JP6308605B1 - 力覚センサ - Google Patents
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Abstract
Description
Z軸方向から見て原点Oを取り囲むように配置され、力ないしモーメントの作用によって弾性変形を生じる環状の変形体と、
前記変形体に生じる弾性変形に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、を備え、
前記変形体は、XYZ三次元座標系に対して固定された2つの固定部と、当該変形体の周方向において前記固定部と交互に位置付けられ、力ないしモーメントの作用を受ける、2つの受力部と、当該変形体の周方向において隣接する前記固定部と前記受力部との間に位置付けられた4つの変形部と、を有し、
各変形部は、Z軸方向に膨出した湾曲部を有し、
前記検出回路は、前記湾曲部に生じる弾性変形に基づいて、前記電気信号を出力するようになっている。
力ないしモーメントの作用によって、前記固定部に対して相対移動する受力体と、を更に備え、
前記変形体の前記固定部は、前記固定体に接続され、
前記変形体の前記受力部は、前記受力体に接続されている
というように構成されていても良い。
前記2つの受力部は、Z軸方向から見て、前記変形体がY軸と重なる部位にX軸に関して対称的に配置されていて良い。
前記検出回路は、各湾曲部に1つずつ配置された合計4つの変位電極と、これらの変位電極に対向配置され、前記固定部に固定された固定電極と、を有し、
各変位電極と前記固定電極とは、4組の容量素子を構成し、
前記検出回路は、前記4組の容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す電気信号を出力するようになっていて良い。
前記4つの変位電極は、それぞれ、対応する前記変形体側支持体によって支持されていて良い。
前記変形体側支持体は、それぞれ、Z軸方向から見て、当該変形体側支持体が接続された前記湾曲部の前記検出部位に重なるように配置された梁と、この梁の一端を前記検出部位とは異なる位置において前記湾曲部に接続する接続体と、を有し、
前記変位電極は、それぞれ、対応する前記変形体側支持体の前記梁によって支持されている
というように構成されていても良い。
前記検出回路は、各湾曲部に2つずつ配置された合計8つの変位電極と、これらの変位電極に対向配置され、前記固定部に固定された固定電極と、を有し、
前記変位電極と前記固定電極とは、8組の容量素子を構成し、
前記検出回路は、
前記変形体の各湾曲部に2つずつ配置された容量素子から各1つを選択した合計4つの容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す第1電気信号を出力し、且つ、残りの各1つを選択した合計4つの容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す第2電気信号を出力し、
前記第1電気信号及び前記第2電気信号に基づいて、前記力覚センサが正常に機能しているか否かを判定するようになっている。
前記検出回路は、前記第1湾曲部及び前記第2湾曲部に1つずつ配置された合計8つの変位電極と、これらの変位電極に対向配置され、前記固定部に固定された固定電極と、を有し、
各変位電極と前記固定電極とは、8組の容量素子を構成し、
前記検出回路は、
前記第1湾曲部に配置された4つの容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す第1電気信号を出力し、且つ、前記第2湾曲部に配置された4つの容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す第2電気信号を出力し、
前記第1電気信号と前記第2電気信号との比率の変化に基づいて、前記力覚センサが正常に機能しているか否かを判定するようになっていて良い。
前記力覚センサが正常に機能している状態における前記第1電気信号と前記第2電気信号との比率を基準比率として記憶しており、
前記第1電気信号と前記第2電気信号との比率と、前記基準比率と、の差、に基づいて前記力覚センサが正常に機能しているか否かを判定するようになっていて良い。
XY平面の第1象限に配置された2つの前記変位電極は、正のV軸に関して対称的に配置されており、
XY平面の第2象限に配置された2つの前記変位電極は、正のW軸に関して対称的に配置されており、
XY平面の第3象限に配置された2つの前記変位電極は、負のV軸に関して対称的に配置されており、
XY平面の第4象限に配置された2つの前記変位電極は、負のW軸に関して対称的に配置されていて良い。
XYZ三次元座標系に対して固定された円形の固定体と、
前記固定体を取り囲むと共に当該固定体に接続され、力ないしモーメントの作用により弾性変形を生じる円環状の変形体と、
前記変形体を取り囲むと共に当該変形体に接続され、力ないしモーメントの作用により前記固定体に対して相対移動する円環状の受力体と、
前記変形体に生じる弾性変形に基づいて、前記受力体に作用した力ないしモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、を備え、
前記固定体、前記変形体及び前記受力体は、互いに同心であるように配置され、
前記受力体のZ軸正側の端面のZ座標値は、前記変形体のZ軸正側の端面のZ座標値よりも大きく、
前記固定体のZ軸負側の端面のZ座標値は、前記変形体のZ軸負側の端面のZ座標値よりも小さく、
前記変形体は、前記固定体に接続された2つの固定部と、前記受力体に接続され、当該変形体の周方向において前記固定部と交互に位置付けられた2つの受力部と、隣接する前記固定部と前記受力部との間に位置付けられた4つの変形部と、を有している。
前記検出回路は、前記湾曲部に生じる弾性変形に基づいて、前記電気信号を出力するようになっていて良い。
前記検出回路は、前記湾曲部に生じる弾性変形に基づいて、前記電気信号を出力するようになっていても良い。
前記2つの受力部は、Z軸方向から見て、前記変形体がY軸と重なる部位にX軸に関して対称的に配置されていて良い。
以下に、添付の図面を参照して、本発明の第1の実施の形態による力覚センサについて詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態による力覚センサの基本構造1を示す概略斜視図であり、図2は、図1の基本構造1を示す概略平面図であり、図3は、図2の[3]−[3]線断面図である。図2においては、左右方向にX軸が、上下方向にY軸が、奥行き方向にZ軸が、それぞれ定められている。本明細書では、Z軸正方向を上方向と呼び、Z軸負方向を下方向と呼ぶこととする。また、本明細書では、X軸正まわりとは、右ねじをX軸正方向に前進させるために当該右ねじを回転させる回転方向を意味し、X軸負まわりとは、その逆の回転方向を意味することとする。このような回転方向の規定の仕方は、Y軸まわり及びZ軸まわりについても、同様とする。
次に、このような基本構造1の作用について説明する。
図4は、図1の基本構造1に対してX軸正まわりのモーメント+Mxが作用したときに、各湾曲部45c〜48cに生じる弾性変形を説明するための概略平面図である。また、図5は、図4の概略断面図である。図5(a)は、図4の[5a]−[5a]線断面図であり、図5(b)は、図4の[5b]−[5b]線断面図である。なお、図4及び図5において、黒塗りの太い矢印は、作用する力ないしモーメントを示しており、白抜きの太い矢印は、検出部位A1〜A4の変位の方向を示している。このことは、他の図においても同様である。
図6は、図1の基本構造1に対してY軸正まわりのモーメント+Myが作用したときに、各湾曲部45c〜48cに生じる弾性変形を説明するための概略平面図である。また、図7は、図6の概略断面図である。図7(a)は、図6の[7a]−[7a]線断面図であり、図7(b)は、図6の[7b]−[7b]線断面図である。
図8は、図1の基本構造1に対してZ軸正まわりのモーメント+Mzが作用したときに、各湾曲部45c〜48cに生じる弾性変形を説明するための概略平面図である。また、図9は、図8の概略断面図である。図9(a)は、図8の[9a]−[9a]線断面図であり、図9(b)は、図8の[9b]−[9b]線断面図である。
次に、図10は、図1の基本構造1に対してZ軸正方向の力+Fzが作用したときに、各湾曲部45c〜48cに生じる弾性変形を説明するための概略平面図である。また、図11は、図10の概略断面図である。図11(a)は、図10の[11a]−[11a]線断面図であり、図11(b)は、図10の[11b]−[11b]線断面図である。
(1−3−1. 力覚センサの構成)
§1−1.及び§1−2.において詳述した基本構造1は、容量素子型の力覚センサ1cとして好適に使用することができる。ここでは、このような力覚センサ1cについて、以下詳細に説明する。
次に、図14は、図12の力覚センサ1cに対して、力ないしモーメントが作用した時に各容量素子C1〜C4に生じる静電容量値の変動を示す図表である。
次に、本実施の形態による力覚センサ1cに対して、Y軸正まわりのモーメント+Myが作用すると、§1−2−2にて説明した各検出部位A1〜A4の挙動から理解されるように、第1容量素子C1及び第4容量素子C4を構成する電極間の離間距離が、共に減少する。このため、第1容量素子C1及び第4容量素子C4の静電容量値は、共に増大する。他方、第2容量素子C2及び第3容量素子C3を構成する電極間の離間距離は、共に増大する。このため、第2容量素子C2及び第3容量素子C3の静電容量値は、共に減少する。各容量素子C1〜C4の静電容量値の変動は、図14の「My」の欄に纏めて示されている。なお、力覚センサ1cにY軸負まわりのモーメント−Myが作用すると、各容量素子C1〜C4の静電容量値の変動は、上述した変動とは逆になる(図14のMyの欄に示す符号が全て逆になる)。
次に、本実施の形態による力覚センサ1cに対して、Z軸正まわりのモーメント+Mzが作用すると、§1−2−3にて説明した各検出部位A1〜A4の挙動から理解されるように、第1容量素子C1及び第3容量素子C3を構成する電極間の離間距離は、共に増大する。このため、第1容量素子C1及び第3容量素子C3の静電容量値は、共に減少する。他方、第2容量素子C2及び第4容量素子C4を構成する電極間の離間距離は、共に減少する。このため、第2容量素子C2及び第4容量素子C4の静電容量値は、共に増大する。各容量素子C1〜C4の静電容量値の変動は、図14の「Mz」の欄に纏めて示されている。なお、力覚センサ1cにZ軸負まわりのモーメント−Mzが作用すると、各容量素子C1〜C4の静電容量値の変動は、上述した変動とは逆になる(図14のMzの欄に示す符号が全て逆になる)。
次に、本実施の形態による力覚センサ1cに対して、Z軸正方向の力+Fzが作用すると、§1−2−4にて説明した各検出部位A1〜A4の挙動から理解されるように、各容量素子C1〜C4を構成する電極間の離間距離は、全て増大する。このため、容量素子C1〜C4の静電容量値は、全て減少する。各容量素子C1〜C4の静電容量値の変動は、図14の「Fz」の欄に纏めて示されている。なお、力覚センサ1cにZ軸負方向の力−Fzが作用すると、各容量素子C1〜C4の静電容量値の変動は、上述した変動とは逆になる(図14のFzの欄に示す符号が全て逆になる)。
以上のような容量素子C1〜C4の静電容量値の変動に鑑み、検出回路50は、次の[式1]を用いて力覚センサ1cに作用したモーメントMx、My、Mz及び力Fzを算出する。[式1]において、C1〜C4は、第1〜第4容量素子C1〜C4の静電容量値の変動量を示している。
[式1]
Mx=−C1−C2+C3+C4
My=C1−C2−C3+C4
Mz=−C1+C2−C3+C4
Fz=−(C1+C2+C3+C4)
なお、力覚センサ1cに作用した力ないしモーメントが負方向である場合には、左辺のMx、My、Mz及びFzに代えて、−Mx、−My、−Mz及び−Fzとすれば良い。
< 2−1. 構成>
次に、本発明の第2の実施の形態による力覚センサ201cについて説明する。
(2−2−1. 第1容量素子C1の静電容量値の変動)
本実施の形態による力覚センサ201cに対して力ないしモーメントが作用したときに、各容量素子C1〜C4に生じる静電容量値の変動について検討する。ここでは、まず第1容量素子C1の静電容量値の変動について、図18乃至図21を参照して説明する。
次に、第2容量素子C2の静電容量値の変動について、図22乃至図25を参照して説明する。
本実施の形態による力覚センサ201cは、Y座標が正である部分(図16参照)とY座標が負である部分(図17参照)とが対称的な構造となっている。このため、第3容量素子C3及び第4容量素子C4の静電容量値の変動については、§2−2−1及び§2−2−2の説明に基づいて、類推的に次のように理解され得る。
< 3−1. 構成 >
次に、本発明の第3の実施の形態による力覚センサ301cについて説明する。
次に、図29は、図26の力覚センサ301cに対して、力ないしモーメントが作用した時に各容量素子C11〜C24に生じる静電容量値の変動を示す図表である。この図表において、「+」は、容量素子の静電容量値が増大することを示しており、「−」は、容量素子の静電容量値が減少することを示している。
[式2]
Mx1=−C11−C21+C31+C41
My1=C11−C21−C31+C41
Mz1=−C11+C21−C31+C41
Fz1=−(C11+C21+C31+C41)
この[式2]は、各湾曲部45c〜48cに配置されている各2つの容量素子のうち、Z軸正方向から見て(上方から見て)、変形体40の右回りの方向により進んでいる方の容量素子を用いて、作用した力ないしモーメントを計測するための式である。
[式3]
Mx2=−C12−C22+C32+C42
My2=C12−C22−C32+C42
Mz2=−C12+C22−C32+C42
Fz2=−(C12+C22+C32+C42)
この[式3]は、各湾曲部45c〜48cに配置されている各2つの容量素子のうち、Z軸正方向から見て(上方から見て)、変形体40の左回りの方向により進んでいる方の容量素子を用いて、作用した力ないしモーメントを計測するための式である。
本実施の形態による力覚センサ301cは、単一の力覚センサ301cによって、故障診断を行うことが可能である。ここでは、その診断方法について説明する。
[式4]
Mx1=Mx2
My1=My2
Mz1=Mz2
Fz1=Fz2
[式5]
|Mx1−Mx2|≦Cmx 且つ
|My1−My2|≦Cmy 且つ
|Mz1−Mz2|≦Cmz 且つ
|Fz1−Fz2|≦Cfz
[式6]
|Mx1−Mx2|>Cmx または
|My1−My2|>Cmy または
|Mz1−Mz2|>Cmz または
|Fz1−Fz2|>Cfz
< 4−1. 構成 >
次に、本発明の第4の実施の形態による力覚センサ401cについて説明する。
次に、図33は、図30の力覚センサ401cに対して、力ないしモーメントが作用した時に各容量素子C11〜C24に生じる静電容量値の変動を示す図表である。この図表において、「+」は、静電容量値が増大することを示しており、「++」は、静電容量値が大きく増大することを示している。また、「−」は、静電容量値が減少することを示しており、「−−」は、静電容量値が大きく減少することを示している。
[式7]
Mx1=−C11−C21+C31+C41
My1=C11−C21−C31+C41
Mz1=−C11+C21−C31+C41
Fz1=−(C11+C21+C31+C41)
この[式7]は、第1〜第4湾曲部445c〜448cに配置されている各2つの容量素子のうち、低弾力部445L〜448Lに配置されている方の4つの容量素子C11、C21、C31、C41を用いて、作用した力ないしモーメントを計測するための式である。
[式8]
Mx2=−C12−C22+C32+C42
My2=C12−C22−C32+C42
Mz2=−C12+C22−C32+C42
Fz2=−(C12+C22+C32+C42)
この[式8]は、第1〜第4湾曲部445c〜448cに配置されている各2つの容量素子のうち、高弾力部445H〜448Hに配置されている方の4つの容量素子C12、C22、C32、C42を用いて、作用した力ないしモーメントを計測するための式である。
本実施の形態による力覚センサ401cは、次の点で、第3の実施の形態による力覚センサ301cよりも高度な故障診断を行うことができる。すなわち、第3の実施の形態による力覚センサ301cは、電極が破損したときや、電極間に異物が混入したときには、故障を検知することが可能である。その一方、変形体40に金属疲労が生じることによって当該力覚センサ301cが正常に機能しなくなった場合には、[式2]に基づいて計測された力ないしモーメント(Mx1、My1、Mz1、Fz1)と[式3]に基づいて計測された力ないしモーメント(Mx2、My2、Mz2、Fz2)との間に、相違が生じない可能性がある。この場合、力覚センサ301cは、故障診断を適正に行うことができない。変形体40に金属疲労が生じると、変形体40を構成する弾性体にクラック等が生じ、最終的には変形体40が破断してしまう恐れがある。このため、金属疲労による故障をも検知することが可能な力覚センサを提供できれば、信頼性及び安全性を一層高めることができる。
[式7]
T1(T1a、T1b)=−C11−C21+C31+C41
T2(T2a、T2b)=−C12−C22+C32+C42
[式10]
(T1/T2)−(T1a/T2a)≦C (C:閾値)
[式11]
(T1/T2)−(T1a/T2a)>C (C:閾値)
次に、本発明の第5の実施の形態による力覚センサ501cについて説明する。
次に、図41及び図42を参照して、以上の各実施の形態による力覚センサないし基本構造に対して適用可能な変形体640の変形例について説明する。
以上の各力覚センサでは、各軸方向の力ないし各軸まわりのモーメントが作用した結果、固定電極に対する変位電極の相対位置が変化した場合にも、容量素子を構成する一対の電極の実効対向面積が変化しないように、各容量素子を構成する固定電極および変位電極のうちの一方の面積を他方の面積よりも大きく設定することも考えられる。これは、面積が小さい方の電極(例えば変位電極)の輪郭を、面積が大きい方の電極(例えば固定電極)の表面に当該電極の法線方向に投影して正射影投影像を形成した場合、面積が小さい方の電極の投影像が、面積が大きい方の電極の表面内に完全に含まれるような状態である。この状態が維持されれば、両電極によって構成される容量素子の実効面積は、小さい方の電極の面積に等しくなり、常に一定になる。すなわち、力の検出精度を向上させることができる。
Claims (17)
- XYZ三次元座標系における各軸方向の力及び各軸まわりのモーメントのうち少なくとも1つを検出する力覚センサであって、
Z軸方向から見て原点Oを取り囲むように配置され、力ないしモーメントの作用によって弾性変形を生じる環状の変形体と、
前記変形体に生じる弾性変形に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、を備え、
前記変形体は、XYZ三次元座標系に対して固定された2つの固定部と、当該変形体の周方向において前記固定部と交互に位置付けられ、力ないしモーメントの作用を受ける、2つの受力部と、当該変形体の周方向において隣接する前記固定部と前記受力部との間に位置付けられた4つの変形部と、を有し、
各変形部は、Z軸方向に膨出した湾曲部を有し、
前記検出回路は、前記湾曲部に生じる弾性変形に基づいて、前記電気信号を出力する
ことを特徴とする力覚センサ。 - XYZ三次元座標系に対して固定された固定体と、
力ないしモーメントの作用によって、前記固定部に対して相対移動する受力体と、を更に備え、
前記変形体の前記固定部は、前記固定体に接続され、
前記変形体の前記受力部は、前記受力体に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の力覚センサ。 - 前記固定体及び前記受力体には、Z軸が挿通する貫通孔がそれぞれ形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の力覚センサ。 - 前記2つの固定部は、Z軸方向から見て、前記変形体がX軸と重なる部位にY軸に関して対称的に配置されており、
前記2つの受力部は、Z軸方向から見て、前記変形体がY軸と重なる部位にX軸に関して対称的に配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の力覚センサ。 - 前記変形体は、Z軸方向から見て、原点Oを中心とする円環の形状を有している
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の力覚センサ。 - 前記変形体は、Z軸方向から見て、原点Oを中心とする矩形の形状を有している
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の力覚センサ。 - 前記変形体の各湾曲部は、Z軸負方向に膨出しており、
前記検出回路は、各湾曲部に1つずつ配置された合計4つの変位電極と、これらの変位電極に対向配置され、前記固定部に固定された固定電極と、を有し、
各変位電極と前記固定電極とは、4組の容量素子を構成し、
前記検出回路は、前記4組の容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す電気信号を出力する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の力覚センサ。 - XY平面上に、原点Oを通りX軸およびY軸に対して45°をなすV軸およびW軸を定義した場合に、前記4組の容量素子は、Z軸方向から見て前記変形体がV軸及びW軸と交わる4つの部位に、1つずつ配置されている
ことを特徴とする請求項7に記載の力覚センサ。 - 前記変形体の各湾曲部には、各1つの変形体側支持体が接続されており、
前記4つの変位電極は、それぞれ、対応する前記変形体側支持体によって支持されている
ことを特徴とする請求項8に記載の力覚センサ。 - 前記変形体の各湾曲部には、最もZ軸負側に位置する部位にそれぞれ検出部位が規定されており、
前記変形体側支持体は、それぞれ、Z軸方向から見て、当該変形体側支持体が接続された前記湾曲部の前記検出部位に重なるように配置された梁と、この梁の一端を前記検出部位とは異なる位置において前記湾曲部に接続する接続体と、を有し、
前記変位電極は、それぞれ、対応する前記変形体側支持体の前記梁によって支持されている
ことを特徴とする請求項9に記載の力覚センサ。 - 前記変形体の各湾曲部は、Z軸負方向に膨出しており、
前記検出回路は、各湾曲部に2つずつ配置された合計8つの変位電極と、これらの変位電極に対向配置され、前記固定部に固定された固定電極と、を有し、
前記変位電極と前記固定電極とは、8組の容量素子を構成し、
前記検出回路は、
前記変形体の各湾曲部に2つずつ配置された容量素子から各1つを選択した合計4つの容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す第1電気信号を出力し、且つ、残りの各1つを選択した合計4つの容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す第2電気信号を出力し、
前記第1電気信号及び前記第2電気信号に基づいて、前記力覚センサが正常に機能しているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の力覚センサ。 - 前記検出回路は、前記第1電気信号と前記第2電気信号との差に基づいて、前記力覚センサが正常に機能しているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項11に記載の力覚センサ。 - 各湾曲部は、Z軸負方向に膨出しており、第1バネ定数を有する第1湾曲部と前記第1バネ定数とは異なる第2バネ定数を有する第2湾曲部とが前記変形体の周方向に連接されて構成されており、
前記検出回路は、前記第1湾曲部及び前記第2湾曲部に1つずつ配置された合計8つの変位電極と、これらの変位電極に対向配置され、前記固定部に固定された固定電極と、を有し、
各変位電極と前記固定電極とは、8組の容量素子を構成し、
前記検出回路は、
前記第1湾曲部に配置された4つの容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す第1電気信号を出力し、且つ、前記第2湾曲部に配置された4つの容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、作用した力ないしモーメントを示す第2電気信号を出力し、
前記第1電気信号と前記第2電気信号との比率の変化に基づいて、前記力覚センサが正常に機能しているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の力覚センサ。 - 前記検出回路は、
前記力覚センサが正常に機能している状態における前記第1電気信号と前記第2電気信号との比率を基準比率として記憶しており、
前記第1電気信号と前記第2電気信号との比率と、前記基準比率と、の差、に基づいて前記力覚センサが正常に機能しているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項13に記載の力覚センサ。 - XY平面上に、原点Oを通りX軸およびY軸に対して45°をなすV軸およびW軸を定義した場合に、
XY平面の第1象限に配置された2つの前記変位電極は、正のV軸に関して対称的に配置されており、
XY平面の第2象限に配置された2つの前記変位電極は、正のW軸に関して対称的に配置されており、
XY平面の第3象限に配置された2つの前記変位電極は、負のV軸に関して対称的に配置されており、
XY平面の第4象限に配置された2つの前記変位電極は、負のW軸に関して対称的に配置されている
ことを特徴とする請求項11乃至14のいずれか一項に記載の力覚センサ。 - XYZ三次元座標系における各軸方向の力及び各軸まわりのモーメントのうち少なくとも1つを検出する力覚センサであって、
XYZ三次元座標系に対して固定された円形の固定体と、
前記固定体を取り囲むと共に当該固定体に接続され、力ないしモーメントの作用により弾性変形を生じる円環状の変形体と、
前記変形体を取り囲むと共に当該変形体に接続され、力ないしモーメントの作用により前記固定体に対して相対移動する円環状の受力体と、
前記変形体に生じる弾性変形に基づいて、前記受力体に作用した力ないしモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、を備え、
前記固定体、前記変形体及び前記受力体は、互いに同心であるように配置され、
前記受力体のZ軸正側の端面のZ座標値は、前記変形体のZ軸正側の端面のZ座標値よりも大きく、
前記固定体のZ軸負側の端面のZ座標値は、前記変形体のZ軸負側の端面のZ座標値よりも小さく、
前記変形体は、前記固定体に接続された2つの固定部と、前記受力体に接続され、当該変形体の周方向において前記固定部と交互に位置付けられた2つの受力部と、隣接する前記固定部と前記受力部との間に位置付けられた4つの変形部と、を有し、
各変形部は、Z軸方向に膨出した湾曲部を有し、
前記検出回路は、前記湾曲部に生じる弾性変形に基づいて、前記電気信号を出力する
ことを特徴とする力覚センサ。 - XYZ三次元座標系における各軸方向の力及び各軸まわりのモーメントのうち少なくとも1つを検出する力覚センサであって、
XYZ三次元座標系に対して固定された円形の固定体と、
前記固定体を取り囲むと共に当該固定体に接続され、力ないしモーメントの作用により弾性変形を生じる円環状の変形体と、
前記変形体を取り囲むと共に当該変形体に接続され、力ないしモーメントの作用により前記固定体に対して相対移動する円環状の受力体と、
前記変形体に生じる弾性変形に基づいて、前記受力体に作用した力ないしモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、を備え、
前記固定体、前記変形体及び前記受力体は、互いに同心であるように配置され、
前記受力体のZ軸正側の端面のZ座標値は、前記変形体のZ軸正側の端面のZ座標値よりも大きく、
前記固定体のZ軸負側の端面のZ座標値は、前記変形体のZ軸負側の端面のZ座標値よりも小さく、
前記変形体は、前記固定体に接続された2つの固定部と、前記受力体に接続され、当該変形体の周方向において前記固定部と交互に位置付けられた2つの受力部と、隣接する前記固定部と前記受力部との間に位置付けられた4つの変形部と、を有し、
各変形部は、前記変形体の径方向に膨出した湾曲部を有し、
前記検出回路は、前記湾曲部に生じる弾性変形に基づいて、前記電気信号を出力する
ことを特徴とする力覚センサ。
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