JP2006341341A - Contact sensor system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a contact sensor system, making a contact sensor to efficiently function to thereby detect a contact with an object in a short time and with good accuracy. <P>SOLUTION: This contact sensor system 1 includes: a contact sensor 2 installed in a contact part probably coming into contact with the object W with the movement of a movable robot to detect the contact with the object W; an object information obtaining means 3 for obtaining the information on the object W; a movement plan means 4 for planning the movement of the movable robot; an actual contact part estimating means 5 for estimating the actual contact part having high possibility of coming into contact with the object in the contact part; and a sensitivity adjusting means 6 for making the detecting accuracy of the contact sensor in the actual contact part higher than that of the other parts. The detecting accuracy of the actual contact part having high possibility of coming into contact with the object W with the movement of the movable robot is thus made higher than that of the other parts, whereby the contact with the object W can be detected in a short time with good accuracy. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、物体との接触を検出する接触センサを用いたシステムに関する。より詳細には、可動型ロボットの動作に伴って物体と接触する可能性がある接触部位に設置された接触センサを効率良く機能させるための接触センサシステムに関する。   The present invention relates to a system using a contact sensor that detects contact with an object. More specifically, the present invention relates to a contact sensor system for efficiently functioning a contact sensor installed at a contact site that may come into contact with an object with the operation of a movable robot.

物体と接触する可能がある部位(以下、接触部位と称する)について、接触の有無や接触状態を正確に検出したいという要求がある。そこで、従来から物体との接触を検出する接触センサについての提案がある。接触センサとして、物体が接触したことにより発生する圧力に基づいて接触状態を検出する圧力検出型のセンサが広く利用されている。例えば特許文献1は、略平行に配置した複数の行電極と略平行に配置した複数の列電極とを、感圧インク層を介して重ね合せることにより、電極の交差部分を複数の圧力検出部とした圧力分布センサについて開示する。このような圧力分布センサを用いると、複数の圧力検出部からの出力に基づいて物体との接触状態を確認できる。   There is a demand for accurately detecting the presence / absence of contact and the contact state of a part that may contact an object (hereinafter referred to as a contact part). Therefore, there have been proposals for a contact sensor that detects contact with an object. As a contact sensor, a pressure detection type sensor that detects a contact state based on a pressure generated by contact of an object is widely used. For example, Patent Document 1 discloses that a plurality of row electrodes arranged substantially in parallel and a plurality of column electrodes arranged substantially in parallel are overlapped with each other via a pressure-sensitive ink layer so that the intersection of the electrodes is a plurality of pressure detection units. A pressure distribution sensor is disclosed. When such a pressure distribution sensor is used, the contact state with the object can be confirmed based on outputs from a plurality of pressure detection units.

ところで、近年にあってロボット関連の技術が著しいスピードで進化している。製造工場等では所定の作業を繰返すロボットが多く採用され、また外見まで擬人化されて状況に応じて複雑な作業を行うことができる高精度なロボットも提供されるようになっている。例えばロボットが行う基本動作の1つとして物体を把持して移動させる動作がある。このように把持動作を行うロボットの把持部に接触センサを組込めば、物体との接触を確認して正確に把持作業を行うことができる。   By the way, in recent years, robot-related technology has evolved at a remarkable speed. In manufacturing factories and the like, many robots that repeat predetermined tasks are employed, and high-accuracy robots that are anthropomorphic to the appearance and can perform complex tasks according to the situation are provided. For example, one of basic operations performed by a robot is an operation of grasping and moving an object. If the contact sensor is incorporated in the gripping portion of the robot that performs the gripping operation in this way, it is possible to confirm the contact with the object and perform the gripping operation accurately.

また、位置を移動する機能を備えた移動型のロボットでは移動の際に壁などの障害物や人と衝突するという場面が多くなると想定される。ロボットが物体と衝突した場合に接触状態を正確に確認できれば、衝突後のロボットの制御に役立てることができる。よって、このような移動型のロボットの場合には、外皮(外カバー)に接触センサを設置して接触の有無を確認できるように構成しておくことが望ましい。   In addition, it is assumed that a mobile robot having a function of moving the position will frequently encounter obstacles such as walls and people when moving. If the contact state can be accurately confirmed when the robot collides with an object, it can be used for control of the robot after the collision. Therefore, in the case of such a mobile robot, it is desirable that a contact sensor be installed on the outer skin (outer cover) so that the presence or absence of contact can be confirmed.

特開平11−118635号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-118635

可動型ロボットの動作に伴って物体と接触する可能性がある接触部位に、前述した圧力分布センサのように複数の圧力検出部を備えているものを採用すれば物体との接触状態を精度よく把握できる。しかしながら、圧力分布センサを用いた場合には、多数の圧力検出部を1つずつ走査する構成が一般的であるので、圧力検出部の数が多いと検出時間が長くなってしまう。その一方で、物体と接触する可能性がない領域にある圧力検出部も含めて、同じ感度でセンシングしているという場合が多い。このように不必要な部分までセンシングしているとエネルギーと時間を無駄に消費していることになり非効率である。例えばロボットの動作に伴って発生する衝突に対処のために物体との接触を短時間で確認したい、というような状況で、センシング処理に長時間を要して一定時間を越えると、接触センサを設置して接触検出を行う意義を失うことにもなる。   If a part that has multiple pressure detectors, such as the pressure distribution sensor described above, is used for the contact part that may come into contact with the object as the movable robot moves, the contact state with the object can be accurately determined. I can grasp. However, when a pressure distribution sensor is used, since a configuration in which a large number of pressure detection units are scanned one by one is common, the detection time becomes long if the number of pressure detection units is large. On the other hand, sensing is often performed with the same sensitivity, including a pressure detection unit in a region where there is no possibility of contact with an object. Sensing to such an unnecessary part consumes energy and time and is inefficient. For example, in a situation where you want to check the contact with an object in a short time to deal with a collision caused by the movement of the robot, if the sensing process takes a long time and exceeds a certain time, the contact sensor It also loses the significance of installing and detecting contact.

したがって、本発明の目的は、接触センサを効率よく機能させ、可動型ロボットの動作に伴う物体との接触を短時間に精度良く検出できる接触センサシステムを提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a contact sensor system that allows a contact sensor to function efficiently and to detect contact with an object accompanying the operation of a movable robot in a short time with high accuracy.

上記目的は、可動型ロボットの動作に伴って物体と接触する可能性がある接触部位に設置され、前記物体との接触を検出する接触センサと、前記物体の情報を入手する物体情報取得手段と、前記可動型ロボットの動作を計画する動作計画手段と、前記物体に関する情報と前記動作計画とに基づいて、前記接触部位の内で前記物体と接触する可能性が高い実接触部位を予測する実接触部位予測手段と、前記実接触部位における前記接触センサの検出精度を、他の部位と比べて高くする感度調整手段とを備える接触センサシステムによって達成できる。   The object is to provide a contact sensor for detecting contact with the object, and an object information acquisition means for obtaining information on the object, which is installed at a contact part that may come into contact with the object in accordance with the movement of the movable robot. , An operation planning means for planning the operation of the movable robot, and an actual contact site that is likely to contact the object among the contact sites based on the information on the object and the motion plan. This can be achieved by a contact sensor system comprising a contact site prediction unit and a sensitivity adjustment unit that increases the detection accuracy of the contact sensor at the actual contact site as compared with other sites.

本発明の接触センサシステムは、感度調整手段が物体と接触する可能性が高い実接触部位の検出精度を他の部位と比べて高くするので、短時間で精度良く物体との接触を検出できる。   The contact sensor system of the present invention can detect the contact with the object with high accuracy in a short time because the detection accuracy of the actual contact portion where the sensitivity adjusting means is likely to contact the object is higher than that of other portions.

また、前記動作計画は前記可動型ロボットの前記物体を把持する動作の計画であり、前記接触部位は、前記可動型ロボットが前記物体を把持するときに該物体と接触する可能性がある部位とすることができる。この場合には、可動型ロボットが前記物体を把持する動作を行った際に、把持対象とした物体を確実に把持するのに役立てることができる。   Further, the motion plan is a motion plan for gripping the object of the movable robot, and the contact portion is a portion that may come into contact with the object when the movable robot grips the object. can do. In this case, when the movable robot performs an operation of gripping the object, it can be used to surely grip the object to be gripped.

また、前記動作計画は前記可動型ロボットの移動する動作の計画であり、
前記接触部位は、前記可動型ロボットが移動するときに該物体と接触する可能性がある部位とすることができる。この場合には、可動型ロボットが移動する動作を行った際に物体と接触したことを短時間に確認して必要な対処を行うのに役立てることができる。
The motion plan is a motion plan for the movable robot to move,
The contact part may be a part that may come into contact with the object when the movable robot moves. In this case, when the movable robot performs the moving operation, it can be used for confirming that the object has come into contact with the object in a short time and taking necessary measures.

また、前記感度調整手段は、前記接触センサの検出周期または検出解像度を変更することにより前記検出精度を調整するようにしてもよい。検出周期(検出頻度)を変更するときは実接触部位の周期を他の部位より高くすればよい。また、検出解像度を変更するときには実接触部位の検出点を全てアクティブとし、他の部位の検出点を一部休止するようにすればよい。   In addition, the sensitivity adjustment unit may adjust the detection accuracy by changing a detection cycle or a detection resolution of the contact sensor. When changing the detection cycle (detection frequency), the cycle of the actual contact portion may be set higher than that of other portions. In addition, when changing the detection resolution, all the detection points of the actual contact part may be made active and a part of the detection points of other parts may be paused.

なお、前記接触センサは、複数の圧力検出部を備えた分布型圧力センサとすることができる。分布型圧力センサは検出点を多く設定できるので、物体との接触を精度良く検出するのに有効である。   The contact sensor may be a distributed pressure sensor including a plurality of pressure detection units. Since the distributed pressure sensor can set many detection points, it is effective for detecting contact with an object with high accuracy.

上記接触センサシステムを搭載した可動型ロボットは、物体との接触を短時間かつ高感度に検出できるので、この検出結果を活用して必要な動作(例えば、把持、衝突回避、衝突対処、歩行等)を円滑に実行できる。   A movable robot equipped with the above contact sensor system can detect contact with an object in a short time and with high sensitivity. Therefore, the detection result can be used to perform necessary operations (for example, gripping, collision avoidance, collision handling, walking, etc.) ) Can be executed smoothly.

本発明によれば、接触センサを効率よく機能させ、可動型ロボットの動作に伴う物体との接触を短時間に精度良く検出できる接触センサシステムを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a contact sensor system which functions a contact sensor efficiently and can detect the contact with the object accompanying operation | movement of a movable robot accurately in a short time can be provided.

以下、本発明の実施形態の接触センサシステムについて説明する。なお、本接触センサシステムは、可動型ロボットの動作に伴って物体と接触する可能性がある接触部位に接触センサを設置し、この接触センサからの出力を効率良く利用するためのセンサシステムである。図を参照して、本発明の接触センサシステムに含む構成を説明する。図1は、接触センサシステム1の主要部構成を示した機能ブロック図である。接触センサシステム1は、接触センサ2、物体情報取得手段3、動作計画手段4、実接触部位予測手段5及び感度調整手段6を含んでいる。   Hereinafter, a contact sensor system according to an embodiment of the present invention will be described. In addition, this contact sensor system is a sensor system for installing a contact sensor in a contact part that may come into contact with an object in accordance with the operation of the movable robot and efficiently using the output from the contact sensor. . The configuration included in the contact sensor system of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing a main part configuration of the contact sensor system 1. The contact sensor system 1 includes a contact sensor 2, an object information acquisition unit 3, an operation plan unit 4, an actual contact site prediction unit 5, and a sensitivity adjustment unit 6.

接触センサ2は、複数の接触検出点を備えており、物体との接触があった接触検出点から接触検出信号を接触圧に応じたレベルで出力する。接触センサ2として、例えば複数の圧力検出部を備えた分布型の圧力センサ(圧力分布センサとも称される)を採用できる。この接触センサ2は物体Wと接触する可能性がある部位に設置される。より詳細には、可動型ロボットの動作に伴って物体Wと接触する可能性がある部位が接触部位として予め設定され、この接触部位における実際の接触の有無を確認するため接触センサ2が設置されている。接触部位は具体的には、例えばロボットハンドで物体を把持する把持部(掌に相当する部位)、位置移動型のロボットの表皮(外カバー)の内で周辺の物体(設備、資材、人など)と衝突する可能性がある部分である。さらには、歩行型ロボットの場合には、歩道あるいは階段を物体として足裏部分を接触部位とすることができる。   The contact sensor 2 includes a plurality of contact detection points, and outputs a contact detection signal at a level corresponding to the contact pressure from the contact detection point where contact with the object has occurred. As the contact sensor 2, for example, a distributed pressure sensor (also referred to as a pressure distribution sensor) including a plurality of pressure detection units can be employed. The contact sensor 2 is installed at a portion that may come into contact with the object W. More specifically, a part that may come into contact with the object W in accordance with the movement of the movable robot is set in advance as a contact part, and a contact sensor 2 is installed to confirm the presence or absence of actual contact at the contact part. ing. Specifically, the contact part is, for example, a gripping part (part corresponding to a palm) that grips an object with a robot hand, or a peripheral object (equipment, material, person, etc.) within the skin (outer cover) of a position-moving type robot ). Furthermore, in the case of a walking robot, the foot part can be used as a contact site with a sidewalk or staircase as an object.

物体情報取得手段3は、接触する可能性がある物体Wに関する情報を入手する手段である。物体情報取得手段3として、例えば物体Wの存在する位置及び形状を認識できる3次元(3D)ステレオカメラやレーザレンジファインダなどを採用することができる。   The object information acquisition unit 3 is a unit that acquires information related to the object W that may come into contact. As the object information acquisition means 3, for example, a three-dimensional (3D) stereo camera or a laser range finder that can recognize the position and shape of the object W can be employed.

また、動作計画手段4は可動型ロボットの動作を計画する手段である。すなわち、この動作計画手段4は本接触センサシステム1が適用された可動ロボットの動作を計画する。例えばロボットが物体を把持するような場合には、動作計画手段4はロボットのハンド部を把持を行う位置(把持位置)まで移動させる移動動作、また把持位置で実行する把持動作を計画する。   The operation planning means 4 is means for planning the operation of the movable robot. That is, the motion planning means 4 plans the motion of the movable robot to which the contact sensor system 1 is applied. For example, when the robot grips an object, the motion planning unit 4 plans a moving operation for moving the robot's hand unit to a gripping position (grip position) and a gripping operation executed at the gripping position.

実接触部位予測手段5は、上記物体情報取得手段3からの物体Wに関する情報と上記動作計画手段4が計画した動作計画とに基づいて、接触部位の内で物体Wと接触する可能性が高い実接触部位を予測する。実接触部位予測手段5は、例えば動作計画手段4が計画した把持位置で把持動作を行ったときに把持部のどこの領域が実際に物体Wと接触するか、或いは位置移動型ロボットの表皮のどの領域が実際に物体と衝突するか、また歩行型ロボットの足裏部分のどの領域が歩道等と実際に接触するかを予想して、実接触部位を設定する。   The actual contact site prediction means 5 is highly likely to come into contact with the object W within the contact site based on the information related to the object W from the object information acquisition means 3 and the motion plan planned by the motion planning means 4. Predict actual contact area. For example, the actual contact site prediction unit 5 determines which region of the gripping part actually contacts the object W when the gripping operation is performed at the gripping position planned by the motion planning unit 4 or the surface of the position-moving robot. The actual contact portion is set by predicting which region actually collides with the object and which region of the sole part of the walking robot actually contacts the sidewalk or the like.

そして、感度調整手段6が上記実接触部位における接触センサ2の検出精度を、他の部位と比べて高く設定する。感度調整手段6は、例えば実接触部位の検出周期または検出解像度を他の部位より高く設定する。よって、接触センサ2が物体Wと実際に接触したときには、実接触部位から高感度な接触検出信号が出力されることになる。このようにセンシング(スキャニング)する接触センサの範囲を物体Wと接触する可能性が高い部位に限定することで物体Wとの接触を短時間かつ高精度に検出できるようになる。   And the sensitivity adjustment means 6 sets the detection accuracy of the contact sensor 2 in the said actual contact site | part high compared with another site | part. The sensitivity adjustment unit 6 sets, for example, the detection cycle or detection resolution of the actual contact site higher than that of other sites. Therefore, when the contact sensor 2 actually contacts the object W, a highly sensitive contact detection signal is output from the actual contact portion. Thus, by limiting the range of the contact sensor to be sensed (scanned) to a portion that is highly likely to contact the object W, the contact with the object W can be detected in a short time and with high accuracy.

さらに、以下においては、上記接触センサシステムを種々の可動型ロボットに適用した場合の実施例を説明する。   Further, in the following, embodiments in which the above contact sensor system is applied to various movable robots will be described.

実施例1は、物体を把持する機能を備えた可動型ロボットに上記接触センサシステム1を適用した場合の例である。図2は、ロボット10が把持対象の物体としてカップCPを把持するときの様子を模式的に示した図、図3はロボット10の機能ブロック図である。   The first embodiment is an example where the contact sensor system 1 is applied to a movable robot having a function of gripping an object. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a state in which the robot 10 grips the cup CP as an object to be gripped, and FIG. 3 is a functional block diagram of the robot 10.

図2で示すように、ロボット10は擬人化された形態をなしている。ロボット10の本体10BDにロボットハンド装置11が付設されている。このロボットハンド装置11は先端側に物体把持機能を備えた把持部12を備えている。ロボットハンド装置11は図示しない関節機構やアクチュエータによって駆動され所定の動作を行う。図2では、ロボット10がテーブルTA上のカップCPを把持して他の位置に移動させるときの様子を示している。   As shown in FIG. 2, the robot 10 has an anthropomorphic form. A robot hand device 11 is attached to the main body 10BD of the robot 10. The robot hand device 11 includes a gripping portion 12 having an object gripping function on the distal end side. The robot hand device 11 is driven by a joint mechanism or actuator (not shown) to perform a predetermined operation. FIG. 2 shows a state where the robot 10 grips the cup CP on the table TA and moves it to another position.

把持部12の把持面側(内側)には、円CR内で拡大して示すように、分布型の圧力センサ13が全面に設置されている。ロボット10の頭部10HDには、把持するカップCP(物体W)の位置と形状を確認するための3Dステレオカメラ14が埋設されている。さらに、頭部10HDにはロボット10の動作を全体的に制御するCPU(Central Processing Unit)を中心に形成したマイクロコンピュータ15(以下、マイコン15と称す)が配備されている。マイコン15は3Dステレオカメラ14からカップCPの情報を取得し、ロボットハンド装置11の駆動制御と分布型の圧力センサ13の感度調整を行う。   On the grip surface side (inside) of the grip portion 12, a distributed pressure sensor 13 is provided on the entire surface as shown in an enlarged manner in a circle CR. In the head 10HD of the robot 10, a 3D stereo camera 14 for checking the position and shape of the cup CP (object W) to be grasped is embedded. Further, the head 10HD is provided with a microcomputer 15 (hereinafter referred to as a microcomputer 15) formed around a CPU (Central Processing Unit) that controls the operation of the robot 10 as a whole. The microcomputer 15 acquires information on the cup CP from the 3D stereo camera 14, and performs drive control of the robot hand device 11 and sensitivity adjustment of the distributed pressure sensor 13.

図3は、実施例1のロボット10の主要部構成を示した機能ブロック図である。この図3は、先に示した図1(接触センサシステム1のブロック図)と対応させて示している。図3で示すように、実施例1では物体情報取得手段3が3Dステレオカメラ、接触センサ2が分布型圧力センサ13として実現されている。また、動作計画手段4、実接触部位予測手段5及び感度調整手段6は、マイコン15により実現されている。マイコン15にはバス18を介して、ROM(Read Only Memory)16及びRAM(Random Access Memory)17が接続されている。ROM16にはロボット10の駆動を制御するためのプログラムやこれに関連したデータが格納されている。特にROM16に格納されたプログラムには、ロボットハンド装置11を駆動してカップCP(物体W)を把持する動作を行うときに、前述した実接触部位の検出精度を高める制御のプログラムが含まれる。RAM17は、マイコン15がROM16からプログラムを読み出し制御を実行するときに処理領域を提供する。   FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the main configuration of the robot 10 according to the first embodiment. FIG. 3 is shown corresponding to FIG. 1 (a block diagram of the contact sensor system 1) shown above. As shown in FIG. 3, in the first embodiment, the object information acquisition unit 3 is realized as a 3D stereo camera, and the contact sensor 2 is realized as a distributed pressure sensor 13. Further, the operation planning unit 4, the actual contact site prediction unit 5, and the sensitivity adjustment unit 6 are realized by the microcomputer 15. A ROM (Read Only Memory) 16 and a RAM (Random Access Memory) 17 are connected to the microcomputer 15 via a bus 18. The ROM 16 stores a program for controlling the driving of the robot 10 and data related thereto. In particular, the program stored in the ROM 16 includes a control program for increasing the detection accuracy of the actual contact portion described above when the robot hand device 11 is driven to perform the operation of gripping the cup CP (object W). The RAM 17 provides a processing area when the microcomputer 15 reads a program from the ROM 16 and executes control.

図4は、マイコン15がカップCPの把持動作を行うときに合せて実行するルーチンの一例を示したフローチャートである。マイコン15は3Dステレオカメラ14から把持対象としたカップCPに関する画像情報を取得して(S101)、カップCPの位置と形状を確認する(S102)。ここで、マイコン15はロボットハンド装置11の待機位置とカップCPの位置とに基づいて、カップCPを把持できる把持位置までロボットハンド装置11を移動させ、さらに把持部12でカップCPを把持する動作を計画する(S103)。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of a routine that is executed when the microcomputer 15 performs the gripping operation of the cup CP. The microcomputer 15 acquires image information related to the cup CP to be grasped from the 3D stereo camera 14 (S101), and confirms the position and shape of the cup CP (S102). Here, the microcomputer 15 moves the robot hand device 11 to a gripping position where the cup CP can be gripped based on the standby position of the robot hand device 11 and the position of the cup CP, and further grips the cup CP by the grip portion 12. Is planned (S103).

さらに、図2でバルーンBAにより囲んでイメージを模式的に示すように、マイコン15は計画した把持位置で把持部12が把持動作を行ったときに、分布型の圧力センサ13が配備されている接触部位の内で実際にカップCPと接触する可能性の高い部位(実接触部位)を予想する(S104)。そして、実接触部位に存在する分布型の圧力センサ13の感度を他の部位より高くなるように変更して(S105)、本ルーチンによる処理を終了する。   Further, as schematically shown in FIG. 2 surrounded by the balloon BA, the microcomputer 15 is provided with the distributed pressure sensor 13 when the gripper 12 performs the gripping operation at the planned gripping position. Of the contact parts, a part (actual contact part) that is likely to actually contact the cup CP is predicted (S104). Then, the sensitivity of the distributed pressure sensor 13 existing at the actual contact portion is changed to be higher than that of the other portions (S105), and the processing according to this routine ends.

マイコン15がカップCPの把持動作に伴って上記ルーチンを実行することで、把持部12によりカップCPを実際に把持したときに接触を精度を高めて検出できる。しかも、分布型の圧力センサ13の内でカップCPと接触する可能性がある領域だけ感度を高めるので、従来のように分布型の圧力センサ全体をセンシングする場合と比較して短時間でカップCPを検出する処理を完了できる。よって、実施例1の接触センサシステム1が適用されたロボット10はカップCPを確実に検出して、正確に把持できる。   When the microcomputer 15 executes the above routine along with the gripping operation of the cup CP, the contact can be detected with high accuracy when the cup CP is actually gripped by the grip portion 12. In addition, since the sensitivity is increased only in the region where there is a possibility of contact with the cup CP in the distributed pressure sensor 13, the cup CP can be shortened in a shorter time compared to the case where the entire distributed pressure sensor is sensed as in the past. Can be completed. Therefore, the robot 10 to which the contact sensor system 1 of the first embodiment is applied can reliably detect the cup CP and accurately hold it.

次に実施例2について説明する。実施例2は、物体と衝突する可能性があるときに対処する機能を備えた位置移動型のロボット20に、前述した接触センサシステム1を適用した場合の例である。図5はロボット20が物体と衝突する可能性がある状態の一例を模式的に示した図であり、図5(A)は壁WAと衝突する可能性があるとき、図5(B)は近付いてくる人HUと衝突する可能性があるときを示している。なお、実施例2ではロボット20を簡略化して示しているが、頭部20HDに実施例1のロボット10と同様に3Dステレオカメラとマイコンを備えている。外皮(外カバー)21に分布型の圧力センサを設置している点が実施例1と異なる。   Next, Example 2 will be described. The second embodiment is an example in which the above-described contact sensor system 1 is applied to a position movement type robot 20 having a function to cope with a possibility of collision with an object. FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of a state where the robot 20 may collide with an object. FIG. 5A illustrates a case where the robot 20 may collide with the wall WA, and FIG. It shows when there is a possibility of collision with an approaching person HU. Although the robot 20 is shown in a simplified manner in the second embodiment, the head 20HD is provided with a 3D stereo camera and a microcomputer as in the robot 10 of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that a distributed pressure sensor is installed on the outer skin (outer cover) 21.

このロボット20は、外皮21の略全体に分布型の圧力センサが配備されている。頭部20HDにはステレオカメラを備えている。図5(A)で示すようにロボット20の移動中において左側に壁WAを確認したときには、マイコンは左側の圧力センサ13Lの感度を高める。よって、ロボット20が壁WAに衝突したときには高感度に検出して衝突後の対処を図ることができる。   In the robot 20, a distributed pressure sensor is disposed on substantially the entire outer skin 21. The head 20HD has a stereo camera. As shown in FIG. 5A, when the wall WA is confirmed on the left side while the robot 20 is moving, the microcomputer increases the sensitivity of the left pressure sensor 13L. Therefore, when the robot 20 collides with the wall WA, it is possible to detect with high sensitivity and take measures after the collision.

図5(B)はロボット20の前面側から障害物(図示の例では人HU)が近付づいてくる場合を示している。この場合には、衝突の可能性が高い前面側の圧力センサ13Fの感度を高める。よって、ロボット20が人HUと衝突したときには、これを高感度に検出して衝突後の対処を図ることができる。   FIG. 5B shows a case where an obstacle (in the illustrated example, a human HU) approaches from the front side of the robot 20. In this case, the sensitivity of the pressure sensor 13F on the front side where the possibility of collision is high is increased. Therefore, when the robot 20 collides with the human HU, this can be detected with high sensitivity to cope with the situation after the collision.

なお、実施例1の場合は把持動作を行うロボット10に接触センサシステム1を組込むことで、把持対象としたカップCPを精度良く検出して確実に把持できる。すなわち、実施例1の場合は、ロボット10が行う能動的動作を行う上で接触センサシステム1が補助的な機能を果たす。これに対して、実施例2の場合はロボット20のマイコンがある位置から他の位置へ移動する動作を計画し、これを実行しているときに予想外の障害物が現れたような場合である。すなわち、実施例2の場合は、ロボット20が動作計画の通りに動作をすると障害物に衝突する可能性があり、衝突対策動作として接触センサシステム1が補助的な機能を果たすものである。   In the case of the first embodiment, by incorporating the contact sensor system 1 into the robot 10 that performs the gripping operation, the cup CP that is the gripping target can be accurately detected and gripped reliably. That is, in the case of the first embodiment, the contact sensor system 1 performs an auxiliary function in performing an active operation performed by the robot 10. On the other hand, in the case of the second embodiment, an operation in which the microcomputer of the robot 20 moves from one position to another position is planned, and an unexpected obstacle appears when this is executed. is there. That is, in the case of the second embodiment, there is a possibility that the robot 20 may collide with an obstacle when the robot 20 operates according to the operation plan, and the contact sensor system 1 performs an auxiliary function as a collision countermeasure operation.

更に、実施例3について説明する。実施例3は自律歩行機能を備えたロボットに前述した接触センサシステム1を適用した場合の例である。図6はロボット30が歩行する様子を模式的に示した図である。ロボット30も前述したロボット10、20と同様に擬人的な形態を備え、マイコンを備えているが図6では脚部分のみを図示している。   Further, Example 3 will be described. The third embodiment is an example in which the above-described contact sensor system 1 is applied to a robot having an autonomous walking function. FIG. 6 is a diagram schematically showing how the robot 30 walks. Similar to the robots 10 and 20 described above, the robot 30 has anthropomorphic form and includes a microcomputer, but FIG. 6 shows only the leg portion.

このロボット30は、足裏部31全体に実施例1と同様に分布型の圧力センサ13が配備されている。また、足裏部31の四隅には外部センサ(例えばCCDセンサ)32が配設され、歩道RDと足裏部31との距離や歩道表面の状態を確認できるように構成されている。すなわち、この実施例3では接触する物体が歩道であり、ロボット30の足裏部31が接触部位となっている。そして、CCDセンサ32が前述した実施例1、2での3Dステレオカメラに相当することになる。   In the robot 30, the distributed pressure sensor 13 is provided on the entire sole 31 as in the first embodiment. In addition, external sensors (for example, CCD sensors) 32 are disposed at the four corners of the foot sole portion 31 so that the distance between the footpath RD and the foot sole portion 31 and the state of the footpath surface can be confirmed. That is, in the third embodiment, the contacting object is a sidewalk, and the sole part 31 of the robot 30 is a contact part. The CCD sensor 32 corresponds to the 3D stereo camera in the first and second embodiments.

ロボット30のマイコンは、踏み出す足裏部31の外部センサ32により歩道RDを確認したときには、足裏部31に配備した分布型の圧力センサ13の内で実際に歩道と接触する可能性が高い部位の感度を高める。ここでは、足裏部31の踵部分31Bが歩道RDと最初に接触するので、この踵部分31Bを実接触部位として圧力センサ13の感度を高める。よって、ロボット30が歩道RDと接触したときに、歩道RDの状態を高感度に検出して、後の制御(例えば、ロボット30の姿勢制御など)に役立てることができる。ここでは歩道RDを例にしたが、ロボット30が階段を上がるときについても同様である。   When the microcomputer of the robot 30 confirms the sidewalk RD by the external sensor 32 of the sole 31 to be stepped on, the portion of the distributed pressure sensor 13 provided on the sole 31 is likely to actually contact the sidewalk. Increase sensitivity. Here, since the heel part 31B of the sole 31 comes into contact with the sidewalk RD first, the sensitivity of the pressure sensor 13 is increased using this heel part 31B as an actual contact part. Therefore, when the robot 30 comes into contact with the sidewalk RD, the state of the sidewalk RD can be detected with high sensitivity and can be used for subsequent control (for example, posture control of the robot 30). Here, the sidewalk RD is taken as an example, but the same applies when the robot 30 goes up the stairs.

なお、本実施例3の場合は歩行動作を行うロボット30に接触センサシステム1を組込むことで、歩行対象とした歩道RDを精度良く検出して確実に歩行できるようになる。すなわち、実施例1の場合と同様に、ロボットが行う能動的動作を行う上で接触センサシステム1が補助的な機能を果たす。   In the case of the third embodiment, by incorporating the contact sensor system 1 into the robot 30 that performs the walking motion, the sidewalk RD that is the walking target can be detected with high accuracy and can be reliably walked. That is, as in the case of the first embodiment, the contact sensor system 1 performs an auxiliary function in performing an active operation performed by the robot.

また、実施例2、3の場合もロボット20、30に搭載したマイコン(図示を省略)が対象とした物体を認識し、分布型の圧力センサ13の内で実際に物体(壁、人、歩道)と接触する可能がある実接触部位に存在する接触検出部を高感度に変更する制御を実行する。この処理は実施例1について示した図4のフローチャートと同様であるので、ここでの再度の接説明は省略する。   In the second and third embodiments, the microcomputer (not shown) mounted on the robots 20 and 30 recognizes the target object, and the object (wall, person, sidewalk) is actually detected in the distributed pressure sensor 13. ) Is executed to change the contact detection unit existing in the actual contact portion that may come into contact with high sensitivity. Since this process is the same as that of the flowchart of FIG.

以上の説明から明らかなように、接触センサシステムを適用した実施例のロボット10、20、30は対象とした物体と接触したときに、これを短時間に感度良く検出できる。上記実施例では、接触センサの一例として分布型の圧力センサを用いたがこれに限定するものではない。接触検出点を複数備えて物体との接触を検出するものであれば、他の形式の接触センサでも同様に採用できる。   As is apparent from the above description, the robots 10, 20, and 30 according to the embodiment to which the contact sensor system is applied can detect the target object in a short time with high sensitivity. In the above embodiment, a distributed pressure sensor is used as an example of a contact sensor, but the present invention is not limited to this. Other types of contact sensors can be used in the same manner as long as they have a plurality of contact detection points and detect contact with an object.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

実施形態の接触センサシステムの主要部構成を示した機能ブロック図である。It is the functional block diagram which showed the principal part structure of the contact sensor system of embodiment. 実施例1のロボットが把持対象の物体としてカップを把持するときの様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically a mode when the robot of Example 1 hold | grips a cup as an object of a holding object. 実施例1のロボットの機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of the robot according to the first embodiment. 実施例1のロボットのマイコンがカップの把持動作を行うときに合せて実行するルーチンの一例を示したフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an example of a routine that is executed when the microcomputer of the robot according to the first embodiment performs a gripping operation of the cup. 実施例2のロボットが物体と衝突する可能性がある状態の一例を模式的に示した図であり、(A)は壁と衝突する可能性があるとき、(B)は近付いてくる人と衝突する可能性があるときについて示している。It is the figure which showed an example of the state with which the robot of Example 2 may collide with an object typically, (A) is a possibility of colliding with a wall, (B) is the approaching person and It shows when there is a possibility of collision. 実施例3のロボットが歩行する様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically a mode that the robot of Example 3 walked.

符号の説明Explanation of symbols

1 接触センサシステム
2 物体情報取得手段
3 接触センサ
4 動作計画手段
5 実接触部位予測手段
6 感度調整手段
10、20、30 ロボット
12 把持部
13 分布型の圧力センサ(接触センサ)
14 3Dステレオカメラ(物体情報取得手段)
15 マイコン
(動作計画手段、実接触部位予測手段、感度調整手段)
W 物体
CP カップ(物体)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Contact sensor system 2 Object information acquisition means 3 Contact sensor 4 Motion planning means 5 Actual contact site prediction means 6 Sensitivity adjustment means 10, 20, 30 Robot 12 Gripping part 13 Distributed pressure sensor (contact sensor)
14 3D stereo camera (object information acquisition means)
15 Microcomputer
(Operation planning means, actual contact site prediction means, sensitivity adjustment means)
W object CP cup (object)

Claims (5)

可動型ロボットの動作に伴って物体と接触する可能性がある接触部位に設置され、前記物体との接触を検出する接触センサと、
前記物体の情報を入手する物体情報取得手段と、
前記可動型ロボットの動作を計画する動作計画手段と、
前記物体に関する情報と前記動作計画とに基づいて、前記接触部位の内で前記物体と接触する可能性が高い実接触部位を予測する実接触部位予測手段と、
前記実接触部位における前記接触センサの検出精度を、他の部位と比べて高くする感度調整手段とを備える、ことを特徴とする接触センサシステム。
A contact sensor that is installed at a contact portion that may come into contact with an object in accordance with the movement of the movable robot, and detects contact with the object;
Object information obtaining means for obtaining information of the object;
Motion planning means for planning the motion of the movable robot;
Based on the information on the object and the operation plan, an actual contact site prediction unit that predicts an actual contact site that is likely to contact the object among the contact sites;
A contact sensor system comprising: a sensitivity adjustment unit that increases detection accuracy of the contact sensor at the actual contact part as compared with other parts.
前記動作計画は前記可動型ロボットの前記物体を把持する動作の計画であり、
前記接触部位は、前記可動型ロボットが前記物体を把持するときに該物体と接触する可能性がある部位であることを特徴とする請求項1に記載の接触センサシステム。
The motion plan is a motion plan for gripping the object of the movable robot,
The contact sensor system according to claim 1, wherein the contact part is a part that may come into contact with the object when the movable robot grips the object.
前記動作計画は前記可動型ロボットの移動する動作の計画であり、
前記接触部位は、前記可動型ロボットが移動するときに該物体と接触する可能性がある部位であることを特徴とする請求項1に記載の接触センサシステム。
The motion plan is a motion plan for the movable robot to move,
The contact sensor system according to claim 1, wherein the contact part is a part that may come into contact with the object when the movable robot moves.
前記感度調整手段は、前記接触センサの検出周期または検出解像度を変更することにより前記検出精度を調整することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の接触センサシステム。 The contact sensor system according to claim 1, wherein the sensitivity adjustment unit adjusts the detection accuracy by changing a detection cycle or a detection resolution of the contact sensor. 前記接触センサは、複数の圧力検出部を備えた分布型圧力センサであることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の接触センサシステム。
The contact sensor system according to claim 1, wherein the contact sensor is a distributed pressure sensor having a plurality of pressure detection units.
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