JP2010019787A - Apparatus and method of determining contact - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家具や柱などの物体が、互いに接している状態を検出する接触状態判定装置および方法に関するものである。 The present invention relates to a contact state determination apparatus and method for detecting a state in which objects such as furniture and pillars are in contact with each other.
例えば、室内に配置されている家具，食器，器具，道具，および装置などの物体、また、床，壁，天井，および柱などの建築物の一部を構成する物体について、互いに接触している状態にある物体の組の情報を取得する技術がある（非特許文献１，２，３，４参照）。 For example, objects such as furniture, tableware, utensils, tools, and equipment placed in a room, and objects that form part of a building such as floors, walls, ceilings, and pillars are in contact with each other. There is a technique for acquiring information on a set of objects in a state (see Non-Patent Documents 1, 2, 3, and 4).
非特許文献１の技術では、物体の形状情報と画像処理技術を用いており、まず、対象となる物体が配置されている状態を撮影装置により撮影し、予め得られている当該物体の３次元形状情報と撮影した画像情報とのパターンマッチングを行うことで、各物体の配されている位置と向きの情報を取得する。このようにして情報と取得した後、形状情報を用いて物理的に接触している物体の組を判断する。 The technique of Non-Patent Document 1 uses object shape information and image processing technology. First, a state in which a target object is arranged is photographed by a photographing device, and a three-dimensional image of the object obtained in advance is obtained. By performing pattern matching between the shape information and the captured image information, information on the position and orientation of each object is acquired. After acquiring the information in this way, the set of objects that are in physical contact is determined using the shape information.
非特許文献２の技術では、まず、対象となる物体に赤外線または超音波を発するビーコンを装着し、天井や壁などの周囲に配置した複数のアンテナを用い、ビーコンから発せられた赤外線または超音波の信号を受信する。ここで、同じビーコンから発せられた信号を複数のアンテナで受信すると、ビーコンから各アンテナまでの距離の違いにより、各アンテナにおける信号の受信時刻にずれが生じる。この時刻のずれからビーコンの位置を検出することで物体の位置を推定する。 In the technique of Non-Patent Document 2, first, a beacon that emits infrared rays or ultrasonic waves is attached to a target object, and infrared rays or ultrasonic waves emitted from the beacons are used by using a plurality of antennas arranged around the ceiling or wall. The signal is received. Here, when a signal emitted from the same beacon is received by a plurality of antennas, a difference occurs in the reception time of the signal at each antenna due to a difference in distance from the beacon to each antenna. The position of the object is estimated by detecting the position of the beacon from this time difference.
非特許文献３の技術では、対象となる物体に電界強度を測定する装置を装着し、室内の天井または壁面に配置されたアンテナから電波を発信させ、物体に取り付けた電界強度を測定する装置で各アンテナからの電波の電界強度を測定する。電界強度はアンテナからの距離と比例関係にあり、この関係を利用して物体の位置を測定する。ここの物体全てに電波を発する装置を装着し、相互に電波を発生させることで、各物体間の距離を測定する技術もある。これらの技術は、超広帯域無線（ＵＷＢ：Ultra Wide Band）技術の機能の１つとして実現されている。 In the technique of Non-Patent Document 3, a device for measuring electric field strength is attached to an object, and a device for measuring electric field strength attached to the object by transmitting a radio wave from an antenna arranged on the indoor ceiling or wall surface. Measure the electric field strength of radio waves from each antenna. The electric field strength is proportional to the distance from the antenna, and the position of the object is measured using this relationship. There is also a technique for measuring the distance between objects by attaching a device that emits radio waves to all the objects here and generating radio waves mutually. These technologies are realized as one of the functions of the Ultra Wide Band (UWB) technology.
非特許文献４の技術では、物体にバーコードあるいは２次元バーコード状のマーカーを印刷しておき、このマーカーを室内の天井や壁面に配置した撮影装置で撮影し、マーカーに含まれる情報を取得することで、各物体の位置を推定する。 In the technique of Non-Patent Document 4, a barcode or a two-dimensional barcode marker is printed on an object, and the marker is photographed with a photographing device arranged on the ceiling or wall surface of the room to obtain information contained in the marker. Thus, the position of each object is estimated.
上述した各技術では、物体の映像または物体に装着された信号発生部からの信号を、外部の検出装置で撮影あるいは検出することにより、物体の位置を推定している。このため、観測（検出）対象の物体と検出装置との間に、他の物体が存在する場合、検出対象の光や伝播が遮断されることになり、検出精度が著しく低下するという問題がある。これは、オクルージョン問題と呼ばれている。 In each technique described above, the position of an object is estimated by photographing or detecting an image of the object or a signal from a signal generation unit attached to the object with an external detection device. For this reason, if there is another object between the object to be observed (detected) and the detection device, the light or propagation of the object to be detected is blocked, and there is a problem that the detection accuracy is significantly reduced. . This is called the occlusion problem.
特に、非特許文献１，２，および４の技術では、光または音を利用しているため、物体の遮蔽の影響を受けやすく、オクルージョン問題が顕著となる。これに対し、非特許文献３の技術では、比較的遮蔽の影響を受けにくい電波を用いているが、遮蔽する物体により電波の強度は低下するため、測位精度の低下が起こり、物体の位置を正確に検出することができなくなる。物体の位置を正確に検出できない場合、物体の間の接触状態を正確に検出することができない。 In particular, in the techniques of Non-Patent Documents 1, 2, and 4, since light or sound is used, it is easily affected by the shielding of an object, and the occlusion problem becomes significant. On the other hand, the technique of Non-Patent Document 3 uses radio waves that are relatively less susceptible to shielding, but the strength of the radio waves is reduced by the object to be shielded, so that the positioning accuracy is lowered and the position of the object is changed. It cannot be detected accurately. When the position of the object cannot be accurately detected, the contact state between the objects cannot be accurately detected.
以上に説明したように、上述した技術では、対象となる物体以外に、この物体を隠すように配置されている他の物体が存在している環境では、対象となる物体間の接触状態を正確に検出することができないという問題があった。 As described above, in the above-described technique, in an environment where there are other objects arranged to hide this object in addition to the target object, the contact state between the target objects is accurately determined. There was a problem that it could not be detected.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、対象となる物体を隠すような他の物体が存在している環境においても、対象となる物体間の接触状態を正確に検出できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the contact state between the target objects can be determined even in an environment where other objects that hide the target object exist. The purpose is to enable accurate detection.
本発明に係る接触状態判定装置は、第１の物体に装着されて振動波を発生する振動生成手段と、第２の物体に装着されて振動を測定する振動検出手段と、振動を発生させることを示す予告を通知してから振動生成手段を制御して振動波を発生させる制御手段と、予告の通知を受け付けて振動検出手段による振動の測定を開始させ、既定の時間内の振動検出手段による測定結果の中に、既定値以上のパワーの振動波を検出することで、第１の物体と第２の物体との接触を判定する解析手段とを少なくとも備える。 A contact state determination device according to the present invention generates vibration by a vibration generating unit that is attached to a first object and generates a vibration wave, a vibration detection unit that is attached to a second object and measures vibration. A control means for generating a vibration wave by controlling the vibration generating means after notifying the notice indicating that the vibration detection means accepts the notice of the notice and starts measuring the vibration by the vibration detecting means, and by the vibration detecting means within a predetermined time. The measurement result includes at least analysis means for determining contact between the first object and the second object by detecting a vibration wave having a power equal to or greater than a predetermined value.
上記接触状態判定装置において、制御手段は、振動生成手段を識別する識別情報とともに予告を通知し、解析手段は、通知された識別情報に対応して測定結果の中に既定値以上のパワーの振動波を検出する。 In the contact state determination apparatus, the control means notifies the advance notice together with the identification information for identifying the vibration generating means, and the analysis means responds to the notified identification information with a vibration having a power of a predetermined value or more in the measurement result. Detect waves.
本発明に係る接触状態判定方法は、第１の物体に対して振動波を発生する第１ステップと、振動波の発生の既定時間前に第２の物体の振動測定を開始する第２ステップと、既定の時間内の振動測定による結果の中に、既定値以上のパワーの振動波を検出することで、第１の物体と第２の物体との接触を判定する第３ステップとを少なくとも備える。 The contact state determination method according to the present invention includes a first step of generating a vibration wave for the first object, and a second step of starting vibration measurement of the second object before a predetermined time of generation of the vibration wave. And at least a third step of determining contact between the first object and the second object by detecting a vibration wave having a power equal to or greater than a predetermined value in a result of vibration measurement within a predetermined time. .
上記接触状態判定方法において、振動を発生させる振動生成手段を識別する識別情報とともに予告を通知し、解析手段は、通知された識別情報に対応して測定結果の中に既定値以上のパワーの振動波を検出する。 In the contact state determination method, a notice is notified together with identification information for identifying vibration generating means for generating vibration, and the analysis means is a vibration having a power equal to or higher than a predetermined value in the measurement result corresponding to the notified identification information. Detect waves.
以上説明したように、本発明によれば、第１の物体に対して振動波を発生し、この振動波の発生の既定時間前に第２の物体の振動測定を開始し、既定の時間内の振動測定による結果の中に、既定値以上のパワーの振動波を検出することで、接触状態を判定するようにしたので、対象となる物体間の接触状態を正確に検出できるようになるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, a vibration wave is generated with respect to the first object, and the vibration measurement of the second object is started before the predetermined time of the generation of the vibration wave. Because the contact state is determined by detecting the vibration wave with power more than the predetermined value in the result of vibration measurement, it is possible to accurately detect the contact state between the target objects Excellent effect is obtained.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における接触状態判定装置の構成を示す構成図である。この装置は、振動発生部１０１と、検出部１０５とを備える。振動発生部１０１は、振動生成部１０２，制御部１０３，および通信部１０４を備える。また、検出部１０５は、通信部１０６，解析部１０７，および振動検出部１０８を備える。例えば、振動発生部１０１は、物体Ａ（第１の物体）１１１に装着され、検出部１０５は、物体Ｂ（第２の物体）１１２に装着される。物体Ａ１１１および物体Ｂ１１２は、接触状態の検出対象である。なお、物体Ａ１１１の寸法が大きい場合、および物体Ａ１１１が振動波を伝播しにくい場合、物体Ａ１１１に対して複数の振動発生部１０１を装着すればよい。また同様に、物体Ｂ１１２に対しても、複数の検出部１０５を装着してもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a contact state determination device according to an embodiment of the present invention. This apparatus includes a vibration generation unit 101 and a detection unit 105. The vibration generation unit 101 includes a vibration generation unit 102, a control unit 103, and a communication unit 104. The detection unit 105 includes a communication unit 106, an analysis unit 107, and a vibration detection unit 108. For example, the vibration generation unit 101 is attached to the object A (first object) 111, and the detection unit 105 is attached to the object B (second object) 112. The object A111 and the object B112 are contact state detection targets. Note that when the size of the object A111 is large, and when the object A111 is difficult to propagate vibration waves, a plurality of vibration generating units 101 may be attached to the object A111. Similarly, a plurality of detection units 105 may be attached to the object B112.
振動発生部１０１において、振動生成部１０２は、例えば、偏心したおもりを回転させる振動モータを備え、偏心したおもりを回転させることで振動波を発生させる。また、制御部１０３は、予め設定されている時刻または時間毎に、振動生成部１０２を動作させて振動波を発生させる。なお、音響スピーカと同様の方法で、磁石とコイルを組み合わせた装置に交流電流を流すことで物体表面に振動を発生させてもよく、物体の表面を小型のハンマーで打面するような装置によって物体に振動を発生させてもよい。また、振動発生部１０１は、振動生成部１０２に対する動作の指示に加え、自装置を識別する識別情報とともに振動波を発生させる時宜（タイミング）の情報を生成し、これを通信部１０４に送出させる。 In the vibration generating unit 101, the vibration generating unit 102 includes, for example, a vibration motor that rotates an eccentric weight, and generates a vibration wave by rotating the eccentric weight. In addition, the control unit 103 operates the vibration generation unit 102 to generate a vibration wave at every preset time or time. In the same way as an acoustic speaker, vibration may be generated on the surface of an object by passing an alternating current through a device that combines a magnet and a coil, and a device that strikes the surface of the object with a small hammer. Vibration may be generated in the object. In addition to the operation instruction to the vibration generation unit 102, the vibration generation unit 101 generates timely (timing) information for generating a vibration wave together with identification information for identifying the device itself, and sends the information to the communication unit 104. .
例えば、振動発生部１０１は、識別情報とともに振動を発生させる旨の予告を送出し、この後の所定時間後に、振動生成部１０２に対して動作開始の指示を出す。また、振動生成部１０２は、制御部１０３からの動作開始の指示により、予め設定されている時間、振動波を発生（生成）する。また、複数の検出部１０５を用いている場合、振動発生部１０１は、上記通知を複数の検出部１０５に対して行う。この通知は、ブロードキャスト通信により、振動発生部１０１の既定の範囲内の周辺全ての検出部１０５に対して行うようにしてもよく、また、図示しない外部通信制御部を介し、この外部通信制御部に通知対象として設定されている検出部１０５に対して通知するようにしてもよい。 For example, the vibration generating unit 101 sends a notice of generating vibration along with the identification information, and issues an operation start instruction to the vibration generating unit 102 after a predetermined time. In addition, the vibration generation unit 102 generates (generates) a vibration wave for a preset time in response to an operation start instruction from the control unit 103. Further, when a plurality of detection units 105 are used, the vibration generation unit 101 performs the above notification to the plurality of detection units 105. This notification may be sent to all the detection units 105 in the vicinity of the predetermined range of the vibration generating unit 101 by broadcast communication, and this external communication control unit is not shown via an external communication control unit (not shown). May be notified to the detection unit 105 set as a notification target.
また、振動発生部１０１が、外部通信制御部から通知対象の検出部１０５の情報を取得し、取得した情報をもとに、対象となる検出部１０５に通知を行うようにしてもよい。いずれの場合においても、振動生成部１０２が振動を生成する前に通知を完了させる。また、上記外部通信制御部からの指示を通信部１０４で受け付けると、制御部１０３の制御により振動生成部１０２を動作させて振動を生成するようにしてもよい。この場合、例えば、外部通信制御部が、検出部１０５に振動発生の通知をした後、振動発生部１０１に振動生成の指示を行う。なお、複数の振動発生部１０１を用いる場合、振動発生の通知および振動の発生は、各振動発生部１０１で、異なるタイミングで行う。同じタイミングで振動発生を行うと、後述する振動検出が殿振動発生部からの振動かを区別することができなくなり、接触の判定が正確に行えなくなる。 Further, the vibration generation unit 101 may acquire information on the detection unit 105 to be notified from the external communication control unit, and notify the target detection unit 105 based on the acquired information. In any case, the vibration generation unit 102 completes the notification before generating the vibration. When the communication unit 104 receives an instruction from the external communication control unit, the vibration generation unit 102 may be operated under the control of the control unit 103 to generate vibration. In this case, for example, after the external communication control unit notifies the detection unit 105 of vibration generation, the external communication control unit instructs the vibration generation unit 101 to generate vibration. When a plurality of vibration generation units 101 are used, vibration generation notification and vibration generation are performed at different timings in each vibration generation unit 101. If vibration is generated at the same timing, it will not be possible to distinguish whether the vibration detection described later is from the vibration generation section, and contact determination cannot be performed accurately.
検出部１０５において、振動検出部１０８は、例えば、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）技術で作製された微小なばねに取り付けたおもりの変位を検出することで、加速度を測定（推定）する加速度センサーを備える。例えば、振動検出部１０８は、よく知られた３軸の加速度を検出する加速度センサーを備える。また、音響信号を捕らえるマイクを物体表面に設置して振動を検出してもよく、また、光ファイバを用いた歪みセンサにより振動を検出することも可能である。また、上述した加速度センサなど、いわゆるジャイロセンサとなる技術により、振動を検出することも可能である。 In the detection unit 105, the vibration detection unit 108 is an acceleration sensor that measures (estimates) acceleration by detecting the displacement of a weight attached to a minute spring manufactured by, for example, MEMS (micro electro mechanical systems) technology. Prepare. For example, the vibration detection unit 108 includes an acceleration sensor that detects well-known triaxial acceleration. Further, a microphone that captures an acoustic signal may be installed on the surface of the object to detect vibration, and vibration may be detected by a strain sensor using an optical fiber. In addition, vibration can be detected by a technique that becomes a so-called gyro sensor such as the acceleration sensor described above.
また、解析部１０７は、振動発生部１０１からの通知を受け付けると、振動波を検出する状態となり、振動検出部１０８を動作させて振動波の検出（測定）を行う。解析部１０７は、振動波を検出する状態に移行した後、既定の時間振動波が検出されない場合、この検出状態を終了する。 Further, when the analysis unit 107 receives a notification from the vibration generation unit 101, the analysis unit 107 enters a state of detecting a vibration wave, and operates the vibration detection unit 108 to detect (measure) the vibration wave. The analysis unit 107 ends the detection state when the vibration wave is not detected for a predetermined time after the vibration wave is detected.
解析部１０７は、図２に示すように、振動パワー測定機能部１７１，ノイズ除去機能部１７２，振動区間検出機能部１７３，および判定機能部１７４を備える。 As shown in FIG. 2, the analysis unit 107 includes a vibration power measurement function unit 171, a noise removal function unit 172, a vibration section detection function unit 173, and a determination function unit 174.
振動パワー測定機能部１７１は、振動検出部１０８で測定された加速度の絶対値より振動パワーｐ（ｔ）を計算する。例えば、振動検出部１０８が３軸の加速度を測定する加速度センサーの場合、測定される各加速度＜ａx（ｔ），ａy（ｔ），ａz（ｔ）＞の時刻ｔにおける振動パワーｐ（ｔ）を、以下の（１）式により計算する。 The vibration power measurement function unit 171 calculates the vibration power p (t) from the absolute value of the acceleration measured by the vibration detection unit 108. For example, when the vibration detector 108 is an acceleration sensor that measures triaxial acceleration, the vibration power p at time t of each measured acceleration <a x (t), a y (t), a z (t)>. (T) is calculated by the following equation (1).
また、３軸以外のｎ個の軸を持つセンサ（加速度センサに限らず）を用いる場合は、各々の軸の振動を示すデータをａ1（ｔ），ａ2（ｔ），・・・ａn（ｔ）とすると、振動パワーｐ（ｔ）は、以下の（２）式により計算する。 In addition, when a sensor having n axes other than the three axes (not limited to the acceleration sensor) is used, data indicating vibration of each axis is represented by a 1 (t), a 2 (t),. Assuming n (t), the vibration power p (t) is calculated by the following equation (2).
ノイズ除去機能部１７２は、振動パワー測定機能部１７１で測定された振動波の中より、振動発生部１０１より発生された振動より高周波の振動成分をノイズとして除去し、振動発生部１０１より発生された振動波に対応する低周波の成分を取り出す。例えば、移動平均フィルタを用いる方法，カルマンフィルタを用いる方法，および高周波フィルタを用いる方法などがある。例えば、移動平均フィルタを用いる場合、以下の（３）式により、時刻ｔのノイズ除去済みの振動パワーｐ’（ｔ）を計算する。 The noise removal function unit 172 removes a vibration component having a frequency higher than the vibration generated by the vibration generation unit 101 from the vibration waves measured by the vibration power measurement function unit 171, and is generated by the vibration generation unit 101. The low frequency component corresponding to the vibration wave is extracted. For example, there are a method using a moving average filter, a method using a Kalman filter, and a method using a high frequency filter. For example, when a moving average filter is used, the vibration power p ′ (t) from which noise has been removed at time t is calculated by the following equation (3).
振動区間検出機能部１７３は、振動波が発生している時間（発生開始時刻ｔ0から終了時刻ｔ’0までの区間）Ｔ0＝［ｔ0，ｔ’0］を、ｐ’（ｔ）を用いて調べる。例えば、時刻ｔ0から時刻ｔ’0までの各振動パワーｐ’（ｔ）が予め設定されているθ（既定値）を超えている時刻ｔ0から時刻ｔ’0までのＴ0＝［ｔ0，ｔ’0］を、振動波が発生している区間として取り出す。ここで、振動区間検出機能部１７３は、複数の振動区間、例えば、区間Ｔ1および区間Ｔ2が検出され、これらの区間の間の時間が、予め設定されている時間λよりも小さい場合、区間Ｔ1および区間Ｔ2を合わせて１つの区間Ｔ1とする。 The vibration section detection function unit 173 sets a time (period from the generation start time t 0 to the end time t ′ 0 ) T 0 = [t 0 , t ′ 0 ] where p ′ (t) Investigate using. For example, 'each oscillation power p to 0' from the time t 0 the time t (t) is T 0 = [t from the time t 0 has exceeded a theta (default) are set in advance to the time t '0 0 , t ′ 0 ] is extracted as a section in which a vibration wave is generated. Here, the vibration section detection function unit 173 detects a plurality of vibration sections, for example, the section T 1 and the section T 2, and when the time between these sections is smaller than a preset time λ, The section T 1 and the section T 2 are combined into one section T 1 .
判定機能部１７４は、振動区間検出機能部１７３が求めた区間Ｔ＝［ｔ，ｔ’］における平均の振動パワーｐ（Ｔ）を、以下の（４）式により求め、上記θを基準にした振動パワーｐ（Ｔ）の大小により、物体Ａ１１１と物体Ｂ１１２との接触状態を判断（判定）する。例えば、振動パワーｐ（Ｔ）がθを超えていれば、物体Ａ１１１と物体Ｂ１１２とが接触しているものと判断する。 The determination function unit 174 obtains the average vibration power p (T) in the section T = [t, t ′] obtained by the vibration section detection function unit 173 using the following equation (4), and uses the above θ as a reference. The contact state between the object A111 and the object B112 is determined (determined) based on the magnitude of the vibration power p (T). For example, if the vibration power p (T) exceeds θ, it is determined that the object A111 and the object B112 are in contact with each other.
ここで、複数の振動発生部１０１および複数の検出部１０５を用いて、２つの物体の接触状態を検出する場合、ある振動発生部からの振動の検出結果では、「接触」と判定され、他の振動発生部からの振動の検出結果では「非接触」と判定される場合も起こりうる。例えば、物体Ａの上に物体Ｂが重ねられ、物体Ａおよび物体Ｂの両方に、振動発生部１０１および検出部１０５が装着されている場合を考える。この場合、物体Ｂに装着された検出部が、物体Ａに装着された振動発生部から発生された振動の検出を行い、物体Ａに装着された検出部が、物体Ｂに装着された振動発生部から発生された振動の検出を行うことになる。 Here, when the contact state of two objects is detected using the plurality of vibration generation units 101 and the plurality of detection units 105, the detection result of vibration from a certain vibration generation unit is determined as “contact”, and the other The vibration detection result from the vibration generation part may be determined as “non-contact”. For example, consider a case where an object B is superimposed on an object A, and the vibration generating unit 101 and the detecting unit 105 are attached to both the object A and the object B. In this case, the detection unit mounted on the object B detects vibration generated from the vibration generation unit mounted on the object A, and the detection unit mounted on the object A generates vibration generated on the object B. The vibration generated from the part is detected.
ここで、振動波は、下方には伝わりにくい特性を有している。このため、両方の振動発生部から同じ出力の振動波が発生されていても、物体Ｂに装着されている検出部では既定値を超える振動パワーが検出されて「接触」と判定され、物体Ａに装着されている検出部では既定値を超える振動パワーが検出されずに「非接触」と判定される場合が発生する。このような場合は、「非接触」の判定よりも「接触」の判定を優先して採用すればよい。「接触」の判定を優先すれば、物体Ｂに装着されている検出部の判定を採用することになり、物体Ａと物体Ｂとが接触している状態を検出できる。 Here, the vibration wave has a characteristic that it is difficult to propagate downward. For this reason, even if vibration waves having the same output are generated from both vibration generation units, the detection unit mounted on the object B detects vibration power exceeding a predetermined value and determines “contact”. In some cases, the detection unit attached to the device does not detect vibration power exceeding a predetermined value and determines “non-contact”. In such a case, the determination of “contact” may be adopted with priority over the determination of “non-contact”. If priority is given to the determination of “contact”, the determination of the detection unit attached to the object B is adopted, and the state where the object A and the object B are in contact can be detected.
なお、上述したように複数の振動発生部を用いる場合、前述したように、各振動発生部からの振動発生の通知および振動の発生は、異なるタイミングで行う。また、解析部１０７では、各振動発生部から通知された識別情報に対応して測定結果の中に既定値以上の振動パワーの振動波を検出する。このようにすることで、複数の振動発生部から発生される振動波を、各々区別して測定（検出）して判定することができる。 In addition, when using a some vibration generation part as mentioned above, the notification of the vibration generation from each vibration generation part and generation | occurrence | production of a vibration are performed at a different timing as mentioned above. The analysis unit 107 detects a vibration wave having a vibration power equal to or higher than a predetermined value in the measurement result corresponding to the identification information notified from each vibration generation unit. By doing in this way, the vibration wave generated from a plurality of vibration generating parts can be distinguished and measured (detected) and determined.
また、解析部１０７は、上述したようにして判定した結果を、通信部１０６により送出する。ここで、通信部１０６が送出した判定結果は、前述した外部通信制御部を介し、他の装置に通知してもよい。また、振動パワーは、他の方法（計算）により求めてもよい。 In addition, the analysis unit 107 transmits the result determined as described above by the communication unit 106. Here, the determination result sent by the communication unit 106 may be notified to another device via the external communication control unit described above. Further, the vibration power may be obtained by another method (calculation).
次に、本実施の形態における接触状態判定装置の動作例について、図３のフローチャートを用いて説明する。 Next, an operation example of the contact state determination apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、振動発生部１０１より振動発生予告が送出される。この通知が検出部１０５（通信部１０６）で受け付けられると（ステップＳ３０１）、解析部１０７は、振動波を検出する状態に移行し（ステップＳ３０２）、振動検出部１０８を動作させる。一方、振動発生予告を送出した振動発生部１０１は、予告を送出したと、制御部１０３の制御により、振動生成部１０２を動作させ、物体Ａ１１１に対して振動波を発生させる。 First, a vibration generation notice is sent from the vibration generation unit 101. When this notification is received by the detection unit 105 (communication unit 106) (step S301), the analysis unit 107 shifts to a state of detecting a vibration wave (step S302) and operates the vibration detection unit 108. On the other hand, when the vibration generation unit 101 that has transmitted the vibration generation notice transmits the notice, the vibration generation unit 102 is operated under the control of the control unit 103 to generate a vibration wave for the object A111.
動作の指示を受けた振動検出部１０８は、振動波の測定を開始する。この後、既定の時間振動波が検出されない場合（ステップＳ３０３）、この検出状態を終了し、判定機能部１７４が、「非接触状態」と判定する（ステップＳ３１０）。 Receiving the operation instruction, the vibration detection unit 108 starts measurement of vibration waves. Thereafter, when the predetermined time vibration wave is not detected (step S303), the detection state is terminated, and the determination function unit 174 determines that the state is “non-contact state” (step S310).
一方、振動波を検出する状態に移行した後、既定の時間内に振動検出部１０８が振動（加速度）を検出すると（ステップＳ３０３）、振動パワー測定機能部１７１は、振動検出部１０８で測定された加速度の絶対値より振動パワーｐ（ｔ）を計算する（ステップ３０４）。次に、ノイズ除去機能部１７２が、測定された振動波の中より高周波の振動成分をノイズとして除去し、振動発生部１０１より発生された振動波に対応する低周波の成分を取り出す（ステップＳ３０５）。 On the other hand, when the vibration detection unit 108 detects vibration (acceleration) within a predetermined time after shifting to the state of detecting the vibration wave (step S303), the vibration power measurement function unit 171 is measured by the vibration detection unit 108. The vibration power p (t) is calculated from the absolute value of the acceleration (step 304). Next, the noise removal function unit 172 removes a high-frequency vibration component from the measured vibration wave as noise, and extracts a low-frequency component corresponding to the vibration wave generated by the vibration generation unit 101 (step S305). ).
次に、振動区間検出機能部１７３が、振動波が発生している区間を取り出す（ステップＳ３０６）。また、振動区間検出機能部１７３は、取り出した複数の振動区間の間の時間が、予め設定されている時間λよりも小さい区間は、合わせて１つの区間とする（ステップＳ３０７）。 Next, the vibration section detection function unit 173 takes out a section where a vibration wave is generated (step S306). Further, the vibration section detection function unit 173 sets a section where the time between the extracted plurality of vibration sections is smaller than the preset time λ as one section (step S307).
次に、判定機能部１７４が、振動区間検出機能部１７３が求めた区間Ｔ＝［ｔ，ｔ’］における平均の振動パワーｐ（Ｔ）を求める（ステップＳ３０８）。次いで、θを基準にした振動パワーｐ（Ｔ）の大小により、物体Ａ１１１と物体Ｂ１１２との接触状態を判断（判定）する（ステップＳ３０９）。この判定で、振動パワーｐ（Ｔ）がθを超えていれば、物体Ａ１１１と物体Ｂ１１２とが接触しているものと判定する（ステップＳ３１１）。一方、動パワーｐ（Ｔ）がθ以下である場合、物体Ａ１１１と物体Ｂ１１２とは接触していないと判定する（ステップＳ３１０）。 Next, the determination function unit 174 calculates an average vibration power p (T) in the section T = [t, t ′] obtained by the vibration section detection function unit 173 (step S308). Next, the contact state between the object A111 and the object B112 is determined (determined) based on the magnitude of the vibration power p (T) with reference to θ (step S309). In this determination, if the vibration power p (T) exceeds θ, it is determined that the object A111 and the object B112 are in contact (step S311). On the other hand, when the dynamic power p (T) is equal to or smaller than θ, it is determined that the object A111 and the object B112 are not in contact (step S310).
以上に説明したように、本発明は、振動を利用して物体に接触状態を判別するようにしたところに特徴がある。物体に装着する振動発生部は、振動を発生させる直前に振動発生の予告を自機の識別情報とともに通知（配信）し、検出部は振動発生予告の通知を受け付けると、通知を受け付けた時点より一定時間内に検出した振動の情報をもとに接触状態を判別する。これにより、検出部が振動を検出したときに、どの深層部からの振動を検出したのかを識別することができ、接触状態にある物体の組を、高い精度で求めることができる。 As described above, the present invention is characterized in that the contact state of an object is determined using vibration. The vibration generating unit attached to the object notifies (distributes) a notice of occurrence of vibration together with its own identification information immediately before generating the vibration, and when the detection unit accepts the notice of the notice of vibration occurrence, The contact state is determined based on the vibration information detected within a predetermined time. Thereby, when the detection unit detects vibration, it is possible to identify from which deep layer the vibration is detected, and it is possible to obtain a set of objects in contact with high accuracy.
次に、上述した実施の形態における接触状態判定装置を用いた接触状態の判定について実験をした結果について示す。まず、対象とする物体の材質として、木，鉄（Steel），アルミニウム，銅，陶器，ガラス，紙（段ボール，本），プラスティック（Acrylic，Urethane ），発泡スチロール（Foam polystyrene），合成繊維，皮革を用いる。 Next, the results of experiments on contact state determination using the contact state determination device in the above-described embodiment will be described. First, wood, iron (Steel), aluminum, copper, earthenware, glass, paper (cardboard, book), plastic (Acrylic, Urethane), polystyrene foam (Foam polystyrene), synthetic fiber, leather Use.
これらの物体において、振動発生部１０１（振動生成部１０２）と検出部１０５とを、各々、１０ｃｍ，２０ｃｍ，４０ｃｍ離れた状態に配置して測定を行う。この測定の結果、図４に示すように、各々振動パワーが測定された。なお、測定される振動パワーが「２．００」に達していない場合、振動が検出されないものとしている。 In these objects, the vibration generation unit 101 (vibration generation unit 102) and the detection unit 105 are placed at a distance of 10 cm, 20 cm, and 40 cm, respectively, and measurement is performed. As a result of this measurement, the vibration power was measured as shown in FIG. If the vibration power to be measured does not reach “2.00”, vibration is not detected.
実験の結果より、振動の伝わり方により、材質を４つのグループに分ける。まず、振動が最も伝わりやすい材質は、グループＡとし、このグループは、上記間隔が４０ｃｍでも、振動が十分に伝播している。次に、上記間隔が短ければ振動が伝播する材質は、グループＢとする。また、上記距離が１０ｃｍの場合のみに振動が伝播する材質は、グループＣとする。このグループＣは、距離による振動伝播の減衰が大きい。最後に、振動がほとんど伝播せず、振動が検出されない材質は、グループＤとする。これらより、本実施の形態における接触状態判定は、グループＡおよびグループＢの物体について特に有効であることがわかる。また、グループＣの物体については、複数の振動発生部１０１および検出部１０５を用いた方がよいことがわかる。 From the experimental results, the materials are divided into four groups according to how vibrations are transmitted. First, the material most easily transmitted with vibration is the group A, and the vibration is sufficiently propagated in this group even when the distance is 40 cm. Next, if the distance is short, the material through which vibration propagates is group B. Further, the material through which vibration propagates only when the distance is 10 cm is set to group C. This group C has a large attenuation of vibration propagation with distance. Finally, a material that hardly propagates vibration and from which vibration is not detected is group D. From these, it can be seen that the contact state determination in the present embodiment is particularly effective for the objects of group A and group B. Further, it can be seen that it is better to use a plurality of vibration generating units 101 and detecting units 105 for the objects in group C.
次に、各グループより選択した物体と、屋内環境で使用される日用品との組み合わせにおいて、接触状態の検出の実験を行う。この事件では、物体および日用品の各々に、振動発生部１０１および検出部１０５を装着する。また、物体に装着した振動発生部１０１より生成した振動を、日用品に装着した検出部１０５で検出し、日用品に装着した振動発生部１０１より生成した振動を、物体に装着した検出部１０５で検出し、より強い振動パワーの検出された方を、物体と日用品との間の振動伝播パワーとする。この実験で、物体の上に日用品を載置し、物体側の振動発生部１０１および検出部１０５と、載置されている日用品との間隔を、１０ｃｍおよび２０ｃｍとする。 Next, an experiment of detecting a contact state is performed on a combination of an object selected from each group and daily commodities used in an indoor environment. In this case, the vibration generation unit 101 and the detection unit 105 are attached to each of the object and the daily necessities. Further, the vibration generated by the vibration generating unit 101 attached to the object is detected by the detecting unit 105 attached to the daily necessities, and the vibration generated from the vibration generating unit 101 attached to the daily necessities is detected by the detecting unit 105 attached to the objects. Then, the detected vibration power is set as the vibration propagation power between the object and the daily necessities. In this experiment, daily goods are placed on the object, and the distance between the vibration generation unit 101 and the detection unit 105 on the object side and the daily goods placed is 10 cm and 20 cm.
上記距離が１０ｃｍの場合、図５の３次元グラフに示すように、８８組の中で、棒グラフの高さがない状態で示されている８組が、検出されずに非接触と判断される。このように、これらの物体であれば、約９０．０％の精度で、「接触」状態を検出（判定）できる。特に、グループＡおよびグループＢの物体は、「Steel desk」と「Book」の組以外は、全て接触状態が判定され、極めてよい性能が示されている。 When the distance is 10 cm, as shown in the three-dimensional graph of FIG. 5, among the 88 pairs, 8 pairs shown without the height of the bar graph are determined as non-contact without being detected. . Thus, with these objects, the “contact” state can be detected (determined) with an accuracy of about 90.0%. In particular, the contact state of all the objects of group A and group B other than the pair of “Steel desk” and “Book” is determined, and extremely good performance is shown.
また、上記距離を２０ｃｍとした場合は、図６の３次元グラフに示すように、距離が１０ｃｍの場合に比較して、精度が低下している。例えば、グループＣおよびグループＤの物体との組み合わせでは、ほとんど検出されてない。従って、接触状態の判定精度を向上させるためには、振動発生部１０１と検出部１０５との距離を短くする、複数の振動発生部１０１および検出部１０５を用いるなどで対応することが重要となる。 When the distance is 20 cm, the accuracy is lower than that when the distance is 10 cm, as shown in the three-dimensional graph of FIG. For example, the combination with the objects of group C and group D is hardly detected. Therefore, in order to improve the determination accuracy of the contact state, it is important to take measures such as shortening the distance between the vibration generation unit 101 and the detection unit 105 or using a plurality of vibration generation units 101 and detection units 105. .
１０１…振動発生部、１０２…振動生成部、１０３…制御部、１０４…通信部、１０５…検出部、１０６…通信部、１０７…解析部、１０８…振動検出部、１１１…物体Ａ（第１の物体）、１１２…物体Ｂ（第２の物体）、１７１…振動パワー測定機能部、１７２…ノイズ除去機能部、１７３…振動区間検出機能部、１７４…判定機能部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Vibration generating part, 102 ... Vibration generating part, 103 ... Control part, 104 ... Communication part, 105 ... Detection part, 106 ... Communication part, 107 ... Analysis part, 108 ... Vibration detection part, 111 ... Object A (1st ,... Object B (second object), 171... Vibration power measurement function unit, 172... Noise removal function unit, 173.
Claims (4)
第２の物体に装着されて振動を測定する振動検出手段と、
振動を発生させることを示す予告を通知してから前記振動生成手段を制御して振動波を発生させる制御手段と、
前記予告の通知を受け付けて前記振動検出手段による振動の測定を開始させ、既定の時間内の前記振動検出手段による測定結果の中に、既定値以上のパワーの振動波を検出することで、前記第１の物体と前記第２の物体との接触を判定する解析手段と
を少なくとも備えることを特徴とする接触状態判定装置。 Vibration generating means mounted on the first object to generate a vibration wave;
Vibration detecting means mounted on the second object and measuring vibration;
Control means for generating a vibration wave by controlling the vibration generating means after notifying a notice indicating generation of vibration;
By receiving the notice of the advance notice and starting measurement of vibration by the vibration detection means, by detecting a vibration wave having a power of a predetermined value or more in the measurement result by the vibration detection means within a predetermined time, A contact state determination apparatus comprising at least analysis means for determining contact between the first object and the second object.
前記制御手段は、前記振動生成手段を識別する識別情報とともに前記予告を通知し、
前記解析手段は、通知された前記識別情報に対応して前記測定結果の中に既定値以上のパワーの振動波を検出する
ことを特徴とする接触状態判定装置。 The contact state determination device according to claim 1,
The control means notifies the advance notice together with identification information for identifying the vibration generating means,
The said analysis means detects the vibration wave of the power more than predetermined value in the said measurement result corresponding to the said identification information notified. The contact state determination apparatus characterized by the above-mentioned.
前記振動波の発生の既定時間前に第２の物体の振動測定を開始する第２ステップと、
既定の時間内の前記振動測定による結果の中に、既定値以上のパワーの振動波を検出することで、前記第１の物体と前記第２の物体との接触を判定する第３ステップと
を少なくとも備えることを特徴とする接触状態判定方法。 A first step of generating a vibration wave for the first object;
A second step of starting vibration measurement of a second object before a predetermined time of generation of the vibration wave;
A third step of determining contact between the first object and the second object by detecting a vibration wave having a power greater than or equal to a predetermined value in a result of the vibration measurement within a predetermined time; and A contact state determination method comprising: at least a contact state determination method.
前記振動を発生させる振動生成手段を識別する識別情報とともに前記予告を通知し、
前記解析手段は、通知された前記識別情報に対応して前記測定結果の中に既定値以上のパワーの振動波を検出する
ことを特徴とする接触状態判定方法。 In the contact state determination method according to claim 3,
Notifying the advance notice together with identification information for identifying vibration generating means for generating the vibration,
The said analysis means detects the vibration wave of the power more than predetermined value in the said measurement result corresponding to the said identification information notified. The contact state determination method characterized by the above-mentioned.
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|---|---|---|---|---|
| JP2011232121A (en) * | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Utsunomiya Univ | Visual force display, visual force science teaching material and science toy |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07260748A (en) * | 1994-03-22 | 1995-10-13 | Kawasaki Steel Corp | Detection method for defect in metal thin plate with ultrasonic wave |
| JPH07324976A (en) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Omron Corp | State-judging apparatus and method, sensor controller and sensing method, and inspecting system for object to be inspected |
| JPH08313497A (en) * | 1995-05-16 | 1996-11-29 | Chubu Electric Power Co Inc | Joint device |
| JPH0923116A (en) * | 1995-07-07 | 1997-01-21 | Icom Inc | Antenna and object detector using the antenna |
| JP2005114722A (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method and device for calibrating three-dimensional position |
| JP2005214913A (en) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Optex Co Ltd | Crime prevention sensor system with optical axis regulating function |
| JP2005321358A (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Mitsubishi Electric Corp | Adhesive state inspecting apparatus and method |
| JP2007187676A (en) * | 2007-03-09 | 2007-07-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Flow line measuring system |
| JP2008051516A (en) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Olympus Corp | Tactile sensor |
-
2008
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07260748A (en) * | 1994-03-22 | 1995-10-13 | Kawasaki Steel Corp | Detection method for defect in metal thin plate with ultrasonic wave |
| JPH07324976A (en) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Omron Corp | State-judging apparatus and method, sensor controller and sensing method, and inspecting system for object to be inspected |
| JPH08313497A (en) * | 1995-05-16 | 1996-11-29 | Chubu Electric Power Co Inc | Joint device |
| JPH0923116A (en) * | 1995-07-07 | 1997-01-21 | Icom Inc | Antenna and object detector using the antenna |
| JP2005114722A (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method and device for calibrating three-dimensional position |
| JP2005214913A (en) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Optex Co Ltd | Crime prevention sensor system with optical axis regulating function |
| JP2005321358A (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Mitsubishi Electric Corp | Adhesive state inspecting apparatus and method |
| JP2008051516A (en) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Olympus Corp | Tactile sensor |
| JP2007187676A (en) * | 2007-03-09 | 2007-07-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Flow line measuring system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011232121A (en) * | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Utsunomiya Univ | Visual force display, visual force science teaching material and science toy |
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