JPH09509497A - フィンガ・パッド力検知システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ロボットにより保持されるワークに、例えば、薄板曲げ製造プロセス中に加えられる剪断力を監視するために、複数の力センサがロボットのグリッパに適用され、製造プロセス中のプロセス変動の検出に有効なフィンガ・パッド力センサ・システムが開示される。各センサは、自動化曲げの全段階、材料獲得、材料取扱い、機械のロード・アンロード、の期間中にワークの状態を監視できるよう、ロボットのグリッパに固着されるゴム・パッド内に埋め込まれる。

Description

【発明の詳細な説明】 フィンガ・パッド力検知システム 発明の背景 1．発明の分野 本開示は、同時に出願された以下の米国特許出願で提供された開示に関連する ものである。米国特許出願第08/338,369、「薄板曲げ計画の生成及び実行方法」 （デービッド・アラン・ブーン、他）、同特許出願第08/385,829、「曲げ操作の バックゲージとセンサ・ベース制御のための方法と装置」（リチャード・Ｍ・ム ーア・ジュニア、他）、同特許出願第08/338,115、「ロボット運動計画及び制御 方法」（デービッド・アラン・ブーン、他）。 これら出願の全内容は、そっくりそのまま本文書内で参考という形で編入される 。 本発明は、フィンガ・パッド力センサと当接する材料の力を表す電気信号を提 供するフィンガ・パッド力検知システムに係る。より詳細には、本発明は、シス テムのフィンガ・パッド力センサに当接する平面物体に加えられる力の表示を提 供するために使用される、フィンガ・パッド力検知システムに関する。 2．背景と関連情報 例えば薄板等、平面材料から製品を製造する大量生産システムにおいて、所望 の製品を速く、正確に、そしてできる限り最小のコストで製造する必要がある。 大きな バッチの製品を生産する大量生産システムは、生産される製品当たりのコストが 比較的低くなるよう、エラー・コスト、製造機械の設置、微調整の分配が可能で ある。だが、できる限り最小のコストで製品を生産することが、引き続き強調さ れている。 製品当たりのコストは、大量生産システムの規模の経済を持たず、従って大量 生産システムと同じ大きな製品バッチサイズにエラーや間違いのコストを分散で きない小バッチ、注文部品製造システムでは更に重要である。従って、このよう な小バッチ、注文部品製造システムでは、コスト有効度を高くし、他競合製造業 者に負けないコストで製品製造を行うため、最初から正確に所望の製品を製造す る自動化機械を利用しなければならない。エラーは、製品製造の前、或はその最 中に訂正される必要がある。それでもまだ、大きなバッチ・サイズを持つ大量生 産システムであろうと、小バッチ、注文部品製造システムであろうと、製品を製 造するときは、できる限り多くのエラーを削除できることが望まれる。 一般に、オートメ化された大量生産システムにおいて起こる大多数の生産エラ ーは、製造システムが、製造プロセスの変動を適切に補償できないことに起因し ている。そのような変動の1つは、ここで記載するオートメ化された大量生産製 造システムの例に関連して後述するが、薄板製品の製造に関連して使用される薄 板の厚さである。製造プロセスの変動は、実際の製造システムが動作する 前にモデル化するのは難しいため、リアルタイムで製造プロセスの変動を検出し 、補償するためセンサが使用される。 本発明のフィンガ・パッド力センサは、例えば、コンピュータ支援設計システ ムにより記述される小バッチ薄板部品を効率的に製造する自動化金属曲げワーク ステーションの関連して使用可能である。自動化されたワークステーションには 、必要なパンチ、ダイ、グリッパ、センサを選択し、製造シーケンスを決定し、 次に曲げ機械を動作させるソフトウェアの適当なデータを生成するプロセス・プ ランナが含まれうる。プロセス計画の作成後、ワークステーション・ベースのシ ステムが、オペレータがあとで検討できるようプロセス・ヒストリを記録する一 方、製造プロセス中の曲げ機械のリアルタイムのセンサ・ベース制御を提供する 。 本発明のフィンガ・パッド力センサをなしでそのような自動化金属曲げ機械を 使用することにはいくつかの欠点がある。例えば、元来の曲げ機械は教示ー再生 方法を通してプログラム化されるため、所望の部品を製造するために曲げ機械の 微調整、調整に多大な時間が必要となる。更に、システムの微調整後でも、部品 製造中にそれでも不良が起こる。このような不良には、例えば、パンチ工具との 衝突、部品の位置不良のための曲げ不良等が含まれる。一般に、このような不良 が起きるのは、曲げ機械が、ワークの位置、方位を正確に知る知能を有して いないことに起因する。 従来のシステムにおける部品位置の不確実性には多くの理由がある。これらに は、曲げ機械のロード機構内に存在する機械的スロップ、ロボット・グリッパが 曲げ操作中にワークを離す時の部品位置情報の損失、取り扱い中のロボット・グ リッパでのワークの滑り、取り扱い中のワークの曲がり等が含まれる。本発明は 、薄板曲げ機械システムをフィンガ・パッド力センサで補強することにより、そ のようなワーク位置の不確実性に対処するものである。 本発明のフィンガ・パッド力センサ・システムは、例えば、前記の自動化薄板 曲げ製造システムで起こるプロセスの変動を検出することにより、従来技術の前 記欠点を克服するものである。これらフィンガ・パッド力センサのいくつかは、 自動化薄板曲げ製造システムの一部を形成するロボットの掴みパッドに埋め込ま れる。ロボット・グリッパが掴んでいる薄板ワークに外部の力が加えられる時、 ゴム・パッドが変形し、センサ出力が変化する。センサは、ロボット・グリッパ の一部として設計され、よってワークと共に走行する。このような設計により、 製造システムは、自動化曲げの全段階、つまり材料獲得、材料取扱い、機械のロ ード・アンロード、において何時でもワークの“状態”を監視することが可能と なる。これら各領域では、積極的に検出され、制御されなければならない薄板と グリッパ間の動的力の問題が存在 する。本発明で使用されるセンサは、ワークと製造システム間の計画外の衝突を 検出し、また差し迫ったワークの滑りを検出するため、製造システムがロードス テーションのワークと、プレス・ブレーキとを一致させることを可能にするもの である。そのようなロボット・グリッパにおける切迫したワークの滑りは、ロボ ットが大きな部分あまり速く加速させる時に起こる。 発明の概要と目的 前記から、この技術分野では、例えば、検知システムにより提供されるデータ に基づくワーク操作プロセスにおける変位を訂正するため、システム内で起こる 重大なプロセスの変動を検出するため、大、小両方のバッチ自動化製造システム で容易に使用可能な、力センサ・システムの方法及び装置が未だに必要とされて いることは明白である。従って、本発明の主な目的は、自動化製造システムにお けるプロセスの変動を検出し、特に自動化薄板曲げ機械システムに適用される力 センサ・システムを提供するための方法及びその装置を提供することである。 更に詳細には、本発明の目的は、ロボットの掴みパッドの一部を形成し、例え ば、金属曲げ製造プロセス中に、ワーク上に加えられる力の変動を検出するフィ ンガ・パッド力システムを提供することである。 更に詳細には、本発明の目的は、何度も一致を要求せず、コスト高の構成要素 も必要としない簡単、且つ信頼性のある電子回路機構を利用する、ワーク移動操 作のた めのフィンガ・パッド力センサのシステムを提供することである。 本発明の別の目的は、金属曲げ製造プロセスで起きる様々な製造御プロセス上 のバラツキの検出、克服で使用される、信頼性のある、比較的廉価なプロセス変 動検出器機構を提供することである。 本発明の更なる目的は、製造プロセス中のワーク不一致、製造システムの様々 な構成要素とワークの衝突、ロボット・グリッパ内でのワークの滑り等、様々な 製造プロセスの変動に対して訂正が行えるよう、金属曲げ製造プロセス中に薄板 ワーク上に作用する力を監視するシステムを提供することである。 簡単に言えば、本発明の前記及び他の目的は、グリッパに保持されるワークに 対する力及び衝撃情報を提供するため、ロボットのグリッパに固着される1セッ トのセンサを提供することにより達成される。各センサは、ゴム・パッドLEDの 組合せが、剪断力により変形される時、位置鋭敏検出器の出力が変化し，よって ワークに付加される力の影響に比例する出力電流を提供するよう、位置鋭敏検出 器と反対に揃えられるLEDを含む変形可能ゴム・パッドから形成される。 各位置鋭敏検出器による電流出力は、別個に電圧に変換され、電圧間の差が算 出される。次に、この差電圧信号が、コンピュータ制御オフセット無効化回路と DCフィルタリング回路の両方に供給され、センサが経験する力 量を表すDC信号、センサが経験する力の衝撃を表すAC信号が生成される。 図面の簡単な説明 図1は、自動化薄板曲げ機械で典型的に利用される様々な構成要素を示す図で ある； 図2は、本発明のフィンガ・パッド力センサの断面図である； 図3は、図2のフィンガ・パッド力センサの一部拡大図である； 図4は、剪断荷重下での本発明のフィンガ・パッド力センサの断面図である； 図5は、同じ剪断荷重下での図4のフィンガ・パッド力センサの一部拡大図であ る； 図6は、1次元センサを有するフィンガ・パッド力センサを利用する、ロボット ・グリッパの前端頂面図である； 図7は、2次元センサを有するフィンガ・パッド力センサを利用する、ロボット ・グリッパの前端頂面図である； 図8A、8Bは、本発明のフィンガ・パッド力センサで使用される信号条件エレク トロニクスの略ブロック図である； 図9A〜9Dは、図8に示す信号条件エレクトロニクスとしての使用に適した電気 回路の略図である； 図10は、本発明のフィンガ・パッド力センサを自動化 金属曲げ機械に組み合わせた状態を示すブロック図である； 図11は、本発明のフィンガ・パッド力センサ用の階層型サポートソフトウェア を示す図である； 図12は、上下が逆転した本発明のフィンガ・パッド力センサ用パッドの好適実 施例を示す図である； 図13は、プレス・ブレーキのパンチとダイにより曲げられているワークを掴む グリッパを示す図である。 好適実施例の詳細な説明 次に本発明の好適実施例を図面を基に詳細に説明するが、図において同様部分 は同様の符号で示されるものとする。図１において、ワーク102を拾い上げるの に材料ローダ・アンローダ100が使用される自動化された薄板曲げ機械1０が示さ れている。ワーク102は、5自由度を有するロボット104により材料ローダ・アン ローダ100から取り出される。更に詳細には、本発明のフィンガ・パッド力セン サ・システムが固着されたロボットのグリッパ106は、後で詳しく説明するよう に、ワーク102を掴み、ダイ・レール108に沿い、プレス・ブレーキ112のバック ストップ110に対する位置に移動する。適切に位置決定されると、パンチ工具114 を使い、ワーク102が加工される。ロボット104がワークの掴みを調整する必要が ある場合、再位置決定グリッパ116が利用される。 前記で詳細に説明したように、自動化薄板曲げ製造システム10と他同じような 形態の製造システムを利用する 時、様々な製造プロセス上の変動が起きる。例えば、ロボット104によって材料 ロード・アンロード・ステーション100で拾い上げられる時、或はロボット104が ワーク102を曲げ用のプレス・ブレーキ112に設置するときにワークが不一致にな りうる。また、ワーク102とプレス112、ロボット104、又は他の障害物間で衝突 が起きる場合がある。もう1つの一般的製造プロセスにおける変動は、ワーク102 とロボット104のグリッパ106との間の滑りである。これは、ロボット104が、大 きなワーク102を保持している間にあまり急激に加速する時に起きるものである 。 従って、本発明のフィンガ・パッド力センサは、図2、3に示すように、それら 製造プロセス上の変動をリアルタイム補償するよう開発されたものである。特に 、本発明のフィンガ・パッド力センサ・システムは、ロボット104がワーク102を 適切に一致させ、ワークと自動化薄板曲げシステム10の様々な構成要素との間の 衝突検出、及び・又は回復を支援し、ワーク102がロボット104のグリッパ106に ある時のその滑りの阻止を支援する。 前記の目標は、フィンガ・パッド力システムのハードウェア、ソフトウェアと 自動化薄板曲げ機械10のそれとを統合することにより達成される。フィンガ・パ ッド力センサ・システムのハードウェア、即ち、フィンガ・パッド力センサ210 と関連信号条件付け回路基盤1000は、アナログーディジタル変換器基盤1002とデ ィジタル出力基盤1004により、薄板曲げ機械のコンピュータ1006にイン タフェース接続される。ディジタル出力基盤1004により、曲げ機械のコンピュー タ1006による力センサの信号条件付け回路基盤1000のオフセット無効化機能の制 御が可能となる。本発明のフィンガ・パッド力センサ・システムと自動化金属曲 げ機械の統合は、図10に示されている。 フィンガ・パッド力センサのソフトウェアには、曲げ機械のコンピュータ1006 がセンサ出力値を読み出しセンサ出力電圧値を等価の力値に変換し、信号条件付 け回路基盤1000のオフセット無効化モジュールを制御し、センサ・ベースの制御 戦略を実行するのを許可するルーチンが含まれる。図11に示すように、センサ・ ソフトウェアは、3レベル階層よりなる。最も低いレベルは、アナログーディジ タル基盤1002、ディジタル化可能出力基盤1004のための第1レベルのデバイス・ ドライブ・ソフトウェア1104である。第1レベルのデバイス・ドライバは、曲げ 機械コンピュータ1006がアナログーディジタル基盤1002、ディジタル出力基盤10 04との通信を可能にする命令を定める。次の第2レベルのデバイス・ドライバ・ ソフトウェアと呼ばれるレベル1102には、フィンガ・パッドセンサ・システムの デバイス・ドライバが含有される。センサ・システムの第2レベル・デバイス・ ドライバは、センサ出力の読出し、変換、信号条件付け基盤1000のオフセット無 効化モジュール作動のルーチンを含め、曲げ機械コンピュータ1006によるフィン ガ・パッド力センサの信号条件付け回路基盤1000との通信を可能にするルーチン を 含む。第2レベルのデバイス・ドライバは、第1レベルのデバイス・ドライバが定 める命令に基づき構築される。第3レベルのソフトウェア1100は、曲げ機械のア プリケーション・ソフトウェア（例、実行シーケンサ）全体に埋め込まれる実時 間アプリケーション・ルーチンを含有する。 フィンガ・パッド力センサのアプリケーション・ルーチンには、力検知のため のセンサ・ベース制御戦略、それにデータ獲得ルーチンが含まれる。図11に示す ように、アプリケーション・プログラムは、より精巧なアプリケーションルーチ ンの構築ブロックとして、第2レベルのデバイス・ドライバで定められるソフト ウェア・ルーチンを使用する。これは、例えば、キメラII実時間プログラミング 環境：プログラム文書化 、デービッド・Ｂ・スチュアート、ドナルド・Ｅ・シュ ミッツ、パラディープ・Ｋ・コスラ著、1991年カーネギー・メロン大学発行、ペ ージ154〜167、に記載の共通のソフトウェア・パラダイムである。 製造プロセス期間中に、ロボット104がワーク102をプレス・ブレーキ112から 取り外そうとする時、曲げられるワーク102がパンチ工具114と衝突する可能性が ある。この衝突は、センサ信号に大きな、急激な変化を引き起こし、これは曲げ 機械の衝突からの回復を支援するセンサ・ベース制御ルーチンを開始させるのに 使用できる。センサ・ルーチンは、また、ロボット104がパンチ工具114 から離れるよう、ロボット・プログラムを中断させるのにも使用できる。これに より、ワーク102、ロボット104、パンチ工具114、センサ210への損傷が防げる。 センサ・ルーチンは、次にプロセス・プランナにエラーを知らせ、パンチ工具11 4と曲げられたワーク102間の衝突から回復するため、衝撃力方向に関するセンサ の情報を利用することによって、ロボット104の経路の調整に使うことができる 。また、ロボット104は、プレス・ブレーキ112からの道すじを“感じ”られるよ う、センサ210から得られるフィードバックを使い、新しく調整された経路に沿 って移動するよう指示可能である。従って、本発明のフィンガ・パッド力センサ ・システムでは、このようなエラーが再び起きるのを防ぐため、製造プロセス中 のエラー検出、検知されたエラーを補償するためのセンサ・ベース制御スキーム の両方が使用される。 本発明のフィンガ・パッド力センサーは、前記のように、ロボット104のグリ ッパ106に実装される。このようにして、1セットのセンサは、多くの力検知アプ リケーションのために利用できる。ロボット104のグリッパ106は、ワーク102が その周辺環境と相互作用する時、力がワーク102からグリッパ106に転送されるた め、力センサ実装に理想的場所である。また、１セットの力センサ210はワーク1 02と共に走行し、ワーク102に影響を与え、特にワーク102を曲げのためプレス・ ブレーキ112にロードする手順中に起こる力を測定するため、常に存在している 。 各力センサー210は、ロボットの平行ジョー・グリッパ106の不可欠な構成要素 として形成され、事実上ロボット104のフィンガ・パッドを形成する。図2、3に 示すように、本発明のフィンガ・パッド力センサは、1つ以上の位置鋭敏検出器2 06（説明を明快にするため、ここでは単一の位置鋭敏検出器のみ示されている） をアルミ実装板202に載置することにより、製造される。アルミ実装板202は、グ リッパ106の既存ネジ・ホール（図示せず）を使い、ロボット104のグリッパ106 の底部半分106bに固着される。 ゴム・パッド200は中に凹部212を有し、例えば接着剤により、薄板ベース・プ レート304に実装される。ベース・プレート304はその中にホールを有し、LED300 からの光が位置鋭敏装置206に到達することを可能にしている。ゴム・パッド200 とそのベース304は、ネジ306によりアルミ実装板202の上部面に固着される。更 に、掴み表面を均一にするため、もう1つのゴム・パッド208が同様にアルミ板に 実装される。同じようにして、ネジ（図示せず）等の適当な手段によりグリッパ 上部106aに固定される薄板ベース・プレート204に、他の多くのゴム・パッド208 が接着剤により実装される。ゴム・パッド200のLED300からの光は、ゴム・パッ ドのベース・プレートがアルミ板202に装着されるホールを通して、拡大された ネジの制限内で、ゴム・パッド200とそのベース・プレート304を移動することに より、位置鋭敏検出器206の中央に集中できる。或は、アルミ実装板202は、位置 鋭敏装置206をセンサ・ パッドLED300に対して中央位置に押すため、小さなセットのネジがその側面に挿 入できるよう、設計することが可能である。アルミ実装板202は、図3に示すネジ 308等、適切な装置により底部グリッパ106bに実装される。 前記構成により、実装板202を素早くグリッパ底部106bから取り除くことがで きるため、センサ210へのアクセスが容易に可能となる。従って、ロボット104の グリッパ106は、センサ210修理の修理のため、長期間サービスを解除される必要 はない。 図3では、中に凹部212が形成されたゴム・パッド200、そのアルミ板202に実装 された位置鋭敏検出器206を含む図2の拡大部が示されている。力センサ210は、 例えば、望ましくは1mm×3.5mmの鋭敏領域を有する1次元位置鋭敏検出器から形 成される。できれば2次元位置鋭敏検出器が利用されるのが望ましい。1次元位置 鋭敏検出器は、日本の浜松フォトニクス株式会社提供のパーツ第S3274-01でよい 。2次元位置鋭敏検出器は、同社提供のパーツ第S4744でよい。 凹部212を埋めるゴム・パッド200部内のゴム・パッド200に埋め込まれる赤外 線発光ダイオード（LED）300は、1次元センサで使われる小型2mmワイドLEDパー ツ第LD261-5、2次元センサで使われる小型ImmワイドLEDパーツ第SFH405-3が望ま しい。これら構成要素は両方とも、シーメンズ・コンポーネンツ社（カリフォル ニア州クペルチノ）より入手できる。 センサ210は、グリッパ106が保持するワーク102に外部力が作用する時、ゴム ・パッドが変形し、それによりLED300は位置鋭敏検出器206の鋭敏領域に沿って 移行させられる。位置鋭敏検出器206は、図4、5に示すように、光源の移行を検 出し、位置鋭敏検出器206からの電気出力が影響を受ける。図4は、ゴム・パッド 208、200により掴まれるワーク102の左手側に付加される剪断力Ｆ下の瞬時力セ ンサ210の断面図である。簡潔に説明するため、図4では、図2の残りの構成要素 全てが示されているわけではない。 図5は、図4に示すように、剪断力Ｆがワーク102に付加される時のLED300と位 置鋭敏検出器206間の斜交関係を示す、LED300を搬送するゴム・パッド200を含む 、図4の一部の拡大500図である。位置鋭敏検出機206からの出力における変化は 、ワーク102が経験する力量とその適用方向を決定するために利用できる。セン サ210は、少なくとも1ポンド、各検知方向において少なくとも10ポンドの範囲の 測定解像度を有することが望ましい。 一般に、ゴム・パッド200は、1次元センサに対して、1/2インチ×1インチ×3/ 8インチのサイズを測定し（2次元センサに対しては、1×1×3/8）、LED300のた めその中に凹部212とLED300に接続されるワイヤのためのチャンネル302を有する ことが望ましい。ゴム・パッド200へのLED300の埋め込みには、エポキシ接着剤 が利用される。ゴム・パッド200にLED300を埋め込むプロセスには、ゴム・パッ ド200の機械的特性が大幅に変化しないよう、パッド 200からできるだけ少ないゴム材料を取り除き、少量の工ポキシ・セメントのみ 利用することが含まれる。グリッパ106の正面端上では、少なくとも２次元のセ ンサ210が利用されるのが望ましい。 図6は、グリッパ106の正面端の頂面図である。本発明の説明では、センサ210 がグリッパ底部106bに固着され、ゴム・パッド208がグリッパ上部106aに固着さ れるが、代わりに、センサ210をグリッパ上部106aに固着し、ゴム・パッド208を グリッパ底部106bに固着することも可能であり、或はセンサ210をグリッパ106の 上部、底部両方に固着することも可能である。 図7は、4つの2次元力センサ210aの位置、方位を示す、グリッパ106の正面端の 頂面図である。4つの2次元力センサ210aは、図2の実装板202へのセンサ210の実 装に関連し前記した同じ方法で実装板に実装される。4つの2次元センサ210aを使 い、上低セットのセンサ210aからの出力間の差を測定することにより、ワーク10 2に付加される剪断と通常力間の区別が可能となる。上部、底部センサにより検 出される力の方向、程度は、剪断力がセンサー210aの平面に付加される場合同じ であり、一方ワーク102に通常力が付加される場合異なる。一般に、センサ210、 210aにより監視される剪断力は、11b〜10ポンドを保証する。 パッド200、208を形成するのに使われるゴムは、45ショアA硬度を有するネオ プレン・ゴムよりなることが望ましい。このようなゴム・パッドは、センサの応 答時間、 回復時間に影響を与えるヒステリシス、クリープ特性の両方を示すことが判明し ている。ゴム・パッド200のクリープ特性により、ロボット104のグリッパ106が まず閉じる時、センサ出力の定着時間が遅くなる。センサ出力の遅い定着時間は 、300psiの一般的名目掴み力以上の圧縮力をセンサにプリロードすることにより 減少可能である。或は、各別個に付加されたロードに対してのセンサ出力平均的 変化を含むルックアップ・テーブルの作成も可能である。このようなテーブルに は、センサのロード、アンロード両方の期間中に起きた変化、つまりクリープ、 回復両方のための変化が含まれる。このようなルッタアップ・テーブルは、この フィンガ・パッド力センサ・システムにより生成される出力信号との関連で使用 されるソフトウェアで利用可能である。 ゴム・パッドのヒステリシス、クリープ特性は、またセンサの帯域幅にも影響 を与える。このような望ましくない性格は、わずかの補強フィラーとより多くの 天然ゴムとからなるゴム材を利用することにより、減少可能である。例えば、ゴ ム・パッドは、代わりに、液状ウレタンを、LED300、その関連ワイヤ、パッドの ベース・プレート304がすでに各位置に固定された鋳型に注ぎ込むことにより、 同じように45ショアA硬度を有する鋳造可能ウレタンより作成できる。ゴム・パ ッドは、次にウレタン硬化として形成される。このセンサ210製造方法により、L ED埋込みゴム・パッド間のバラツキが減少され、LEDがゴ ム・パッドの中央に位置付けされ、位置鋭敏検出器206に直角に配置されること が保証される。液状ウレタンは、例えば、コナップ社（ニューヨーク州オーリー ン）提供のパーツ第CONATHANE、TU-500でよい。 図12は、本発明のフィンガ・パッド力センサー・システム（上下逆転図示）で 使用される、別の望ましいセンサ・パッドの設計を示す図である。この設計は、 前記のLED埋込みゴム・パッドをいくつかの点で改良したものである。その改良 点には、より容易な製造、センサ・パッドにおけるLED300のより正確な設置、ロ ード下におけるより良い剪断変位が含まれる。図２のセンサ・パッド200のよう に、1つの固体ゴムにLED300を設置する代わりに、この別のアプローチでは、セ ンサ・パッド200aを形成する3つの材料層が使用される。3層は、コルク・ゴム・ パッド1200、銅面プリント回路基盤(PCB)1202、天然ゴム製のゴム・パッド1204 から形成される。 コルク・ゴム・パッド1200により、良い掴み面が提供され、ロボット104によ り移動される薄板部分上で使われるオイルが吸収される。コルク・ゴム・パッド の寸法は、1”×1”×1/16”が望ましい。銅面プリント回路基盤1202はLED300を 保持し、LED300をワイヤ1206を通して電源、グラウンドに接続する。線1208は、 基盤を2つの銅部（電源部とグラウンド部）に電気的に分離するため、PCB1202の 銅面からエッチングされる。つぎに、LED300が、プリント回路基盤1202の銅側面 上のホールにきちんと嵌合さ れる。LED300のリードが、次に各側1リードで、銅基盤に半田付けされる。ワイ ヤ1206は、LED300の動作用に、電源、グラウンド信号を供給するため、各銅部に 半田付けされる。銅PCB1202基板の寸法は、1''×1''×1/16''が望ましい。 第３層は、LED300からの光が、位置鋭敏検出器206,206aへ通過できるようにそ の中央に切り取られたホール1210と、ワイヤ1206を銅のPCB1202へ通過させるた めに、パッド1204の隅部に形成された第2のホール1212とを有するショアＡ硬度 ４５の天然ゴムパッド1204から構成される。ゴム・パッド1204の寸法は、1''×1 ''×1/8''が望ましい。 センサパッド200aは、適当な接着剤を使用し、3層1200〜1204を一体に設置す ることにより形成される。更に詳細には、コルク・ゴム・パッド1200は、プリン ト回路基盤層1202の非銅側に取り付けられ、ゴム・パッド1204は、プリント回路 基盤層1202の銅側に取り付けられる。層形成されたセンサ・パッド200aの天然ゴ ム側が、次に適当な接着剤で薄板ベース・プレート304aに取り付けられる。ベー スプレート304aは、LED300からの光が位置鋭敏検出器206,206aへ通過できるよう にその中央部に形成されたホール1218と、ベースプレート304aをセンサのアルミ 実装板202へ取り付けるために、その両端に形成されたネジホール1214と、ワイ ヤ1206を銅板1202へ供給するために、その隅部付近に形成された第４のホール12 16を有する。 図8Aは、位置鋭敏検出器206の光電流出力信号を電圧信号に変換するのに使用 される1次元力センサ信号条件付け回路の略図である。力センサ信号条件付け回 路は、各センサに2つの信号、つまりセンサに加えられた力を測定するためのDC レベル信号、衝突を検出するためのAC信号、を生成する。 各１次元鋭敏検出器は、電流を電圧値v1、v2に変換する第1、第２電流ー電圧変 換器800a、800bにそれぞれ供給される2つの出力電流i1、i2を生成する。これらの 出力電圧v1、v2は、電圧v1から電圧v2を引き算することにより、光鋭敏検出器鋭 敏領域206上でのLED300の相対光位置を判定する差増幅器802に供給される。差増 幅器802からの出力は、オフセット無効化モジュール804、DCフィルタリング・モ ジュール806の両方に供給される。オフセット無効化モジュール804は、曲げ機械 コンピュータにより制御されるよう接続される。オフセット無効化モジュール80 4は、コンピュータ制御の下、グリッパ106が閉じ、ゴム・パッド200を圧縮させ る時に起きる差出力(v1-v2)の大きなDC成分を取り除く用機能する。DCフィルタ リング・モジュール806は、衝突検出のため、その差電圧での通過のみ許可する よう機能する。また、段階800〜806は全て、それらに入力される信号を増幅する ように機能する。各力センサ210は、図8に示すような力センサ信号条件付け回路 をそれぞれ利用する。 図7に示すように、2次元センサ210aが利用される場合、 図8Aに示す回路機構がそれに応じ修正される。図8Aに示す回路への修正は、その 操作特性が1次元(1-D)PSD206と同様なため、2次元（2-D）位置鋭敏装置(PSD)206 aに対しては最小である。このタイプの2-DPSDについては、図8Aの回路機構が2回 （各検知方向に1回）繰り返され、各モジュールに対して、増幅ゲイン、コンデ ンサ値が調整される。このような回路は図8Bにしめされている。 電流ー電圧変換器800で使用可能な具体的回路が、図９Aに示されている。差動 増幅器802として使用される回路機構は、図9Bに、DCフィルタリング・モジュー ル806として使用される回路機構は、図9Cに、コンピュータ制御オフセット無効 化モジュール804として使用される回路機構は、図9Dにそれぞれ示されている。 前記のように、本発明のフィンガ・パッド力検知システムは、ロード・ステー ション、プレス・ブレーキでのワーク不一致の訂正、計画外のワーク衝突の検出 、差し迫ったワークの滑り検出に有益である。次に、これら各アプリケーション 及び提案される検知戦略を、表1〜3を基に説明する。以下の各説明では、図7を 基に前記したように、ロボット104のグリッパ106には、4つの2次元力検出器210a が設けられている。 第1のアプリケーションは、ロード・ステーションにおけるワークの一致であ る。ローダ・アンローダ100が、その吸着器で曲げられていないワーク102を拾い 上げ、薄板ワーク102を曲げのためロボット104に供給する。これは、 良く知られた方法で行われる。ワーク102は、普通ローダ・アンローダ100が拾い 上げる前に大箱内で揃えられるが、ロード機構における機械的不完全性のため位 置情報が損失されることがある。ロボット104に渡されたワーク102は、次に斜め に向けられる。ワークの不揃いが訂正されなければ、結局歪んだ曲げとなり、ワ ーク102は廃棄材として排除される。 ローダ・アンローダ100で機械的不完全性を補正することにより、ワーク位置 の不確実性が訂正される。或は、ロード・ステーション100でワーク102を一致さ せるため、表1に示すようなＬ字ブラケットが利用できる。フィンガ・パッド力 センサ・システムの力フィードバック情報を使い、ロボット104は、ワーク102の 角を一致ブラケットの角に填合でき、その位置が曲げ機械112により正確に知ら れる。角の一致後、不一致度が、ワーク102の一致前後のロボット位置と方位間 の差を算出することにより判定される。次に、位置及び方位オフセット値が、ワ ークの初期不一致を補正するため、製造プロセス全体を通しての他の全てのロボ ットの移動に加えられる。ロード・ステーションにおけるワークの不一致の訂正 により、各曲げのためのプレス・ブレーキ112でのワーク102の再一致の必要性が 減少し、或は排除される。 表1は、5工程からなる一致手順と、ワーク102の角と一致ブラケットの角の一 致を達成する手順中においてセンサ210aが表す力を示す。ロボット104は、ロー ダ100から ワーク102を獲得すると、ワーク102を時計方向に回転させ、次にブラケットの当 接するまで、ワークを+y方向に移動させる。ロボット104は、最初、ワーク102の 下方左角が確実にブラケットに接触するよう、ワーク102を時計回りに回転させ る。各4つのセンサ210aにより生成されるx、y方向の力信号は、当接が起こったこ とを示す。詳細には、各4つのセンサ210aに結果的に生じる力信号は、ワーク102 の下方左角が最初に一致ブラケットに接触する時、時計回りの方位にある。 このタスクの説明では、力モーメントのピボット・ポイントが、力センサ210a の実装板の中央に位置することが仮定されている。また、これら4つのセンサ210 aの一部を形成する4つのゴム・パッド上に作用する圧縮力が同じであり、ゴム・ パッドは全て同じ当接面領域を有することも仮定されている。本発明のフィンガ ・パッド力センサ・システムで使用されるグリッパ106が、その設計のため、前 部パッドより後部パッドの方に大きな圧縮力を有する場合、ピボット・ポイント は2つの後部センサの中心に向けて更に戻されるが、ここで記載する全体的な結 果は同じである。 表1のステップ2に示すように、ワーク102がブラケットと当接した後、ロボッ ト104は、ワーク102の側面がブラケット左側と完全に当接するまで、ワーク102 を当接ポイントの回りで反時計方向に回転させる。このような当接が起こると、 センサの読みが次の3つの可能性の1つを示 すことになる。まず、センサ210aが時計方向で結果的に生じる力を読み取るよう 、ピボット・ポイントの前進モーメントがピボット・ポイント下のモーメントよ り大きい。第2に、4つ全てのセンサ210aが、-y方向の力を読み取り、+x方向の小 さな力もなんとかして読み取れるよう、ピボット・ポイント付近での相反するモ ーメントが等しい。第3の可能性は、センサ210aが、初期当接力より大きい、反 時計方向の結果的に生じる力を読み取れるよう、ピボット・ポイントの後のモー メントが、ピボット・ポイントの前のモーメントよりも大きいことである。ワー ク102の下方左角で初期の当接ポイントを作成することにより、本発明のフィン ガ・パッド力検知システムにより生成される力の読みが、方向を変更し、或は同 方向で大きさが大きくなるため、ワークとブラケット側での線当接力の識別が可 能となる。 線当接が達成されると、次にロボット104は、ワーク102に作用する相反するモ ーメントを取り消すため、必要に応じワーク102を時計方向、或は反時計方向に 回転する。このステップにより、ワーク102の方位が確立され、次のステップで のブラケット角との当接の検出がより容易になる。モーメントが取り消されると 、ロボット104は、ブラケット側面との当接を維持し、ワーク102がブラケットの 角に当接するまで、ワーク102を戻すように動かす。ブラケットとワーク102間の 当接は、センサ210aにより生成される時計方向の結果的に生じる力の読みにより 示され る。このステップによりワーク102の位置が確立される。前記のように、ワーク1 02の位置、方位に対応するオフセット値は、製造プロセス全体を通して、ロード ・プロセス変動を補償するために使用される。 一致プロセスの最後のステップであるステップ5で、ロボット104がその次の移 動を実行する前に、角からワーク102が押し出される。このステップにより、ワ ークに作用するどのようなカモーメントも取り除かれ、ロボット104が結局はワ ーク102を一致ブラケットから離す時、センサ210aの一部を形成するゴム・パッ ドのスプリングバックを防止する。 表2は、3つのステップと、ロボット104がワーク102をプレス・ブレーキ112の バックストップ110に対してきちんと位置せしめられるよう、プレス・ブレーキ1 12内にワーク102を一致させるのに使用される結果的に生じるセンサーの力の読 みを示す。ワーク102がプレス・ブレーキ112に適切に一致されると、ワークは曲 げられる。直線の曲げが望ましい。プレス・ブレーキ112のバックストップ110に ワーク102を一致させる工程は、ロード・ステーション100に関連して前記した一 致作業と同様である。だが、この作業は、ワーク102がプレス・ブレーキ112に2 つの方法でロード可能という点で異なる。第1の方法は、ワーク102を所望の曲げ 線に直角なグリッパ106でプレス・ブレーキ112にロードすることである。この形 態のロードは、正面ロードと呼ばれる。第２の方法は、グリッパ106が曲 げ線に平行であるロードである。この形態のロードは、側面ロードと呼ばれる。 正面ロードを達成する工程は表2Aに、側面ロードを達成する工程は表2Bにそれぞ れ示されている。各ロード技術には少し異なる検知戦略が必要であるが、目標は 同じである、即ち、ワーク102の側面をプレス・ブレーキ112のバックストップ11 0に向かって置くことである。 ロボット104のグリッパ106が、度々フランジ上で曲げられるワーク102を保持 するので、ワーク102が2つの最も後部のセンサ上まで伸びないため、図７に示す 4つのセンサ210aのうち前側のたった２つのセンサのみが、ワーク102をバックス トップ110に対して一致させるのに効率的に利用されうる。従って、プレス・ブ レーキ112内でワーク102をバックストップ110に対して一致させる工程の以下の 記載は、グリッパ106に実装される正面2つのセンサ210aからの入手できる情報の みを利用して記載される。 プレス・ブレーキ112でのワーク102の一致のための検知戦略、及び力センサの 読みは、ローダ・アンローダ100のそれと同様なため、ここで再びそのような読 みに関して説明はしない。 正面ロードによる一致手順は、表2Aに示す3つのステップを有する。まず、ロ ボット104が、ワータ102を、バックストップ110に接触するまでプレス・ブレー キ112内に前進させる。もし、ワークが正しく位置決めされなかった場合は、ワ ークは右バックストップの右角に接触し、 よって時計方向のモーメントを生成し、或は左バックストップの左角に接触し、 よって反時計方向のモーメントを生成する。センサ210aによって読まれるカパタ ーンを分析することにより、バックストップ110の位置が知られるため、当接ポ イントの判定が可能である。次に、ロボット104が、ワーク102を、両方のバック ストップ110に接触するまで、当接ポイントの付近で回転させる。最後に、ロボ ット104は、ワーク102上に作用する相反するモーメントが所望の許容範囲内にな るまで、ワーク102の位置を調整する。次に、ワーク102が一致され、プレス・ブ レーキ112はワークの曲げに進むことができる。 プレス・ブレーキ112へのワーク102の側面ロードを達成する2つのステップが 、表2Bに示されている。まず、ロボット104が、ワークが確実にグリッパ106から 最も遠いバックストップ110に当たるよう、ワーク102をプレス・ブレーキ112に 向け回転させる。次に、ロボット104は、ワータ102が2つのバックストップ110の 最も遠い方の角に接触するまで、プレス・ブレーキ112内にワーク102を移動する 。最後に、ロボット104は、ワーク102が第2のバックストップ110に接触するまで 、当接ポイント付近でワーク102を回転させる。ロボット104は、ワーク102が両 方のバックストップ110に接触するまでそれを操作するだけである。ロボット104 は、ワーク102に加えられる相反するモーメントを釣り合わせようとするもので はない。力方向では何らの変化がなく、ワーク102と両方のバックスト ップ110との当接は測定された力での増加のみにより示されるので、各バックス トップ110では補助の当接センサも利用される。 前記のように、本発明のフィンガ・パッド力検知システムは、衝撃検出でも利 用可能である。このことは、このような検出により、ロボット104、パンチ及び ダイ工具108、114、ワーク102への損傷を防ぐことができるため望ましいことで ある。更に、計画外の衝突の検出は、予想外のプロセス変動のプロセス・プラン ナ・ソフトウェアにおけるエラーがあることを示す。このようなエラーは、検出 されると、新しいワークで再び製造プロセスを始める前に訂正されることができ る。従って、ワーク102との計画外の衝突を検出し、もし可能であれば、衝撃か ら遠ざかることによりこれらの衝突から回復することが望ましい。 表3は、ワーク、或は部分102と障害物間の計画外の衝突の例を示す。そのよう な計画外の衝突を検出するため、衝撃力に応答してセンサ210aにより生成される 情報が利用される。まず、センサ210aの騒音レベルと製造システムの機械的振動 により生成される名目センサ読みとをはるかにこえる敷居値が設定される。自由 空間移動中に敷居値以上の力がセンサ210aにより記録されると、衝撃が起きる。 衝撃、或は衝突が起きると、センサ・ベース計画が、現在のロボット104運動計 画に優先し、センサ210aから得た衝撃方向情報を使い、ロボット104を障害から 離れさせる。次に、衝突時に進行中のロボット運動に応じ、所望のロボット移動 を終了させるため、センサ210aが使われたり、使われなかったりする。 表3に示すように、ワーク102の右角が、通常知られた障害物が1つもなく“安 全”な、或は開放空間領域において、知られざる障害物との計画外の衝突を受け ている。ロボット運動プランナは、次にセンサ210aが生成した情報を使い、ワー ク102を更に左側に移動し、そして再び正面ロード手順を試してみることができ る。或は、ワーク102が、ロボット104がワークをプレス・ブレーキ112から引き 出そうとする間に、パンチツール114と衝突する場合、センサ210ａにより生成さ れる信号を使い、ロボット104がプレス・ブレーキ112からのその退出を“感じる ”ことが支援される。 或は、ロボット104、プレス・ブレーキ112への深刻な損傷を避けるため、別の アプローチも利用可能である。図8A、8Bを基に前記したように、2つの形態の信 号が、各力センサの信号条件付け回路により生成される。つまり、力測定のDCレ ベル出力と、力読みにおける変遷のみを通過させるAC信号である。AC出力は、深 刻な衝突に対して敷居力値を設定することにより衝撃検出に使用できる。センサ 210aにより生成されるAC信号がプリセット敷居値に達する時、それは、ロボット 104を停止させるためのシステム割り込みを起こすために使用することができる 。従って、AC信号は、深刻な衝突を検出する時、ロボット 104、曲げ機械112を停止させるハードウェア遮断を生成する安全装置として使用 可能である。 前記第4の検出アプリケーションは、ロボットの急激な回転中に、ロボット104 のグリッパ106内でのワーク102の滑り検出である。このような滑りは、ワーク10 2に作用する力がフィンガ・パッド検知システムのゴム・パッドとワーク102間の 摩擦力を越える時に起こる。ワーク102がグリッパ106で滑る場合、ワーク102の 位置、方位に関する情報が損失される。本発明のフィンガ・パッド力検知システ ムは、ロボット・システムに切迫した滑り状態を警告することにより、ワークの 滑りを防止することに使用できる。この警告機構を使い、ロボット104の速度、 或は加速の制御が可能である。例えば、効率良く動作するため、ロボット104は 、センサ210aが、ワーク102が滑りそうであるため、ロボットがその速度を下げ るよう指示するために使われる信号を生成するまで、できるだけ速くワーク102 を移動させるよう指示されうる。 切迫したワーク滑りを検出する機構は、衝撃検出とのい関連で議論したのと同 様である。ゴム・パッドと薄板ワーク102間の名目摩擦力以下の力敷居値も利用 される。センサ210aがこの敷居値以上の力を記録する時、ワーク102は滑り寸前 であり、ロボット104が減速するよう警告・指示される。 本発明のフィンガ・パッド力センサ・システムにより生成される情報は、ロボ ット104の位置ベース制御システ ム内の開ループ・システムで使用される。例えば、前記の一致タスク中に、ロボ ット104は少しだけ移動され、次にセンサ210aの値が読まれる。センサ210aによ って生成された信号に基づき、ロボット104の次の移動が判定される。或は、セ ンサ210aの情報が、センサ210aの有効性、力当接に対するロボット104の応答性 を改善するため、ロボット104の制御ループ内に結合可能である。この目的のた め、力ベース制御ループは、ロボット104の位置コントローラの回りに配置可能 である。これは、所望の力増分を比例定数を通し所望のロボット位置増分と関連 付けることにより達成されうる。このようなスキームは、位置ベース比例力制御 スキームと呼ばれ、その例が表４に示されている。このシステムは、以下のよう に作動する。例えば、ロボット104の運動が制限され、ロボットがワーク102をプ レス・ブレーキ112のバックストップ110に対して押し上げた時、所望の力読みに 達するまで、ロボット・コントローラが力制御スキームにスイッチングし、ロボ ット104がその移動を調整するのを支援可能である。このような方法は、アプリ ケーション・タスクを実施する自然な方法を提供し、例えば、衝撃等の重要な出 来事を見損なう可能性を最小限にし、またワーク102へ過度の力を付加する可能 性を排除する理由から、望ましいものである。 更に、制限された運動方向で、つまりバックストップ110等、固定構造とワー クの当接がある方向、での力コン トローラと、自由運動方向、つまりグリッパ106以外の他の構造物とワーク102と の間に物理的接触が1つもないような方向、での位置コントローラを同時に使用 する柔軟性を有することも望ましい。このようなスキームは、ハイブリッド位置 ・力コントローラと呼ばれ、ロボット工学入門：機械工学と制御、第2版、Ｊ・ Ｊ・クレイグ著、1989年アディソン・ウェズレイ・オブ・リーディング社発行、 マサチュウセッツ州、に示され、説明されている。一方、「力と変位のハイブリ ッド制御に関連する問題と研究課題」ロボット工学とオートメ化に関するIEEE国 際会議録 、R・P・ポール著、1987年発行、ページ1966〜1971、に記載されるように 、どちらかの制御モードを使う時、力、位置は予想外変化に対して監視される必 要がある。このような変化は、ロボット手順における問題を示す場合がある。 本発明の別のアスペタトによれば、ワークを掴むロボットの移動も、ワークの 曲げ操作中に、適切に制御される。即ち、図13に示すように、グリッパ106a、10 6bに掴まれたワーク102が、プレス・ブレーキ112のパンチＰ，ダイDにより曲げ られている時、ワーク102は、パンチＰ，ダイDにより図13のA方向に引っ張られ る。この時、ワーク102が経験する剪断力は、グリッパ106a、106bに設置される センサ210により検出される。センサ210の信号が、次にロボット移動を制御する コントローラに伝達され、ワークが経験する剪断力が消えるよう、グリッパ106a 、 106bがA方向に移動される。この配置により、グリッパ106a、106bにより掴まれ るワーク102は、曲げ操作中のグリッパ間での滑りが防止される。起こりうるグ リッパに対するワークの滑りは、ロボットを制御するコントローラが、グリッパ が保持するワークの正しい掴み位置の記億を失ってしまうという問題、つまりコ ントローラのメモリ内に記億されたワークの掴み位置が、グリッパにより掴まれ たワークの実際の掴み位置と異なるという問題の原因となる。 以上、図を基に本発明の好適実施例のみ詳細に説明したが、前記教示に鑑み、 本発明の範囲を越えることなく、次項に記載するクレイムの範囲内で多くの修正 、変更が可能である

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モアー リチャード エム ジュニア アメリカ合衆国 15217 ペンシルベニア ピッツバーグ シヤーブルック ストリ ート 2344 (72)発明者 ボーン デビット アラン アメリカ合衆国 15211 ペンシルベニア ピッツバーグ ケアーサージ ストリー ト 209 (72)発明者 シーゲル メルヴィン ダブリュー アメリカ合衆国 90621 カリフォルニア ブエナパーク ファイアストーン ブル バード 7025 シーオー アマダ アメリ カ，インク.

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ワークに加えられる剪断力検出するフィンガ・パッド力センサ・システムで あり、 前記ワークを保持するグリッパを有するロボットと； 前記ワークが経験する剪断力を経験するため、前記グリッパと前記ワーク間に 位置決定されるよう、前記グリッパに付け加えられる少なくとも1つのフィンガ 。パッド力センサとを備え、 前記フィンガ・パッド力センサが、前記剪断力の大きさ、方向を表す少なくと も2つの出力信号を生成するよう構成されるシステム。 ２．請求項1に記載のフィンガ・パッド力センサ・システムであり、 前記フィンガ・パッド力センサが、 中に凹部が形成された1片の変形可能平面材料と； 光が主に前記凹部の開口に向う方向に発せられるよう、前記凹部内に付け加え られる光源と； 前記光源が発する前記光を受けるよう位置決定された位置鋭敏検出機とを備え るシステム。 ３．請求項2に記載のフィンガ・パッド力センサ・システムであり、 前記位置鋭敏検出器が凹所形成され、前記1片の変形可能平面材料が付け加え られるベース・プレートを更に含むシステム。 ４．請求項3に記載のフィンガ・パッド力センサ・システムであり、 前記1片の変形可能平面材料が、前記剪断力が前記1片の変形可能平面材料に加 えられる時、前記位置鋭敏検出器の少なくとも2つの出力信号が変化するよう、 前記位置鋭敏検出器上に付け加えられるシステム。 ５．請求項1に記載のフィンガ・パッド力センサ・システムであり、 前記フィンガ・パッド力センサから前記少なくとも2つの出力信号を受け取り 、力の大きさ、方向、前記フィンガ・パッド力センサによって経験される衝撃の 発生を表す信号を生成するよう接続される処理回路機構を更に含むシステム。 ６．請求項5に記載のフィンガ・パッド力センサ・システムであり、 前記処理回路機構が、 前記力センサからの前記少なくとも2つ出力信号を出力電圧に変換する複数の 電流ー電圧変換器と； 前記出力電圧を受け取り、そこから差信号を生成する差増幅器と； 前記差信号を受け取り、前記フィンガ・パッド力センサによって経験される前 記剪断力の大きさ、方向を表すDC信号を生成するコンピュータ制御オフセット無 効回路と； 前記差信号を受け取り、前記フィンガ・パッド力セン サによって経験される衝撃を表すAC信号が生成されるよう、DC成分をフィルタリ ング排除するフィルタリング回路とを備えるシステム。 ７．請求項１に記載のフィンガ・パッド力センサ・システムであり、 前記フィンガ・パッド力センサの4つが、前記グリッパの一方側に付け加えら れ、それぞれ前記グリッパの一方側上の中央ポイントからおよそ等距離であるシ ステム。 ８．請求項１に記載のフィンガ・パッド力センサ・システムであり、 前記フィンガ・パッド力センサが、2次元位置鋭敏検出器を含むシステム。 ９．ロボットのグリッパに保持されるワークへの剪断力の付加を検知する方法で あり、 前記ロボットが、前記ワークによって経験される剪断力を経験するため、前記 ワークが前記グリッパと前記ワークとの間に位置決定されるよう、前記グリッパ に付け加えられた少なくとも1つのフィンガ・パッド力センサを有し、 前記方法が、 前記グリッパが保持する前記ワーク上に剪断力を加え； 前記ワークが経験する前記剪断力に応答して、前記フィンガ・パッド力センサ の変形を検知する工程より構成される。 10．請求項９に記載の方法であり、 前記検知工程が、発せられた光を受ける表面上の位置を表す、少なくとも1つ の出力信号を生成する固定位置鋭敏検出器により受け取られる光を発するよう位 置決定される光発光源を伴う、変形可能平面材料を提供することにより、達成さ れる方法。 11．1シートの平面材に加えられる剪断力を測定する力センサであり、 1片の変形可能平面材料と； 前記1片の変形可能平面材料に形成される凹部と； 前記1片の変形可能材料の前記凹部に実装される光源と； 前記光源より発っせられる光が前記光鋭敏検出器に当たるように前記凹部に隣 接実装される位置鋭敏検出器とを備え、 前記1シートの平面材料に加えられる剪断力が、前記1片の変形可能平面材料の 変形を引き起こし、よって前記位置鋭敏検出器への光衝突位置が移動される力セ ンサ。 12．請求項１１に記載の力センサであり、 前記光源が赤外線発光ダイオードである力センサ。 13．請求項１１に記載の力センサであり、 前記１片の変形可能平面材料が、ショアA45硬度を有する材料から形成される 力センサ。 14．請求項11に記載の力センサであり、 前記位置鋭敏検出器が凹所形成され、前記1片の変形可 能平面材料が付け加えられるベース・プレートが更に含まれる力センサ。 15．請求項14に記載の力センサであり、 前記１片の変形可能平面材料が、前記剪断力が前記１片の変形可能平面材料に 加えられる時、前記位置鋭敏検出器の出力信号が変化するよう、前記位置鋭敏検 出器上に付け加えられる力センサ。 16．請求項15に記載の力センサであり、 前記位置鋭敏検出器からの前記出力信号を受け取り、力の大きさ、方向、前記 力センサによって経験する衝撃の発生を表す信号を生成するよう接続される処理 回路機構を更に含む力センサ。 17．請求項１６に記載の力センサであり、 前記処理回路機構が、 前記力センサからの前記出力信号を出力電圧に変換する複数の電流ー電圧変換 器と； 前記出力電圧を受け取り、そこから差信号を生成する差増幅器と； 前記差信号を受け取り、前記力センサによって経験される前記剪断力を表すDC 信号を生成するコンピュータ制御オフセット無効回路と； 前記差信号を受け取り、前記力センサによって経験される衝撃を表すAC信号が 生成されるよう、DC成分をフィルタリング排除するフィルタリング回路とを備え る力センサ。 18．請求項１１に記載の力センサであり、 2次元位置鋭敏検出器を含む力センサ・ 19．請求項1に記載のフィンガ・パッド力センサ・システムであり、 前記フィンガ・パッド力センサが、 ワークと底部面に当接する上部面を有する第1の1片の平面材料と； 誘電材料の底部と導電性材料の上部を有する第2の1片の平面材料であって、前 記誘電材料底部を前記第1の1片の平面材料の前記底部面に付け加えることにより 、前記第1の1片の平面材料の前記底部面に付け加えられているものと； 前記第2の1片の平面材料の前記導電性上部に付け加えられる光源と； 前記光源が発する光の通過を可能にする開口部を中に有する第3の1片の変形可 能平面材料であって、前記第2の1片の平面材料の前記上部に付け加えられている もの； 前記光源が発する前記光を受けるよう位置決定された位置鋭敏検出器と、を備 えるシステム。 20．請求項19に記載の力センサであり、 前記光源が赤外線発光ダイオードである力センサ。 21．曲げプレスのため、ロボットの移動を制御する方法であって、前記曲げプレ スには、間に配置される薄板ワーク(102)をお互いに協力して曲げる1対の工具(P .D)が設けられ、前記ロボットが、間にある前記ワークを掴み、 前記ワークが経験する剪断力を検知する少なくとも1つのフィンガ・パッド力セ ンサ(210)が設けられる1対のグリッパ(106a、106b)を有し、 前記方法が、 前記グリッパ間でワークを掴み； 前記1対の工具間に前記ワークを配置し； 前記1対の工具により前記ワークを曲げ； 前記曲げ中に、前記ワークが経験する剪断力を検知し； 前記ワークが経験する前記剪断力が消えるように、前記ロボットを適切な方向 に移動させる、工程より構成される方法。 22．曲げプレスのため、ロボットの移動制御する制御装置であって、前記曲げプ レスが、間に配置される薄板ワークをお互いに協力して曲げる１対の工具を有し 、前記ロボットが、間にある前記ワークを掴み、前記ワークが経験する剪断力を 検出する少なくとも1つのフィンガ・パッド力センサが設けられる1対のグリッパ を有し、 前記装置が、 前記ロボットに、前記1対の工具間に前記グリッパが掴むワークを配置するた めの信号を提供する手段と； 前記曲げプレスに、前記1対の工具により前記ワークを曲げるための信号を提 供す手段と； 前記センサから、前記曲げ期間中に前記ワークが経験する前記剪断力を示す信 号を受け取る手段と； 前記ロボットに、前記ワークが経験する前記剪断力が消えるように、前記ロボ ットを適切な方向に移動させるための信号を提供する手段、とを備える。