JP2012141255A5 - - Google Patents
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Claims (14)
前記基板上に設けられた複数の超音波素子と、
前記複数の超音波素子上に配置される弾性変形可能な弾性膜と、
前記弾性膜の内部に設けられ、超音波を反射可能な超音波反射体と、
を備え、
前記超音波反射体は、前記超音波素子に対向する素子対向面を、前記複数の超音波素子の各々に対応して複数有する
ことを特徴とする超音波センサー。 A substrate,
A plurality of ultrasonic elements provided on the substrate;
An elastically deformable elastic film disposed on the plurality of ultrasonic elements;
An ultrasonic reflector provided inside the elastic film and capable of reflecting ultrasonic waves;
With
The ultrasonic sensor, wherein the ultrasonic reflector has a plurality of element facing surfaces facing the ultrasonic elements corresponding to each of the plurality of ultrasonic elements.
前記基板の表面に沿う一軸をＸ軸とし、前記基板の表面に沿いＸ軸に直交する方向をＹ軸、およびＸ軸とＹ軸に直交する方向をＺ軸とした際に、
前記超音波反射体は、
前記基板に最も近い位置に位置する頂部と、
前記頂部からＸ軸における＋Ｘ方向に連続して設けられる第一素子対向面と、
前記頂部からＸ軸における−Ｘ方向に連続して設けられる第二素子対向面と、
を有し、
前記第一素子対向面は、Ｙ軸に対して平行な直線と、ＸＺ平面で＋Ｘ方向に向かうに従って前記基板から離れる第一傾斜角度で傾斜した直線と、で規定される平面であり、
前記第二素子対向面は、Ｙ軸に対して平行な直線と、ＸＺ平面で−Ｘ方向に向かうに従って前記基板から離れる第二傾斜角度で傾斜した直線と、で規定される平面であり、
前記基板上には、前記第一素子対向面に対向する第一超音波素子、および前記第二素子対向面に対向する第二超音波素子がＸ軸に沿って配設されている
ことを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to claim 1,
When an axis along the surface of the substrate is an X axis, a direction perpendicular to the X axis along the surface of the substrate is a Y axis, and a direction perpendicular to the X axis and the Y axis is a Z axis ,
The ultrasonic reflector is
A top located closest to the substrate;
A first element facing surface provided continuously from the top in the + X direction on the X axis;
A second element facing surface provided continuously from the top in the -X direction on the X axis;
Have
The first element facing surface is a plane defined by a straight line parallel to the Y-axis and a straight line inclined at a first inclination angle that moves away from the substrate toward the + X direction on the XZ plane,
The second element facing surface is a plane defined by a straight line parallel to the Y-axis and a straight line inclined at a second inclination angle that moves away from the substrate toward the −X direction on the XZ plane,
A first ultrasonic element facing the first element facing surface and a second ultrasonic element facing the second element facing surface are disposed along the X-axis on the substrate. Ultrasonic sensor.
前記第一傾斜角度および前記第二傾斜角度は、Ｘ軸に対して４５度である
ことを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to claim 2,
The ultrasonic sensor, wherein the first inclination angle and the second inclination angle are 45 degrees with respect to the X axis.
前記超音波反射体は、
前記頂部からＹ軸における＋Ｙ方向に連続して設けられる第三素子対向面と、
前記頂部からＹ軸における−Ｙ方向に連続して設けられる第四素子対向面と、
を有し、
前記第三素子対向面は、Ｘ軸に対して平行な直線と、ＹＺ平面で＋Ｙ方向に向かうに従って前記基板から離れる第三傾斜角度で傾斜した直線と、で規定される平面であり、
前記第四素子対向面は、Ｘ軸に対して平行な直線と、ＹＺ平面で−Ｙ方向に向かうに従って前記基板から離れる第四傾斜角度で傾斜した直線と、で規定される平面であり、
前記基板上には、前記第三素子対向面に対向する第三超音波素子、および前記第四素子対向面に対向する第四超音波素子がＹ軸に沿って配設されている
ことを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to claim 2 or 3,
The ultrasonic reflector is
A third element facing surface provided continuously from the top in the + Y direction on the Y axis;
A fourth element facing surface provided continuously from the top in the -Y direction on the Y axis;
Have
The third element facing surface is a plane defined by a straight line parallel to the X-axis and a straight line inclined at a third inclination angle that moves away from the substrate toward the + Y direction on the YZ plane,
The fourth element facing surface is a plane defined by a straight line that is parallel to the X axis and a straight line that is inclined at a fourth inclination angle away from the substrate as it goes in the -Y direction on the YZ plane,
A third ultrasonic element facing the third element facing surface and a fourth ultrasonic element facing the fourth element facing surface are arranged along the Y axis on the substrate. Ultrasonic sensor.
前記第三傾斜角度および前記第四傾斜角度は、Ｙ軸に対して４５度である
ことを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to claim 4,
The ultrasonic sensor, wherein the third inclination angle and the fourth inclination angle are 45 degrees with respect to the Y axis.
前記頂部は、前記基板の表面に対して平行な第五素子対向面であり、
前記基板上には、前記第五素子対向面に対向する第五超音波素子が配設されている
ことを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to any one of claims 2 to 5,
The top is a fifth element facing surface parallel to the surface of the substrate;
An ultrasonic sensor, wherein a fifth ultrasonic element facing the fifth element facing surface is disposed on the substrate.
前記超音波反射体は、四角錐台形状である
ことを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to claim 6,
The ultrasonic reflector has a quadrangular frustum shape.
前記基板上には、
前記弾性膜、前記超音波反射体、および前記超音波反射体の複数の前記素子対向面に対向する複数の前記超音波素子により構成されたセンサー本体が複数アレイ状に配置された ことを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to any one of claims 1 to 7,
On the substrate,
A plurality of sensor bodies configured by the elastic film, the ultrasonic reflector, and a plurality of the ultrasonic elements facing the plurality of element facing surfaces of the ultrasonic reflector are arranged in a plurality of arrays. Ultrasonic sensor to do.
前記基板上の隣り合う前記センサー本体の間には、空気中に超音波を発信するとともに、接触物にて反射された超音波を受信する近接検出用超音波素子が設けられた
ことを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to claim 8, wherein
A proximity detection ultrasonic element for transmitting ultrasonic waves in the air and receiving ultrasonic waves reflected by a contact object is provided between adjacent sensor bodies on the substrate. Ultrasonic sensor to do.
前記超音波センサーの各超音波素子の超音波の発信および受信を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする触覚センサー。 The ultrasonic sensor according to any one of claims 1 to 9,
A control unit that controls transmission and reception of ultrasonic waves of each ultrasonic element of the ultrasonic sensor;
A tactile sensor characterized by comprising:
前記制御部は、
前記超音波素子から超音波を発信させる超音波発信制御部と、
前記超音波素子の超音波の発信タイミングから、前記超音波反射体により反射された超音波が前記超音波素子により受信される受信タイミングまでの時間を計測する時間計測部と、
前記時間計測部により計測された時間に基づいて、前記超音波反射体の移動量および移動方向を算出する移動量算出部と、
を備えたことを特徴とする触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 10,
The controller is
An ultrasonic transmission control unit for transmitting ultrasonic waves from the ultrasonic element;
A time measuring unit for measuring a time from an ultrasonic wave transmission timing of the ultrasonic element to a reception timing at which the ultrasonic wave reflected by the ultrasonic reflector is received by the ultrasonic element;
Based on the time measured by the time measuring unit, a moving amount calculating unit that calculates a moving amount and a moving direction of the ultrasonic reflector,
A tactile sensor characterized by comprising:
前記制御部は、
前記移動量算出部により算出された前記超音波反射体の移動量および移動方向と、前記弾性膜のヤング率とに基づいて、前記弾性膜に作用する応力を算出する応力算出部を備える
ことを特徴とする触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 11.
The controller is
A stress calculating unit that calculates a stress acting on the elastic film based on the moving amount and moving direction of the ultrasonic reflector calculated by the moving amount calculating unit and the Young's modulus of the elastic film; Features tactile sensor.
前記超音波センサーは、前記基板上に、前記弾性膜、前記超音波反射体、および前記超音波反射体の複数の前記素子対向面に対向する複数の前記超音波素子が配置されて構成されたセンサー本体を複数備えるとともに、前記複数のセンサー本体がアレイ状に配置されて構成され、
当該触覚センサーは、
前記弾性膜に作用する応力に対する、前記弾性膜に接触した接触物の状態が記録された相関データを記憶する記憶部と、
前記応力算出部により算出された前記応力と、前記相関データに基づいて、前記接触物の状態を判別する接触物判別部と、
を備えたことを特徴とする触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 12,
The ultrasonic sensor is configured such that the elastic film, the ultrasonic reflector, and a plurality of the ultrasonic elements facing the element facing surfaces of the ultrasonic reflector are arranged on the substrate. A plurality of sensor bodies are provided, and the plurality of sensor bodies are arranged in an array.
The tactile sensor
A storage unit for storing correlation data in which a state of a contact object in contact with the elastic film is recorded with respect to stress acting on the elastic film;
A contact object determination unit that determines the state of the contact object based on the stress calculated by the stress calculation unit and the correlation data;
A tactile sensor characterized by comprising:
前記対象物を把持するとともに、前記対象物に接触する接触面に前記触覚センサーが設けられる少なくとも一対の把持アームと、
前記触覚センサーから出力される信号に基づいて、前記対象物のすべり状態を検出する把持検出手段と、
前記すべり状態に基づいて、前記把持アームの駆動を制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする把持装置。 A gripping device comprising the tactile sensor according to any one of claims 10 to 13, and gripping an object,
At least a pair of gripping arms that grips the object and is provided with the tactile sensor on a contact surface that contacts the object;
Grip detection means for detecting a slip state of the object based on a signal output from the tactile sensor;
Drive control means for controlling the drive of the gripping arm based on the sliding state;
A gripping device comprising:
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2011000976A JP5678669B2 (en) | 2011-01-06 | 2011-01-06 | Ultrasonic sensor, tactile sensor, and gripping device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011000976A JP5678669B2 (en) | 2011-01-06 | 2011-01-06 | Ultrasonic sensor, tactile sensor, and gripping device |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012141255A JP2012141255A (en) | 2012-07-26 |
| JP2012141255A5 true JP2012141255A5 (en) | 2014-02-06 |
| JP5678669B2 JP5678669B2 (en) | 2015-03-04 |
Family
ID=46677677
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2011000976A Active JP5678669B2 (en) | 2011-01-06 | 2011-01-06 | Ultrasonic sensor, tactile sensor, and gripping device |
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| JP7260697B2 (en) | 2017-09-26 | 2023-04-18 | トヨタ リサーチ インスティテュート，インコーポレイティド | Deformable sensor and method for contacting an object to detect pose and force |
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2011
- 2011-01-06 JP JP2011000976A patent/JP5678669B2/en active Active
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