JP2005257343A - 光学式触覚センサ、光学式触覚センサを利用したセンシング方法、センシングシステム、物体操作力制御方法、物体操作力制御装置、物体把持力制御装置及びロボットハンド - Google Patents
光学式触覚センサ、光学式触覚センサを利用したセンシング方法、センシングシステム、物体操作力制御方法、物体操作力制御装置、物体把持力制御装置及びロボットハンド Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 光学式触覚センサ11は、タッチパッド12と、タッチパッド12の挙動を撮影するCCDカメラ13を備える。CPU23は、CCDカメラ13からの画像情報を画像処理し、接触領域A1の大きさ、形状及び重心に関する情報を抽出し、固着領域A2の大きさに関する情報を抽出する。CPU23は、接触領域A1の大きさから法線力を求め、接触領域A1の形状及び接触領域A1の重心から接線力を求め、接触領域A1の大きさに対する固着領域A2の大きさの割合から摩擦係数を求める。
【選択図】 図3
Description
[第2の実施形態]
12…触覚部としてのタッチパッド
13…撮像手段としてのCCDカメラ
15…凸状曲面
17…光透過性弾性体としての透明弾性体
19…マーカー部としてのグリッドパターン
20…溝
21…センシングシステム
23…情報抽出手段、力学量測定手段、操作力算出手段、把持力算出手段及びアクチュエータ駆動制御手段としてのCPU
31…物体操作力制御装置、物体把持力制御装置としてのロボットハンド
34,35…センサ支持体としての指
36…アクチュエータとしての第1のサーボモータ
37…アクチュエータとしての第2のサーボモータ
38…アクチュエータとしての第3のサーボモータ
A1…接触領域
A2…固着領域
W1…物体
Claims (10)
- 凸状曲面を有する光透過性弾性体からなり、前記凸状曲面上にマーカー部が配置された触覚部と、
前記凸状曲面に物体が接触した際の前記マーカー部の挙動を撮影する撮像手段と
を備えたことを特徴とする光学式触覚センサ。 - 前記マーカー部は、格子状に配置された複数の溝または複数の突条からなることを特徴とする請求項1に記載の光学式触覚センサ。
- 前記触覚部は、成形面に複数の成形溝または複数の成形突条を有する成形型を用い、その成形面に未硬化の弾性体材料を接触させて硬化させることにより、形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の光学式触覚センサ。
- 光透過性弾性体からなる触覚部と、前記触覚部において物体が接触する箇所の挙動を撮影する撮像手段とを備えた光学式触覚センサを利用して、複数種類の力学量をセンシングする方法であって、
前記撮像手段からの画像情報を画像処理することにより、前記物体と前記触覚部との間に生じる接触領域の大きさ、形状及び重心に関する情報を抽出するとともに、前記接触領域内に生じる前記物体と前記触覚部との固着領域の大きさに関する情報を抽出するステップと、
前記接触領域の大きさから法線力を求めるステップと、
前記接触領域の形状及び前記接触領域の重心から接線力を求めるステップと、
前記接触領域の大きさに対する前記固着領域の大きさの割合から摩擦係数を求めるステップと
を含むことを特徴とする、光学式触覚センサを利用したセンシング方法。 - 光透過性弾性体からなる触覚部と、前記触覚部において物体が接触する箇所の挙動を撮影する撮像手段とを備えた光学式触覚センサと、
前記撮像手段からの画像情報を画像処理することにより、前記物体と前記触覚部との間に生じる接触領域の大きさ、形状及び重心に関する情報を抽出するとともに、前記接触領域内に生じる前記物体と前記触覚部との固着領域の大きさに関する情報を抽出する情報抽出手段と、
前記接触領域の大きさから法線力を求め、前記接触領域の形状及び前記接触領域の重心から接線力を求め、かつ、前記接触領域の大きさに対する前記固着領域の大きさの割合から摩擦係数を求めることが可能な力学量測定手段と
を備えることを特徴とするセンシングシステム。 - 前記触覚部において前記物体が接触する箇所の表面上にマーカー部を配置し、
前記撮像手段は、前記触覚部に前記物体が接触した際の前記マーカー部の挙動を撮影し、
前記情報抽出手段は、前記撮像手段からの画像情報を画像処理することにより、前記マーカー部の変形に関する情報を抽出し、
前記力学量測定手段は、前記マーカー部の変形に関する情報からトルクを求めることが可能である
ことを特徴とする請求項5に記載のセンシングシステム。 - 光透過性弾性体からなる触覚部と、前記触覚部において物体が接触する箇所の挙動を撮影する撮像手段とを備えた光学式触覚センサを利用した物体操作力制御方法であって、
前記撮像手段からの画像情報を画像処理することにより、前記物体と前記触覚部との間に生じる接触領域の大きさ、形状及び重心に関する情報を抽出するとともに、前記接触領域内に生じる前記物体と前記触覚部との固着領域の大きさに関する情報を抽出するステップと、
前記接触領域の大きさから法線力を求め、前記接触領域の形状及び前記接触領域の重心から接線力を求め、かつ、前記接触領域の大きさに対する前記固着領域の大きさの割合から摩擦係数を求めるステップと、
前記力学量測定手段により求められた複数種類の力学量に基づいて、前記物体に与えるべき適切な操作力を算出するステップと、
前記複数種類の力学量を、算出された適切な操作力に近づけるような制御を行うステップと
を含むことを特徴とする、光学式触覚センサを利用した物体操作力制御方法。 - センサ支持体と、
前記センサ支持体を駆動するアクチュエータと、
光透過性弾性体からなる触覚部と、前記触覚部において物体に接触する箇所の挙動を撮影する撮像手段とを備え、前記センサ支持体に支持された光学式触覚センサと、
前記撮像手段からの画像情報を画像処理することにより、前記物体と前記触覚部との間に生じる接触領域の大きさ、形状及び重心に関する情報を抽出するとともに、前記接触領域内に生じる前記物体と前記触覚部との固着領域の大きさに関する情報を抽出する情報抽出手段と、
前記接触領域の大きさから法線力を求め、前記接触領域の形状及び前記接触領域の重心から接線力を求め、かつ、前記接触領域の大きさに対する前記固着領域の大きさの割合から摩擦係数を求めることが可能な力学量測定手段と、
前記力学量測定手段により求められた複数種類の力学量に基づいて、前記物体に与えるべき適切な操作力を算出する操作力算出手段と、
前記操作力算出手段により算出された適切な操作力で前記センサ支持体を駆動するように前記アクチュエータをフィードバック制御するアクチュエータ駆動制御手段と
を備えたことを特徴とする物体操作力制御装置。 - センサ支持体と、
前記センサ支持体を駆動するアクチュエータと、
光透過性弾性体からなる触覚部と、前記触覚部において物体に接触する箇所の挙動を撮影する撮像手段とを備え、前記センサ支持体に支持された光学式触覚センサと、
前記撮像手段からの画像情報を画像処理することにより、前記物体と前記触覚部との間に生じる接触領域の大きさ、形状及び重心に関する情報を抽出するとともに、前記接触領域内に生じる前記物体と前記触覚部との固着領域の大きさに関する情報を抽出する情報抽出手段と、
前記接触領域の大きさから法線力を求め、前記接触領域の形状及び前記接触領域の重心から接線力を求め、かつ、前記接触領域の大きさに対する前記固着領域の大きさの割合から摩擦係数を求めることが可能な力学量測定手段と、
前記力学量測定手段により求められた複数種類の力学量に基づいて、前記物体に与えるべき適切な把持力を算出する把持力算出手段と、
前記把持力算出手段により算出された適切な把持力で前記センサ支持体を駆動するように前記アクチュエータをフィードバック制御するアクチュエータ駆動制御手段と
を備えたことを特徴とする物体把持力制御装置。 - 複数の指と、
前記複数の指を駆動するアクチュエータと、
光透過性弾性体からなる触覚部と、前記触覚部において物体に接触する箇所の挙動を撮影する撮像手段とを備え、前記複数の指のうちの少なくとも1つの指の先端部に支持された光学式触覚センサと、
前記撮像手段からの画像情報を画像処理することにより、前記物体と前記触覚部との間に生じる接触領域の大きさ、形状及び重心に関する情報を抽出するとともに、前記接触領域内に生じる前記物体と前記触覚部との固着領域の大きさに関する情報を抽出する情報抽出手段と、
前記接触領域の大きさから法線力を求め、前記接触領域の形状及び前記接触領域の重心から接線力を求め、かつ、前記接触領域の大きさに対する前記固着領域の大きさの割合から摩擦係数を求めることが可能な力学量測定手段と、
前記力学量測定手段により求められた複数種類の力学量に基づいて、前記物体に与えるべき適切な把持力を算出する把持力算出手段と、
前記把持力算出手段により算出された適切な把持力で前記複数の指を駆動するように前記アクチュエータをフィードバック制御するアクチュエータ駆動制御手段と
を備えたことを特徴とするロボットハンド。
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