JP3538638B2 - ６軸力センサ及びこれを用いた６軸力の計測方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、６軸力それぞれの
力を分散して受けることができる機構を有する６軸力セ
ンサおよびこれを用いた軸力の計測方法に関し、例え
ば、ロボットの歩行着地時に脚部で発生する６軸力を測
定する６軸力センサおよびこれを用いた軸力の計測方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】６軸力とは、それぞれ直交した３軸
（ｘ，ｙ，ｚ）方向の並進力と、各軸周りのモーメント
とを表している。一般的な６軸力センサは、力の成分に
対して感度の異なる歪部を複数配置し、これら歪部の歪
量を歪ゲージによって測定して各軸力を計測している。
この中でも代表的な６軸力センサは、３組の平行平板状
の構造を直列に３つ組み合わせたものがある。これは、
力の成分に対する感度の異なる歪部を複数配置し、その
歪量を歪ゲージによって測定することにより、各軸力を
計測するという方法が用いられている。このように、歪
部を直列に組み合わせた構成では、全ての計測部に全て
の力がかかることとなる。そのため、非測定成分の力に
対する剛性を高くする必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな６軸力センサは、各軸力間の多成分の力が干渉する
という欠点を有する。

【０００４】そこで、本発明の他の目的は、各軸方向の
並進力および各軸周りのモーメントが干渉されないよう
に計測することができる、６軸力センサを提供すること
にある。

【０００５】また、本発明の他の目的は、それぞれ直交
した３軸方向にかかる並進力を測定し、これら並進力か
ら各軸周りのモーメントを算出し、６軸力を計測する方
法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、それぞれ直交した３軸方向の並進力と、これら３軸
周りのモーメントとを出力して物体が移動するときの反
力を計測する６軸力センサであって、ロッドの一端もし
くは両端に球体もしくは多面体が設けられた起歪体と、
前記球体もしくは多面体に前記３軸方向で接触し、それ
ぞれの軸方向に歪ゲージが設けられた検出部とからなる
計測部を具備し、前記起歪体に発生した応力が前記各検
出部に伝達され、前記歪ゲージを用いて前記３軸方向の
電気信号変化を検出し、各軸方向の並進力を測定する手
段と、これら並進力、並びにこれら並進力により導かれ
る各軸周りのモーメントを出力する手段とを備え、前記
反力を計測してなる。

【０００７】このような構成とすることにより、各軸方
向の並進力のみを測定することができるので、他の成分
に干渉されず、より正確な軸力を測定することができ
る。

【０００８】また、上記課題を解決するために、前記計
測部は、少なくとも３つ備えられており、これら計測部
は、一直線上にない。

【０００９】このような構成とすることにより、各軸方
向の並進力の合力、並びに各軸周りの合モーメントを計
測することができ、また、移動重心ＺＭＰ（Ｚｅｒｏ
Ｍｏｍｅｎｔ Ｐｏｉｎｔ）を測定することができる。

【００１０】さらに、上記課題を解決するために、前記
検出部は、少なくとも前記球体もしくは多面体と接触す
る部分が平坦となっており、前記球体もしくは多面体に
対して点接触されている。

【００１１】このような構成とすることにより、前記球
体もしくは多面体と検出部とが点接触されているので、
他の軸方向の並進力や各軸周りのモーメント成分の干渉
をより受けにくくすることができる。

【００１２】さらに、上記課題を解決するために、ロッ
ドの一端もしくは両端に球体もしくは多面体が設けられ
た起歪体と、各起歪体にそれぞれ接触され、それぞれ歪
ゲージを装着された直交した３軸の検出部とからなる、
少なくとも３つの計測部を備えた６軸力センサの６軸力
の計測方法は、前記起歪体に発生した応力が、前記３軸
方向の前記検出部に伝達される工程と、これら検出部に
装着された前記歪ゲージを用いて３軸方向の電気抵抗変
化を検出し、所定の操作を用いて各軸方向の並進力に変
換する工程と、これら並進力を用いて各軸周りのモーメ
ントを算出する工程とを具備する。

【００１３】このような方法とすることにより、各軸方
向の並進力の合力、及び各軸周りの合モーメントとの６
軸力を測定することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００１５】まず、第１の実施の形態について、図１な
いし３を用いて説明する。本発明の第１の実施の形態に
かかる６軸力センサの一部分（計測部１）の構成は、図
１に示されている。この６軸力センサの計測部１は、ロ
ッド２の先端に、好ましくはほぼ球形の球体３が設けら
れた起歪部４と、この球体３に対して点接触され、それ
ぞれ直交した３軸方向に設けられた、前記球体と接触す
る部分が少なくともほぼ平坦となっている検出部５，
６，７とを有する。この起歪部４は、荷重が入力される
と変形し、各検出部５，６，７へとこの変形による応力
が伝達される。また、これら検出部５，６，７には、そ
れぞれの軸方向の歪を測定することができる歪ゲージ
（図示せず）が設けられており、これら歪ゲージに伝達
された応力によって生じる各歪ゲージの電気抵抗値（電
気信号）の変化が、周知のブリッジ回路（図示せず）を
介して電圧値として出力される。これら出力は、所定の
処理回路（図示せず）などによって変換され、各軸方向
の並進力が出力される。以下、このような周知の変換技
術を所定の操作という。

【００１６】また、１００ｋｇｆ（約１ｋＮ）以上の力
に耐え得るように、起歪部の球体３としては、高炭素ク
ロム軸受け鋼、浸炭焼き入れ済のベアリング用の鋼球な
どで成形されることが好ましく、前記球体３と一体的に
形成されるか、適当な手段によって接続されたロッド２
としては、同様な剛性を有する鋼によって成形されるこ
とが好ましい。さらに、検出部５，６，７としては、球
体３と同様な表面固さを有するように処理された、例え
ばダイス鋼で成形されることが好ましい。

【００１７】これら鋼の表面硬さは、センサの上に載置
される、例えば、ロボットの体重の２ないし３倍程度の
力が加えられても、球体３および検出部５，６，７に窪
みや割れ、大きな変形などが生じないような硬さを有す
ることが好ましい。このような材料を用いることによっ
て、６軸力センサは、計測部の剛性が高くなるので、軽
量化、小型化を図りながらも、人間程度の重量に対し
て、あるいは歩行時の衝撃力に対して破壊されにくくな
る。

【００１８】さらに、球体３と検出部５，６，７との間
には、これらの間の滑りを良くするためのグリースが塗
布されていてもよい。また、起歪部の先端は、ほぼ球形
としたが、検出部と点接触するものであれば、ある定点
からの距離が一定とはならないような多少歪んだ球体も
しくは多面体でもよい。

【００１９】次に、このような計測部１を８つ（Ａない
しＤ、およびＯないしＲ）有する場合の６軸力センサを
図２および３を用いて説明する。例えば、人間型ロボッ
トの脚にこの６軸力センサを装着する場合、床から反力
を受ける足裏側に検出部を固定し、足首の関節側に起歪
部を固定することが好ましい。

【００２０】このような８つの計測部から構成された６
軸力センサを例として、６軸力を計測する。図２におい
て、計測部の配置は、正６面体であり、ロボットなどの
本体に対しては、例えば、正６面体の中心部で固定され
ているものとする。さらに、各計測部には、図２および
３に示されているように、それぞれ直交した３軸方向に
それぞれ（Ａｘ，−Ａｙ，Ａｚ）、（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂ
ｚ）、…、（−Ｒｘ，−Ｒｙ，−Ｒｚ）の力が与えられ
ているものとし、各検出部に設けられた各軸方向の歪を
計測する歪ゲージ（図示せず）を用い、さらに所定の操
作を施して各軸方向の並進力を測定する。従って、例え
ば、ｘ軸方向の並進力の合力Ｆｘは以下のように表され
る。

【００２１】Ｆｘ＝Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＋Ｄｘ−Ｏｘ−Ｐ
ｘ−Ｑｘ−Ｒｘ 同様にして、それぞれｙ軸方向、ｚ軸方向の合力Ｆｙ，
Ｆｚも表すことができる。

【００２２】また、それぞれ直交した３軸の中心から各
検出部までの距離をｒ、この中心と各検出部とを結んだ
直線と、これら検出部の受けている力の方向のなす角と
を例えばθ_Ａｚとすると、ｘ軸周りの合モーメントＭｘ
は、以下のように表される。

【００２３】Ｍｘ＝ｒＡｚｓｉｎθ_Ａｚ＋ｒＡｙｓｉｎ
θ_Ａｙ＋…＋ｒＲｚｓｉｎθ_Ｒｚ＋ｒＲｙｓｉｎθ_Ｒｙ 同様にして、それぞれｙ軸方向、ｚ軸周りの合モーメン
トＭｙ，Ｍｚも表すことができる。即ち、６軸力が計測
される。

【００２４】次に、第２の実施の形態について、図４な
いし１５を用いて説明する。この第２の実施の形態で
は、この６軸力センサを人間型ロボットの脚に装着する
ことによって、二足で歩行した場合に生じる床からの反
力を計測する６軸力センサのアプリケーションについて
記述する。

【００２５】まず、ロボットの体に対して、それぞれ直
交した３軸の前後方向をｘ軸方向、左右方向をｙ軸方
向、鉛直方向をｚ軸方向とする。また、各軸方向の並進
力の合力をそれぞれＦｘ，Ｆｙ，Ｆｚ、各軸周りの合モ
ーメントをそれぞれＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚとする。この場
合、ロボットの足が床につく際には、６軸力のうち、Ｆ
ｚ，Ｍｘ，Ｍｙが増加する。図４に示されているよう
に、４つの計測部をロボットの足裏と同じか、多少大き
な長方形の角付近に採ってロボットを支持する構造とし
て、Ｆｚの値に対するＭｘ，Ｍｙの誤差を小さくする。
このような構造とすると、６軸力センサの軽量化、小型
化を図ることが可能であるので薄く設計することができ
るため、人間型ロボットもしくは人間の歩行に対する床
からの反力の計測においても有利となる。

【００２６】図４および５は、ロボットに装着すること
ができる６軸力センサの構造を示している。図４の
（Ｂ）に示されているように、この６軸力センサ１０
は、ロボットの足裏に装着されるトッププレート１１
と、直立時および歩行時に床から反力（衝撃）を受ける
ボトムプレート１２とを有する。また、図４の（Ａ）に
おいては、内部の図示のために、このトッププレート１
１は外されている。図４の（Ａ）において、トッププレ
ート１１があると仮想し、このトッププレート１１の中
心をそれぞれ直交した３軸の中心とし、この中心に対し
て、図中、左右方向をｘ軸方向、上下方向をｙ軸方向、
紙面に対して垂直方向をｚ軸方向とする。さらに、この
トッププレート１１には、ｙ軸方向に延びて互いに離間
した２本の直方体の角材１３，１４が装着されている。
これら角材１３，１４の間には、これら角材１３，１４
の間の距離よりも少し長く、これら角材１３，１４をそ
れぞれ貫通してｘ軸方向に延びたロッド１５が中央に配
置され、このロッド１５は、両端がナット１６，１７で
留められて、角材１３，１４に固定されている。さら
に、これら角材１３，１４の間には、ｘ軸方向に延び、
互いに離間された２本のロッド１８，１９が配置されて
いる。これら２本のロッド１８，１９の断面は、円形と
なっており、前記角材１３，１４付近でテーパ状に広が
っている。また、これらロッド１８，１９が前記角材と
接触する部分は、ほぼ平坦に成形されている。さらに、
これらロッド１８，１９は、角材１３，１４を貫通して
延びており、これらロッド１８，１９の両端にはそれぞ
れ球体２０，２１，２２，２３が設けられている。

【００２７】また、ボトムプレート１２には、図５に示
されているような、ｙ，ｚ方向にのみ歪を与えることが
できる検出部となっている構造体２４，２５が設けられ
ている。特に、ｙ方向の歪を測定する歪ゲージ２６およ
びｚ方向の歪を測定する歪ゲージ２７は、図示されてい
るように装着されている。これら構造体２４，２５は、
前記球体２０，２１，２２，２３を覆うように設けられ
ており、これら球体２０，２１，２２，２３が、構造体
２４，２５に対して接触している。さらに、これら構造
体２４，２５の外方には、ｘ軸方向にのみ歪を与えるこ
とができ、この方向の歪を測定する歪ゲージ（図示せ
ず）が装着されている構造体２８，２９が設けられてい
る。

【００２８】また、この６軸力センサ１０は、第１の実
施の形態と同様に、１００ｋｇｆ（約１ｋＮ）以上の力
に耐え得るように、これら球体２０，２１，２２，２３
としては、高炭素クロム軸受け鋼、浸炭焼き入れ済のベ
アリング用の鋼球などで成形されることが好ましく、こ
れら球体２０，２１，２２，２３と一体的に形成される
か、適当な手段によって接続されたロッド１８，１９と
しては、同様な硬さおよび剛性を有する鋼によって成形
されることが好ましい。さらに、構造体２４，２５，２
８，２９としては、これら球体２０，２１，２２，２３
と同様な表面固さを有するように処理された、例えばダ
イス鋼で成形されることが好ましい。

【００２９】これら鋼の表面硬さは、センサの上に載置
されるロボットの体重の２ないし３倍程度の力が加えら
れても、これら球体２０，２１，２２，２３および構造
体２４，２５，２８，２９に窪みや割れ、大きな変形な
どが生じないような硬さを有することが好ましい。本実
施の形態においては、球体２０，２１，２２，２３は、
例えば、表面硬さＨ_ＲＣが６２ないし６７の高炭素クロ
ム軸受け鋼を用い、構造体２４，２５，２８，２９は、
表面硬さＨ_ＲＣが６５のダイス鋼を用いている。

【００３０】このような材料を用いることによって、６
軸力センサは、計測部の剛性が高くなるので、軽量化、
小型化を図りながらも、人間程度の重量に対して、ある
いは歩行時の衝撃に対して破壊されにくくなる。

【００３１】６軸力は、所定の荷重を入力することがで
きるフォースゲージ（図示せず）を用いて、例えば、図
６に示されているような６軸力センサ１０上の位置およ
び方向（Ｃｏｎｄ．１，Ｃｏｎｄ．２）に力を入力する
ことによって計測される。図中、Ｃｏｎｄ．１は、トッ
ププレート１１上であり、Ｃｏｎｄ．２は、計測部より
もやや上方のこの６軸力センサ１０の側部である。ま
ず、Ｃｏｎｄ．１の点にｚ軸方向下向きに図７に示され
ているような実線、破線、および点線となるように力を
入力した。この実線はＦｘ、破線はＦｙ、点線はＦｚを
表している。また、このような力に対するモーメント
は、所定の操作によって算出され、図８に示されている
ように、実線、破線、および点線として表されている。
この実線はＭｘ、破線はＭｙ、点線はＭｚを表してい
る。このフォースゲージを用いて入力された荷重に対す
る６軸力センサ１０の出力は、図７および８に示されて
いるようなプロットによって表されている。これら図に
示されているように、Ｆｚはフォースゲージによって入
力された荷重の増加に伴って増加したものの、Ｆｘ，Ｆ
ｙは、ほぼ０であった。また、所定の操作によって算出
された３軸周りのモーメントは、Ｍｘ，Ｍｙが荷重に応
じて増加したが、Ｍｚは、ほぼ０であった。これら測定
した値は、フォースゲージを用いて入力された力と良く
一致（平均誤差は、Ｆｚ＝０．５６ｋｇｆ（約５．４９
Ｎ），Ｍｘ＝０．０８０ｋｇｆ・ｍ（約０．７８５Ｎ・
ｍ），Ｍｙ＝０．０３８ｋｇｆ・ｍ（約０．３７３Ｎ・
ｍ））しているので、この６軸力センサ１０は、所望の
６軸力を計測している。

【００３２】また、図６に示されているＣｏｎｄ．２の
点に、ｙ軸正の方向に図９の実線、破線、および点線と
なるように力を入力した。この実線はＦｘ、破線はＦ
ｙ、点線はＦｚを表している。また、このような力に対
するモーメントは、所定の操作によって算出され、図１
０に示されているように、実線、破線、および点線とし
て表されている。この実線はＭｘ、破線はＭｙ、点線は
Ｍｚを表している。このフォースゲージを用いて入力さ
れた荷重に対する６軸力センサ１０の出力は、図９およ
び１０に示されているようなプロットによって表されて
いる。これら図示されているように、Ｆｙはフォースゲ
ージによって入力された荷重の増加に伴って増加したも
のの、Ｆｘ，Ｆｚは、ほぼ０であった。また、所定の操
作によって算出された３軸周りのモーメントは、Ｍｚ，
Ｍｚが荷重に応じて増加したが、Ｍｙは、ほぼ０であっ
た。これら測定した値は、フォースゲージを用いて入力
された力と良く一致（平均誤差は、Ｆｙ＝０．２６ｋｇ
ｆ（約２．５５Ｎ），Ｍｘ＝０．０５４ｋｇｆ・ｍ（約
０．５３０Ｎ・ｍ），Ｍｚ＝０．１２８ｋｇｆ・ｍ（約
１．２６Ｎ・ｍ））しているので、この６軸力センサ１
０は、所望の軸力を計測している。即ち、この６軸力セ
ンサ１０は、目的とする各軸方向の並進力のみ測定し、
他の軸方向の並進力や各軸周りのモーメントの干渉をほ
とんど受けないことが示されている。

【００３３】さらに、図１１に示されているように、こ
の６軸力センサ１０のトッププレート１１に３×４の格
子を仮想した。この格子の各点にフォースゲージを用い
て入力した力の大きさと、このセンサ１０を用いて計算
された移動重心ＺＭＰの位置との平均誤差は、例えば、
図１２（図１１中、最も左上の格子点に力を入力した）
に示されているように、この６軸力センサ１０にかかる
力が小さいときには、非常に大きな誤差が生じたが、人
間程度の体重に近くなるように、このセンサ１０にかか
る力が大きくなったときには、ＺＭＰ位置の誤差は小さ
くなり、数ｍｍ程度に抑えられ得る。図１１に示されて
いるように、この６軸力センサ１０のトッププレート１
１の格子点に１０ｋｇｆ（約０．１ｋＮ）以上の力を入
力された場合のＺＭＰ位置の誤差は、小さく抑えられ
る。

【００３４】これらＺＭＰ位置の変化を計測するため
に、４つの計測部を有する６軸力センサを示したが、こ
れら計測部が一直線上に配置されていなければ、これら
計測部は少なくとも３つあればよく、足裏のＺＭＰ位置
を計測することができるように配置されていることが好
ましい。

【００３５】次に、この６軸力センサ１０を用いて実際
の人間型ロボットを用いる代わりに、人間の歩行に対す
る軸力を計測し、さらにこの歩行によって移動するＺＭ
Ｐを測定する。ここで人間の前向き方向は、ｘ軸の負の
方向である。約１．６秒周期の歩行による各軸方向の並
進力の測定結果を図１３に示し、各軸周りのモーメント
の測定結果を図１４に示している。ここで、図１３中の
実線はＦｘ、破線はＦｙ、点線はＦｚを表している。ま
た、図１４中の実線はＭｘ、破線はＭｙ、点線はＭｚを
表している。図１３に示されているように、Ｆｚは、最
大約６５ないし７０ｋｇｆ（約０．６３ないし０．６９
ｋＮ）の荷重がかけられている。図１４に示されている
ように、Ｍｙ，Ｍｚは、負から正の値に、Ｍｘは、正か
ら負の値に変化しており、また、Ｍｙは、Ｍｘ，Ｍｚに
比べて非常に大きなモーメントを有する。

【００３６】また、図１５には、各軸の並進力、および
各軸周りのモーメントの測定結果と、これら並進力およ
びモーメントが生じた時刻と同時刻に生じていた計算さ
れたＺＭＰ位置とを示している。ここで、実線はｘ軸方
向のＺＭＰ位置の変化を表し、破線はｙ軸方向のＺＭＰ
位置の変化を表している。このＺＭＰは、片足支持時に
後ろから前に、および右から左に向かって移動している
ことが示されている。この６軸力センサ１０は、このよ
うにＺＭＰを測定することができるので、ロボットの重
心を逐一把握することができ、歩行の安定化に役立ち得
る。

【００３７】さらに、本実施の形態によれば、人間もし
くは人間程度の重量を有するロボットの歩行着地時にか
かる荷重や衝撃にも破壊されることなく、６軸力および
ＺＭＰを計測することが可能である。

【００３８】また、この６軸力センサをロボットの代わ
りに人間の足に装着して試したが、この６軸力センサを
ロボットの手や関節などに使用してもよく、また、床な
どに埋め込んだり、並べたりすることによって、ある程
度の重量を有する人間、ロボット、もしくは他の生命体
の歩行着地時にかかる力（６軸力）を計測することも可
能である。

【００３９】さらに、これら実施の形態では、このセン
サを床からの反力を測定するものとして記述したが、そ
の他、反力がかかる状態であれば、これら実施の形態に
限定されるものではない。

【００４０】これまで、いくつかの実施の形態について
図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上
述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる計
測部を示す図である。

【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる、
それぞれ直交した３軸方向に並進力を有する、８つの計
測部が設けられた６軸力センサの概略を示す斜視図であ
る。

【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる、
図２を側方から見た図である。

【図４】図４の（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第２の
実施の形態にかかる、床からの反力を計測する６軸力セ
ンサの上面および正面の概略を示す図である。

【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる、
ｙ，ｚ方向にのみ歪を与え、これらを計測する構造体を
示す図である。

【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態にかかる、
６軸力センサの性能を調べるためのフォースゲージの入
力位置および方向を示す図である。

【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態にかかる、
図６に示すＣｏｎｄ．１に力を入力した場合の各軸方向
の並進力を測定した図である。

【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態にかかる、
図６に示すＣｏｎｄ．１に力を入力した場合の各軸周り
のモーメントを測定した図である。

【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態にかかる、
図６に示すＣｏｎｄ．２に力を入力した場合の各軸方向
の並進力を測定した図である。

【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態にかか
る、図６に示すＣｏｎｄ．２に力を入力した場合の各軸
周りのモーメントを測定した図である。

【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態にかか
る、各格子点に入力した力に対するＺＭＰの移動経路を
示す図である。

【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態にかか
る、格子点に所定の力を入力したときのＺＭＰの誤差を
示すグラフである。

【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態にかか
る、人間が歩行したときの時間軸に対する６軸力センサ
に入力された各軸方向の並進力を示すグラフである。

【図１４】図１４は、本発明の第２の実施の形態にかか
る、人間が歩行したときの時間軸に対する６軸力センサ
で測定された各軸周りのモーメントを示すグラフであ
る。

【図１５】図１５は、本発明の第２の実施の形態にかか
る、人間が歩行したときの時間軸に対するＺＭＰ位置の
変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１…計測部、２…ロッド、３…球体、４…起歪部、５，
６，７…検出部、１０…６軸力センサ、１１…トッププ
レート、１２…ボトムプレート、１３，１４…角材、１
５…ロッド、１６，１７…ナット、１８，１９…ロッ
ド、２０，２１，２２，２３…球体、２４，２５…構造
体、２６，２７…歪ゲージ、２８，２９…構造体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−52731（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−248059（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−27133（ＪＰ，Ａ) 特表 平11−511244（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 5/16 B25J 19/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ直交した３軸方向の並進力と、
   これら３軸周りのモーメントとを出力して物体が移動す
   るときの環境との間に働く反力を計測する６軸力センサ
   であって、 ロッドの一端もしくは両端に球体もしくは多面体が設け
   られた起歪体と、前記球体もしくは多面体に前記３軸方
   向で接触し、それぞれの軸方向に歪ゲージが設けられた
   検出部とからなる計測部を具備し、 前記起歪体に発生した応力が前記各検出部に伝達され、
   前記歪ゲージを用いて前記３軸方向の電気信号変化を検
   出し、各軸方向の並進力を測定する手段と、これら並進
   力、並びにこれら並進力により導かれる各軸周りのモー
   メントを出力する手段とを備え、前記反力を計測してな
   る６軸力センサ。
2. 【請求項２】 前記計測部は、少なくとも３つ備えられ
   ており、これら計測部は、一直線上にない請求項１に記
   載の６軸力センサ。
3. 【請求項３】 前記検出部は、少なくとも前記球体もし
   くは多面体と接触する部分が平坦となっており、前記球
   体もしくは多面体に対して点接触されている請求項１も
   しくは２に記載の６軸力センサ。
4. 【請求項４】 ロッドの一端もしくは両端に球体もしく
   は多面体が設けられた起歪体と、各起歪体にそれぞれ接
   触され、それぞれ歪ゲージを装着された直交した３軸方
   向に設けられた検出部とからなる、少なくとも３つの計
   測部を備えた６軸力センサを用いた６軸力の計測方法で
   あって、 前記起歪体に発生した応力が、前記３軸方向の前記検出
   部に伝達される工程と、 これら検出部に装着された前記歪ゲージを用いて前記３
   軸方向の電気抵抗変化を検出し、各軸方向の並進力に変
   換する工程と、 これら並進力を用いて各軸周りのモーメントを算出する
   工程とを具備して６軸力を計測する６軸力の計測方法。