S107和步骤S108中，反应计算部120使用从对象物DB150取得的对象物数据计算加压反应。作为具体例，反应计算部120根据对象物300的三维形状和刚性计算加压反应在现实中实现的程度，求出在现实中实现的程度高的加压反应。
根据本变形例，考虑对象物300的三维形状和刚性来估计加压方向，因此，加压方向的估计精度变高。
<变形例2>
图7示出本变形例的接触信息取得装置100的硬件结构例。
接触信息取得装置100代替处理器11、处理器11和存储器12、处理器11和辅助存储装置13或处理器11、存储器12和辅助存储装置13而具有处理电路18。
处理电路18是实现接触信息取得装置100具有的各部的至少一部分的硬件。
处理电路18可以是专用的硬件，此外，也可以是执行存储器12中存储的程序的处理器。
在处理电路18是专用的硬件的情况下，作为具体例，处理电路18是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC(ASIC是Application SpecificIntegrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或它们的组合。
接触信息取得装置100也可以具有代替处理电路18的多个处理电路。多个处理电路分担处理电路18的作用。
在接触信息取得装置100中，也可以是，一部分功能通过专用的硬件实现，其余的功能通过软件或固件实现。
作为具体例，处理电路18通过硬件、软件、固件或它们的组合来实现。
将处理器11、存储器12、辅助存储装置13和处理电路18统称作“处理线路”。即，接触信息取得装置100的各功能结构要素的功能通过处理线路实现。
***其他实施方式***
说明了实施方式1，但是，也可以组合实施本实施方式中的多个部分。或者，也可以部分地实施本实施方式。除此之外，本实施方式也可以根据需要进行各种变更，作为整体或部分地任意组合实施。
另外，所述的实施方式是本质上优选的例示，并不意图限制本发明、其应用物和用途的范围。使用流程图等说明的步骤也可以适当地变更。
标号说明
11：处理器；12：存储器；13：辅助存储装置；14：输入输出IF；15：通信装置；18：处理电路；19：信号线；20：手套；21：压力传感器；22：方向传感器；90：接触信息取得系统；100：接触信息取得装置；110：加压方向估计部；120：反应计算部；130：判定部；140：特性DB；150：对象物DB；200：反应DB；300：对象物。

Claims (9)

1.一种接触信息取得装置，该接触信息取得装置具有：
加压方向估计部，其使用对作业者通过所述作业者的手施加给对象物的压力进行计测的压力传感器计测出的压力数据、对与所述手有关的方向进行计测的方向传感器计测出的方向数据和表示所述手的特性的特性数据，估计所述手施加给所述对象物的压力的方向即加压方向，所述加压方向是相对于所述对象物的方向；
反应计算部，其使用所述压力数据和估计出的加压方向，计算所述对象物针对所述手对所述对象物施加力的反应即加压反应；以及
判定部，其判定所述加压反应是否在基准范围内。
2.根据权利要求1所述的接触信息取得装置，其中，
所述压力传感器和所述方向传感器安装于所述作业者佩戴的手套。
3.根据权利要求1或2所述的接触信息取得装置，其中，
所述压力传感器计测所述手的至少1个手指各自施加给所述对象物的压力，
所述方向传感器计测所述手的至少1个手指各自的方向，
所述特性数据包含表示所述手的至少1个手指各自的形状和弹性值的数据。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的接触信息取得装置，其中，
所述方向传感器由加速度传感器和方位传感器构成。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的接触信息取得装置，其中，
所述加压反应是针对所述对象物的激振力和所述对象物的响应中的至少任意一方。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的接触信息取得装置，其中，
所述加压方向估计部使用表示所述对象物的三维形状和刚性的对象物数据估计所述加压方向，
所述反应计算部使用所述对象物数据计算所述加压反应。
7.一种接触信息取得系统，该接触信息取得系统具有对权利要求1～6中的任意一项所述的反应计算部计算出的加压反应进行再现的器件。
8.一种接触信息取得方法，其中，
使用对作业者通过所述作业者的手施加给对象物的压力进行计测的压力传感器计测出的压力数据、对与所述手有关的方向进行计测的方向传感器计测出的方向数据和表示所述手的特性的特性数据，估计所述手施加给所述对象物的压力的方向即加压方向，所述加压方向是相对于所述对象物的方向，
使用所述压力数据和估计出的加压方向，计算所述对象物针对所述手对所述对象物施加力的反应即加压反应，
判定所述加压反应是否在基准范围内。
9.一种接触信息取得程序，该接触信息取得程序使作为计算机的接触信息取得装置执行以下处理：
加压方向估计处理，使用对作业者通过所述作业者的手施加给对象物的压力进行计测的压力传感器计测出的压力数据、对与所述手有关的方向进行计测的方向传感器计测出的方向数据和表示所述手的特性的特性数据，估计所述手施加给所述对象物的压力的方向即加压方向，所述加压方向是相对于所述对象物的方向；
反应计算处理，使用所述压力数据和估计出的加压方向，计算所述对象物针对所述手对所述对象物施加力的反应即加压反应；以及
判定处理，判定所述加压反应是否在基准范围内。
CN202180095997.1A 2021-04-13 2021-04-13 接触信息取得装置、接触信息取得系统、接触信息取得方法和接触信息取得程序 Pending CN117043565A (zh)

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