JPH06138019A - Method for detecting static friction coefficient and its detector - Google Patents

Method for detecting static friction coefficient and its detector

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JPH06138019A
JPH06138019A JP31647292A JP31647292A JPH06138019A JP H06138019 A JPH06138019 A JP H06138019A JP 31647292 A JP31647292 A JP 31647292A JP 31647292 A JP31647292 A JP 31647292A JP H06138019 A JPH06138019 A JP H06138019A
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JP
Japan
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friction coefficient
vertical pressure
static friction
elastic member
detected
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Application number
JP31647292A
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Japanese (ja)
Inventor
Akishige Yamada
陽滋 山田
Kenji Mita
賢志 三田
Nuio Tsuchida
縫夫 土田
Koji Imai
孝二 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for detecting a static friction coefficient and its detector capable of directly detecting the static friction coefficient of an object to be detected. CONSTITUTION:A resilient member RM is brought into contact with an object to be detected, load is vertically and horizontally simultaneously given, vertical pressure for the resilient member RM is detected with a vertical pressure detection means NP and shearing force is found out with a shearing force detection means SF. In addition, a stick slip of the resilient member RM is detected with a stick slip detection means SS. Detection values detected with the vertical pressure detection means and the shearing force detection means are read in a storing means MM at specified time intervals. When the stick slip occurs on the resilient member and is detected with the stick slip detection means SS, in a static friction coefficient operation means CF the last vertical pressure detection value and the last shearing force detection value transmitted from the storing means are taken out, the latter is divided by the former and the friction coefficient is found.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は静摩擦係数検出方法及び
静摩擦係数検出装置に関し、特に検出対象物体に接触し
作用力とすべりを検出することにより、直接、静摩擦係
数を求める静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数検出装置
に係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a static friction coefficient detection method and a static friction coefficient detection apparatus, and more particularly to a static friction coefficient detection method and static friction coefficient detection method for directly determining the static friction coefficient by contacting an object to be detected and detecting the acting force and slippage. The present invention relates to a coefficient detection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ロボットハンドによって把持物体
を操る場合には、静摩擦係数μを仮定して物体に加わる
外力に応じてロボットハンドの把持力を設定することと
していた。ロボットハンドに対し適切な把持力を設定す
るには、把持物体の静摩擦係数を検出し得るようにする
ことが必要となる。このため、静摩擦係数を検出するセ
ンサの開発が急務となっており、本件発明者も静摩擦係
数センサを提案している。
2. Description of the Related Art Conventionally, when manipulating a gripped object with a robot hand, the grip force of the robot hand has been set according to an external force applied to the object, assuming a coefficient of static friction μ. In order to set an appropriate gripping force for the robot hand, it is necessary to detect the static friction coefficient of the gripped object. Therefore, there is an urgent need to develop a sensor for detecting the coefficient of static friction, and the inventor of the present application also proposes a sensor for coefficient of static friction.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、従来の静摩
擦係数センサにおいては、検出対象物体の表面が平坦で
均質であること等種々の制約条件が存在していた。従っ
て、静摩擦係数センサの適用範囲が狭く、また種々の表
面形状のロボットハンド等にそのまま装着し得るという
ものでもなかった。
However, in the conventional static friction coefficient sensor, there are various restrictions such as that the surface of the object to be detected is flat and uniform. Therefore, the application range of the static friction coefficient sensor is narrow, and the sensor cannot be mounted on a robot hand having various surface shapes as it is.

【0004】そこで、本発明は検出対象物体の静摩擦係
数を直接検出し得る静摩擦係数検出方法及び静摩擦係数
検出装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a static friction coefficient detecting method and a static friction coefficient detecting apparatus which can directly detect the static friction coefficient of an object to be detected.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の静摩擦係数検出方法は、検出対象物体を弾
性部材に接触させると共に、該弾性部材に対し垂直方向
及び水平方向に同時に荷重を付与し、前記弾性部材に対
する垂直圧力及び剪断力を検出し、各々の検出値を所定
の時間間隔で記憶させ、前記弾性部材のスティックスリ
ップを検出したとき前記垂直圧力及び剪断力の前回の各
々の検出値を取り出し、該前回の各々の検出値に基づき
静摩擦係数を演算することとしたものである。
In order to achieve the above object, the static friction coefficient detecting method according to the present invention makes an object to be detected contact an elastic member and simultaneously applies a load to the elastic member in a vertical direction and a horizontal direction. The vertical pressure and the shearing force on the elastic member are detected, the detected values are stored at predetermined time intervals, and when the stick-slip of the elastic member is detected, the vertical pressure and the shearing force are each detected last time. Is taken out and the static friction coefficient is calculated based on the previous detected values.

【0006】また、本発明の静摩擦係数検出装置は図1
に構成の概要を示したように、検出対象物体(図示せ
ず)に接触し垂直方向及び水平方向に同時に荷重が付与
される弾性部材RMと、この弾性部材RMに対する垂直
圧力を検出する垂直圧力検出手段NPと、弾性部材RM
に対する剪断力を検出する剪断力検出手段SFと、弾性
部材RMのスティックスリップを検出するスティックス
リップ検出手段SSと、垂直圧力検出手段NPの垂直圧
力検出値及び剪断力検出手段SFの剪断力検出値を所定
の時間間隔で読み込む記憶手段MMと、スティックスリ
ップ検出手段SSが弾性部材RMのスティックスリップ
を検出したとき記憶手段MMから垂直圧力検出手段NP
の前回の垂直圧力検出値と剪断力検出手段SFの前回の
剪断力検出値を取り出し、前回の剪断力検出値を前回の
垂直圧力検出値によって除算する静摩擦係数演算手段C
Fとを備えることとしたものである。
The static friction coefficient detecting device of the present invention is shown in FIG.
As shown in the outline of the configuration, an elastic member RM that is in contact with an object to be detected (not shown) and to which a load is applied simultaneously in the vertical and horizontal directions, and a vertical pressure that detects the vertical pressure on the elastic member RM. Detection means NP and elastic member RM
Shear force detecting means SF for detecting the shear force with respect to, the stick slip detecting means SS for detecting the stick slip of the elastic member RM, the vertical pressure detecting value of the vertical pressure detecting means NP, and the shear force detecting value of the shear force detecting means SF. Is read at a predetermined time interval, and when the stick-slip detecting means SS detects a stick-slip of the elastic member RM, the vertical pressure detecting means NP is read from the storing means MM.
Of the previous vertical pressure detection value and the previous shear force detection value of the shear force detection means SF, and divides the previous shear force detection value by the previous vertical pressure detection value C.
And F.

【0007】尚、上記の静摩擦係数検出装置において
は、以下に例示するように種々の態様を構成することが
できる。 (イ)前記弾性部材として、弾性高分子材料の基板及び
該基板上に所定の間隙を隔てて配置した圧力感応部材を
備え、該圧力感応部材及び前記基板の各々に配設し、前
記圧力感応部材への検出対象物体の接触に応じて間隙が
変化する一対の電極を備え、該一対の電極間の静電容量
の変化に基づき前記圧力感応部材に対し垂直方向に加わ
る垂直圧力を検出する圧覚センサ部と、該圧覚センサ部
の外側の前記基板上に貼着した複数の歪ゲージを備え、
前記基板に対し水平方向に加わる剪断力とスティックス
リップを検出するずれ覚センサ部とから成る静摩擦係数
検出装置。 (ロ)前記基板をポリイミドフィルムとし、前記圧力感
応部をシリコンゴムとする。 (ハ)前記基板上の圧覚センサ部の周囲に溝を形成し、
該溝内の、前記圧覚センサ部を中心とし相互に直交する
対称位置に夫々一対の歪ゲージを配置する。 (ニ)前記一対の電極間の静電容量の変化を周波数の変
化に変換する容量−周波数変換手段を設けると共に、前
記相互に直交する対称位置に配設した一対の歪ゲージの
夫々を含む二組のブリッジ回路を構成する。
The above-described static friction coefficient detecting device can be configured in various modes as exemplified below. (A) As the elastic member, a substrate made of an elastic polymer material and a pressure sensitive member arranged on the substrate with a predetermined gap are provided, and the pressure sensitive member and the substrate are respectively provided with the pressure sensitive member. A pressure sensation that includes a pair of electrodes whose gap changes according to the contact of the object to be detected with the member, and detects a vertical pressure applied to the pressure sensitive member in the vertical direction based on the change in the capacitance between the pair of electrodes. A sensor unit and a plurality of strain gauges attached on the substrate outside the pressure sensor unit,
A static friction coefficient detecting device comprising a shearing force applied to the substrate in a horizontal direction and a shift sensor for detecting stick-slip. (B) The substrate is made of a polyimide film, and the pressure sensitive portion is made of silicon rubber. (C) A groove is formed around the pressure sensor section on the substrate,
Inside the groove, a pair of strain gauges are arranged at symmetrical positions which are orthogonal to each other with the pressure sensor portion as the center. (D) A capacitance-frequency conversion means for converting a change in capacitance between the pair of electrodes into a change in frequency is provided, and a pair of strain gauges arranged at symmetrical positions orthogonal to each other are included. Configure a set of bridge circuits.

【0008】[0008]

【作用】上記の静摩擦係数検出方法においては、先ず検
出対象物体を弾性部材に接触させ、弾性部材に対し垂直
方向及び水平方向に同時に荷重を付与し、このときの弾
性部材に対する垂直圧力及び剪断力を検出し、各検出値
を所定の時間間隔で記憶させる。そして、弾性部材のス
ティックスリップを検出したとき垂直圧力及び剪断力の
前回の各々の検出値を取り出し、これらの検出値に基づ
き剪断力を垂直圧力によって除算して静摩擦係数を求め
る。
In the above static friction coefficient detecting method, first, the object to be detected is brought into contact with the elastic member, and a load is applied simultaneously to the elastic member in the vertical and horizontal directions. At this time, the vertical pressure and shearing force to the elastic member are applied. Is detected and each detected value is stored at a predetermined time interval. Then, when the stick slip of the elastic member is detected, the previous detection values of the vertical pressure and the shearing force are taken out, and the shearing force is divided by the vertical pressure based on these detection values to obtain the static friction coefficient.

【0009】また、図1に示すように構成された静摩擦
係数検出装置においては、弾性部材RMが検出対象物体
(図示せず)に接触し、垂直方向及び水平方向に同時に
荷重が付与されると、垂直圧力検出手段NPによって弾
性部材RMに対する垂直圧力が検出されると共に、剪断
力検出手段SFによって弾性部材RMに対する剪断力が
検出される。また、スティックスリップ検出手段SSに
よって弾性部材RMのスティックスリップが検出され
る。上記垂直圧力検出手段NP及び剪断力検出手段SF
によって検出された検出値は所定の時間間隔で記憶手段
MMに読み込まれる。そして、弾性部材RMにスティッ
クスリップが発生し、これがスティックスリップ検出手
段SSによって検出されると、静摩擦係数演算手段CF
において、記憶手段MMから前回の垂直圧力検出値と前
回の剪断力検出値が取り出され、後者が前者によって除
算され静摩擦係数μが求められる。而して、例えば出力
装置(図示せず)を介して静摩擦係数μの値が種々の形
式で表示され得る。
Further, in the static friction coefficient detecting device constructed as shown in FIG. 1, when the elastic member RM contacts an object to be detected (not shown) and a load is applied simultaneously in the vertical and horizontal directions. The vertical pressure detection unit NP detects the vertical pressure on the elastic member RM, and the shear force detection unit SF detects the shear force on the elastic member RM. Moreover, the stick-slip of the elastic member RM is detected by the stick-slip detecting means SS. The vertical pressure detecting means NP and the shearing force detecting means SF
The detection value detected by is read into the storage means MM at a predetermined time interval. Then, when a stick slip occurs in the elastic member RM and this is detected by the stick slip detecting means SS, the static friction coefficient calculating means CF
In, the previous vertical pressure detection value and the previous shearing force detection value are retrieved from the storage means MM, and the latter is divided by the former to obtain the static friction coefficient μ. Thus, the value of the coefficient of static friction μ can be displayed in various formats, for example via an output device (not shown).

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図2及び図3は本発明の静摩擦係数検出装置の一
実施例に係り、図2はセンサFSの構造を示すもので、
ポリイミドフィルムを基材とするベースフィルム1に圧
覚センサ部FS1及びずれ覚センサ部FS2が構成され
ている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2 and 3 relate to an embodiment of the static friction coefficient detecting device of the present invention, and FIG. 2 shows the structure of the sensor FS.
A pressure sensor section FS1 and a shift sensor section FS2 are formed on a base film 1 having a polyimide film as a base material.

【0011】先ず、圧覚センサ部FS1は円板状のポリ
イミドのベースフィルム1の表面から所定区画を囲繞す
るように側壁1aが延出し円形の容器状に形成され、こ
の側壁1aによって囲繞される部分にエアギャップ2が
形成される。尚、側壁1aは、ポリイミドフィルムの表
面にまず大まかな凸形状がエンボス加工され、次に細部
の凹形状が精密にエッチング加工されて形成される。側
壁1aによって囲繞された部分の底面には、アルミニウ
ムが蒸着され下部電極3が形成されており、これに接続
される下部配線4を取り出すべく側壁1aには切欠1c
が設けられている。尚、側壁1aは、円形に限ることな
く、方形等他の形状の容器状に形成することとしてもよ
い。
First, the pressure sensor FS1 has a side wall 1a extending from the surface of a disk-shaped polyimide base film 1 so as to surround a predetermined section, and is formed into a circular container shape. The side wall 1a is surrounded by the side wall 1a. An air gap 2 is formed in the. The side wall 1a is formed by first embossing a rough convex shape on the surface of the polyimide film and then by precision etching a fine concave shape. A bottom electrode 3 is formed by vapor-depositing aluminum on a bottom surface of a portion surrounded by the side wall 1a, and a notch 1c is formed in the side wall 1a to take out a lower wiring 4 connected thereto.
Is provided. The side wall 1a is not limited to a circular shape, but may be formed in a container shape of other shapes such as a square shape.

【0012】そして、側壁1aに囲繞された部分を覆う
ように上部電極5が配設されている。即ち、円形平板状
のシリコンゴムの圧力感応部材8の一方の面に対し、ア
ルミニウムが蒸着されて上部電極5が形成されており、
この上部電極5が誘電体6を介して接着剤7によって側
壁1aの上部端面に接合されている。誘電体6は、下部
電極3と上部電極5が短絡するのを防止するために設け
られるもので、本実施例においてはフェノール樹脂溶液
によって形成される。接着剤7としてはシアノアクリレ
ート接着剤(瞬間接着剤)が採用されている。尚、上部
電極5に対して電気的に接続される上部配線(図示せ
ず)及び下部配線4の何れか一方が接地される。
The upper electrode 5 is arranged so as to cover the portion surrounded by the side wall 1a. That is, aluminum is vapor-deposited on one surface of the pressure sensitive member 8 made of a circular flat plate-shaped silicon rubber to form the upper electrode 5,
The upper electrode 5 is bonded to the upper end surface of the side wall 1a with an adhesive 7 via a dielectric 6. The dielectric 6 is provided to prevent a short circuit between the lower electrode 3 and the upper electrode 5, and is formed of a phenol resin solution in this embodiment. As the adhesive agent 7, a cyanoacrylate adhesive agent (instantaneous adhesive agent) is adopted. Either the upper wiring (not shown) electrically connected to the upper electrode 5 or the lower wiring 4 is grounded.

【0013】これに対し、ずれ覚センサ部FS2は、ベ
ースフィルム1上の側壁1aの外周に溝1bが形成さ
れ、その底面に貼着された歪ゲージ11乃至14を有す
る。即ち、図3に示すように径方向に直交する対称位置
に、夫々一対の歪ゲージ11,12及び一対の歪ゲージ
13,14が配設されており、夫々Y方向及びX方向の
変位に応じて各々の抵抗R1,R2及びR3,R4が変
化するように構成されている。
On the other hand, the displacement sensor FS2 has a groove 1b formed on the outer periphery of the side wall 1a on the base film 1, and has strain gauges 11 to 14 attached to the bottom surface thereof. That is, as shown in FIG. 3, a pair of strain gauges 11 and 12 and a pair of strain gauges 13 and 14 are arranged at symmetrical positions which are orthogonal to the radial direction, respectively, and are arranged according to the displacement in the Y direction and the X direction, respectively. The resistances R1, R2 and R3, R4 are changed.

【0014】上記の圧覚センサ部FS1及びずれ覚セン
サ部FS2の各出力は電子制御装置50に入力し、ここ
で入出力処理、記憶、演算が行なわれ出力装置60に出
力される。電子制御装置50は図3に示すように構成さ
れ、シュミットトリガインバータ21,22、カウンタ
23、ブリッジ回路31,41、オペアンプ32,4
2、アンプ33,43、A/Dコンバータ34,44、
バンドパスフィルタ35,45、コンパレータ36,4
6を有し、更にマイクロプロセッサ51、メモリ52、
タイマ53、インターフェース54等を内蔵しており、
インターフェース54にカウンタ23、A/Dコンバー
タ34,44及び出力装置60が接続されている。
The outputs of the pressure sensor unit FS1 and the displacement sensor unit FS2 are input to the electronic control unit 50, where input / output processing, storage and calculation are performed and output to the output unit 60. The electronic control unit 50 is configured as shown in FIG. 3, and includes Schmitt trigger inverters 21 and 22, a counter 23, bridge circuits 31 and 41, operational amplifiers 32 and 4.
2, amplifiers 33 and 43, A / D converters 34 and 44,
Band pass filters 35 and 45, comparators 36 and 4
6, a microprocessor 51, a memory 52,
Built-in timer 53, interface 54, etc.
The counter 23, the A / D converters 34 and 44, and the output device 60 are connected to the interface 54.

【0015】前述のように、圧覚センサ部FS1の出力
は容量変化となるが、容量値が数pFと微小であり回路
は低損失とする必要がある。このため、図3に示すよう
にCMOSシュミットトリガインバータ21が用いられ
ている。この回路の発振パルスの周期Tは理論的に次式
のように求められる。 T=2(logVp −logVn )CR 但し、Vp はシュミットトリガの高レベルしきい値電
圧、Vn は低レベルしきい値電圧を意味し、電源電圧を
ccとしたとき(Vp +Vn =Vcc)を充足するものと
する。尚、シュミットトリガインバータ22のバッファ
を介して出力信号が取り出され伝送される。このシュミ
ットトリガインバータ22は、後段に接続されるカウン
タ23に対しその発振周期に影響が生ずることを防止す
るために設けられるものである。而して、静電容量Cに
対するパルスの周期Tは略比例し、垂直荷重(図2中矢
印Nで示す)に対する圧覚センサ部FS1の静電容量C
の特性は図5に示すようになる。
As described above, the output of the pressure sensor section FS1 changes in capacitance, but the capacitance value is as small as several pF, and the circuit must have low loss. Therefore, as shown in FIG. 3, the CMOS Schmitt trigger inverter 21 is used. The period T of the oscillation pulse of this circuit is theoretically obtained by the following equation. T = 2 (logV p −logV n ) CR where V p is the high level threshold voltage of the Schmitt trigger and V n is the low level threshold voltage. When the power supply voltage is V cc (V p + V n = V cc ) is satisfied. The output signal is taken out and transmitted through the buffer of the Schmitt trigger inverter 22. The Schmitt trigger inverter 22 is provided to prevent the counter 23 connected in the subsequent stage from affecting the oscillation cycle thereof. The pulse period T with respect to the capacitance C is substantially proportional to the capacitance C of the pressure sensor unit FS1 with respect to a vertical load (indicated by an arrow N in FIG. 2).
The characteristics of are as shown in FIG.

【0016】一方、ずれ覚センサ部FS2の歪ゲージ1
1乃至14の一端は接地され、他端は図3に示すように
抵抗R5乃至R8に接続され、二組のブリッジ回路3
1,41が構成されている。これらのブリッジ回路3
1,41には電源電圧Vccが印加され、その出力はオペ
アンプ32,42を介して電圧Ex,Eyとして取り出
され、これらが夫々アンプ33,43で増幅され、A/
Dコンバータ34,44でディジタル値に変換される。
即ち、電圧Ex,Eyにより、ずれ覚センサ部FS2の
ベースフィルム1に加えられた剪断力Fのx成分及びy
成分が(Fx=k・Ex)及び(Fy=k・Ey)とし
て求められる。但し、kは実験より求めた係数である。
而して、圧力感応部材8の全面に均等に垂直荷重(N)
をかけた状態で水平方向に剪断力(図2中矢印Fで示
す)を加えたときの特性は、図6に示すようになる。
On the other hand, the strain gauge 1 of the shift sensor FS2
One end of 1 to 14 is grounded and the other end is connected to resistors R5 to R8 as shown in FIG.
1, 41 are configured. These bridge circuits 3
A power supply voltage V cc is applied to 1 and 41, and their outputs are taken out as voltages Ex and Ey via operational amplifiers 32 and 42, and these are amplified by amplifiers 33 and 43, respectively, and A /
It is converted into a digital value by the D converters 34 and 44.
That is, the x component and the y component of the shearing force F applied to the base film 1 of the displacement sensor unit FS2 by the voltages Ex and Ey.
The components are obtained as (Fx = k · Ex) and (Fy = k · Ey). However, k is a coefficient obtained from an experiment.
Thus, the vertical load (N) is uniformly applied to the entire surface of the pressure sensitive member 8.
The characteristics when a shearing force (indicated by an arrow F in FIG. 2) is applied in the horizontal direction in the state of being applied are as shown in FIG.

【0017】また、オペアンプ32,42は夫々バンド
パスフィルタ35,45及びコンパレータ36,46に
接続されている。ここで、ブリッジ回路31,41の出
力たるオペアンプ32,42の出力電圧は、スティック
スリップ時には図7に示すような特性となる。即ち、図
7中矢印で示した部分でスティックスリップが発生した
後、オペアンプ32,42の出力電圧にはスティックス
リップに起因する10Hz程度の周波数成分を含むよう
になる。従って、オペアンプ32,42をバンドパスフ
ィルタ35,45に接続し、10Hz近傍の周波数の出
力のみが通過し得るようにすると、この帯域の出力があ
ったときにコンパレータ36,46にてスティックスリ
ップが検出される。この場合において、例えば、圧力感
応部材8に対する荷重を増大させて行く場合にはスティ
ックスリップが発生し、予め圧力感応部材8に対し大き
な荷重を付与しスリップ状態としておき、これを徐々に
減少行く場合には、スティックスリップが停止すること
になるが、何れの場合にも「スティックスリップ検出」
として処理される。
The operational amplifiers 32 and 42 are connected to the bandpass filters 35 and 45 and the comparators 36 and 46, respectively. Here, the output voltages of the operational amplifiers 32 and 42, which are the outputs of the bridge circuits 31 and 41, have the characteristics shown in FIG. 7 at the time of stick slip. That is, after stick-slip occurs at the portion indicated by the arrow in FIG. 7, the output voltage of the operational amplifiers 32 and 42 includes a frequency component of about 10 Hz caused by the stick-slip. Therefore, if the operational amplifiers 32 and 42 are connected to the bandpass filters 35 and 45 so that only the output of the frequency near 10 Hz can pass, the stick slips are generated by the comparators 36 and 46 when the output of this band is present. To be detected. In this case, for example, when the load on the pressure sensitive member 8 is increased, stick-slip occurs, and a large load is applied to the pressure sensitive member 8 in advance to make it in a slip state, and the pressure is gradually reduced. Will cause the stick-slip to stop, but in any case, "stick-slip detection"
Is treated as.

【0018】而して、電子制御装置50においては、マ
イクロプロセッサ51で実行されるプログラムに従って
静摩擦係数を求める一連の演算処理が行なわれ、出力装
置60に出力される。このプログラムは例えば図4に示
すルーチンから成り、所定の時間間隔、即ち所定の演算
周期で繰り返し実行される。尚、図4においては、初期
化等、一般的な処理は省略している。
Then, in the electronic control unit 50, a series of arithmetic processing for obtaining the coefficient of static friction is performed according to the program executed by the microprocessor 51, and is output to the output unit 60. This program comprises, for example, the routine shown in FIG. 4, and is repeatedly executed at a predetermined time interval, that is, a predetermined calculation cycle. Incidentally, in FIG. 4, general processing such as initialization is omitted.

【0019】先ず、ステップ100においてA/Dコン
バータ34,44の出力に基づきn回目の剪断力のx成
分(Fxn )とy成分(Fyn )が演算され、メモリ5
2に読み込まれる。続いて、ステップ200において、
カウンタ23の出力に基づきn回目の垂直圧力Nn が演
算され、メモリ52に読み込まれる。次に、ステップ3
00にて、コンパレータ36,46の出力に基づきステ
ィックスリップが判定される。
First, in step 100, the x component (Fx n ) and the y component (Fy n ) of the n-th shearing force are calculated based on the outputs of the A / D converters 34 and 44, and the memory 5
Read in 2. Then, in step 200,
The n-th vertical pressure N n is calculated based on the output of the counter 23 and read into the memory 52. Next, step 3
At 00, stick-slip is determined based on the outputs of the comparators 36 and 46.

【0020】ステップ300においてスティックスリッ
プが検出されなければステップ100に戻り次の(n+
1)回目の読込が行なわれるが、スティックスリップが
検出されるとステップ400に進み、前回(即ち、(n
−1)回目)の剪断力のx成分(Fx(n-1) )とy成分
(Fy(n-1) )がメモリ52から取り出され、両成分を
合成する演算が行なわれ、剪断力Fが求められる。続い
て、ステップ500に進み、前回の垂直圧力N(n-1)
垂直圧力Nとされる。そして、これらの値がステップ6
00にて除算(F/N)され、静摩擦係数μが求められ
る。尚、この演算処理の時間間隔、即ち演算周期はセン
サFSの振動の周期に対して十分短い時間に設定されて
いるので、振動によるノイズを懸念する必要はない。
If no stick slip is detected in step 300, the process returns to step 100 and the next (n +
1) The reading is performed for the first time, but if stick-slip is detected, the process proceeds to step 400, and the previous time (that is, (n
The x component (Fx (n-1) ) and the y component (Fy (n-1) ) of the ( -1) th) shearing force are fetched from the memory 52, and an operation for combining the two components is performed. Is required. Subsequently, the routine proceeds to step 500, where the previous vertical pressure N (n-1) is made the vertical pressure N. Then these values are
It is divided (F / N) by 00 to obtain the static friction coefficient μ. Since the time interval of this calculation processing, that is, the calculation cycle is set to a time sufficiently shorter than the vibration cycle of the sensor FS, there is no need to worry about noise due to vibration.

【0021】而して、本実施例によれば圧力感応部材8
が検出対象部材(図示せず)に接触した状態で、圧覚セ
ンサ部FS1及びずれ覚センサ部FS2によって垂直圧
力N及び剪断力Fが検出され、電子制御装置50におい
てスティックスリップが検出されたときに各検出値に基
づき静摩擦係数μが演算される。即ち、検出対象物体の
静摩擦係数μを直接検出することができる。しかも、ベ
ースフィルム1及び圧力感応部材8は、夫々弾性部材の
ポリイミド及びシリコンゴムによって形成されているの
で、例えば装着すべきロボットハンド等の支持面が曲面
の場合でも、検出精度を損なうことなく確実に装着する
ことができる。
Thus, according to this embodiment, the pressure sensitive member 8
When the vertical pressure N and the shearing force F are detected by the pressure sensor unit FS1 and the displacement sensor unit FS2 in a state in which is in contact with the detection target member (not shown), and a stick slip is detected in the electronic control unit 50. The static friction coefficient μ is calculated based on each detected value. That is, the coefficient of static friction μ of the object to be detected can be directly detected. Moreover, since the base film 1 and the pressure sensitive member 8 are respectively formed of polyimide and silicon rubber which are elastic members, even if the support surface of the robot hand or the like to be mounted is a curved surface, the detection accuracy can be ensured without impairing the detection accuracy. Can be attached to.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下の効果を奏する。即ち、本発明の静摩擦係数検出
方法によれば、弾性部材に対し同時に付与される垂直圧
力及び剪断力の各々の検出値を所定の時間間隔で記憶さ
せておき、弾性部材のスティックスリップを検出したと
き垂直圧力及び剪断力の前回の各々の検出値を取り出
し、これらの検出値に基づいて静摩擦係数を演算するこ
ととしているので、検出対象物体の静摩擦係数を直接、
良好な検出精度で、検出することができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. That is, according to the static friction coefficient detecting method of the present invention, the detected values of the vertical pressure and the shearing force simultaneously applied to the elastic member are stored at predetermined time intervals, and the stick slip of the elastic member is detected. At this time, the previous detection values of vertical pressure and shear force are taken out, and the static friction coefficient is calculated based on these detection values.
It can be detected with good detection accuracy.

【0023】また、本発明の静摩擦係数検出装置におい
ては、検出対象物体に接触した弾性部材のスティックス
リップが、スティックスリップ検出手段によって検出さ
れたとき、静摩擦係数演算手段により前回の垂直圧力検
出値と剪断力検出値に基づき静摩擦係数が演算されるよ
うに構成されているので、検出対象物体の静摩擦係数を
直接検出することができ、良好な検出精度を確保するこ
とができる。しかも、弾性部材は適宜屈曲させ、その状
態で静摩擦係数を検出することができるので、装着すべ
き支持面の形状に影響されることなく適切に装着するこ
とができる。
Further, in the static friction coefficient detecting device of the present invention, when the stick-slip of the elastic member in contact with the object to be detected is detected by the stick-slip detecting means, the static friction coefficient calculating means detects the previous vertical pressure detection value. Since the static friction coefficient is calculated based on the shear force detection value, the static friction coefficient of the detection target object can be directly detected, and good detection accuracy can be secured. Moreover, since the elastic member can be appropriately bent and the static friction coefficient can be detected in that state, the elastic member can be properly mounted without being affected by the shape of the supporting surface to be mounted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の静摩擦係数検出装置の概要を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a static friction coefficient detecting device of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の静摩擦係数検出装置におけ
るセンサの縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a sensor in the static friction coefficient detecting device according to the exemplary embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例の静摩擦係数検出装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a static friction coefficient detection device according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例における電子制御装置の処理
を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing the processing of the electronic control unit in the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例における圧覚センサ部の垂直
圧力に対する静電容量特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a capacitance characteristic of a pressure sensor unit with respect to vertical pressure according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例におけるずれ覚センサ部の剪
断力に対する出力電圧特性を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an output voltage characteristic with respect to a shearing force of the displacement sensor unit in the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例におけるスティックスリップ
の発生状況を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the situation of stick-slip occurrence in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベースフィルム(弾性部材) 1a 底面, 1b 溝, 1c 切欠 2 エアギャップ 3 下部電極 4 下部配線 5 上部電極 6 誘電体 7 接着剤 8 圧力感応部材(弾性部材) 11〜14 歪ゲージ 21,22 シュミットトリガインバータ 31,41 ブリッジ回路 50 電子制御装置 60 出力装置 1 Base Film (Elastic Member) 1a Bottom, 1b Groove, 1c Notch 2 Air Gap 3 Lower Electrode 4 Lower Wiring 5 Upper Electrode 6 Dielectric 7 Adhesive 8 Pressure Sensitive Member (Elastic Member) 11-14 Strain Gauge 21, 22 Schmidt Trigger inverter 31,41 Bridge circuit 50 Electronic control device 60 Output device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 孝二 愛知県名古屋市天白区中平5丁目2003番地 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Koji Imai 2003-2003 Nakahira 5-chome, Tenpaku-ku, Nagoya-shi, Aichi

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 検出対象物体を弾性部材に接触させると
共に、該弾性部材に対し垂直方向及び水平方向に同時に
荷重を付与し、前記弾性部材に対する垂直圧力及び剪断
力を検出し、各々の検出値を所定の時間間隔で記憶さ
せ、前記弾性部材のスティックスリップを検出したとき
前記垂直圧力及び剪断力の前回の各々の検出値を取り出
し、該前回の各々の検出値に基づき静摩擦係数を演算す
る静摩擦係数検出方法。
1. A detection target object is brought into contact with an elastic member, and a load is simultaneously applied to the elastic member in a vertical direction and a horizontal direction to detect a vertical pressure and a shearing force with respect to the elastic member. Is stored at a predetermined time interval, and when the stick slip of the elastic member is detected, the previous detection values of the vertical pressure and the shearing force are taken out, and the static friction coefficient is calculated based on the detection values of the previous time. Coefficient detection method.
【請求項2】 検出対象物体に接触し垂直方向及び水平
方向に同時に荷重が付与される弾性部材と、該弾性部材
に対する垂直圧力を検出する垂直圧力検出手段と、前記
弾性部材に対する剪断力を検出する剪断力検出手段と、
前記弾性部材のスティックスリップを検出するスティッ
クスリップ検出手段と、前記垂直圧力検出手段の垂直圧
力検出値及び前記剪断力検出手段の剪断力検出値を所定
の時間間隔で読み込む記憶手段と、前記スティックスリ
ップ検出手段が前記弾性部材のスティックスリップを検
出したとき前記記憶手段から前記垂直圧力検出手段の前
回の垂直圧力検出値と前記剪断力検出手段の前回の剪断
力検出値を取り出し、前回の剪断力検出値を前回の垂直
圧力検出値によって除算する静摩擦係数演算手段とを備
えたことを特徴とする静摩擦係数検出装置。
2. An elastic member, which is in contact with an object to be detected and to which a load is applied simultaneously in the vertical and horizontal directions, a vertical pressure detecting means for detecting a vertical pressure on the elastic member, and a shearing force for the elastic member. Shearing force detection means,
Stick-slip detection means for detecting stick-slip of the elastic member; storage means for reading the vertical pressure detection value of the vertical pressure detection means and the shear force detection value of the shear force detection means at predetermined time intervals; When the detection means detects the stick-slip of the elastic member, the previous vertical pressure detection value of the vertical pressure detection means and the previous shear force detection value of the shear force detection means are retrieved from the storage means to detect the previous shear force. A static friction coefficient detecting device comprising: static friction coefficient calculating means for dividing the value by a previous vertical pressure detection value.
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Cited By (7)

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