JPS59147211A - 平衡度測定センサ - Google Patents
平衡度測定センサInfo
- Publication number
- JPS59147211A JPS59147211A JP2129883A JP2129883A JPS59147211A JP S59147211 A JPS59147211 A JP S59147211A JP 2129883 A JP2129883 A JP 2129883A JP 2129883 A JP2129883 A JP 2129883A JP S59147211 A JPS59147211 A JP S59147211A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon substrate
- resistive layer
- type
- conductive part
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
- G01C9/10—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using rolling bodies, e.g. spheres, cylinders, mercury droplets
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は平衡度を測定するためのセンサに関するもので
ある。
ある。
平衡度測定センサは、例えば自走ロボットや組立ロボッ
ト等の姿勢制御に使われているが、従来はジャイロ等を
使用している。このジャイロは、一般には大型であるた
め、ロボットの腕先や手首への搭載等に難点があり、ロ
ボットの小型化への大きな隘路となっている。また、こ
のジャイロは高価であると共に、特に重要なことは過酷
な使用環境での信頼性が今一つであるため、震動や衝撃
および高低温場所で使用されるロボット自体の信頼性に
大きな影響を与えている。
ト等の姿勢制御に使われているが、従来はジャイロ等を
使用している。このジャイロは、一般には大型であるた
め、ロボットの腕先や手首への搭載等に難点があり、ロ
ボットの小型化への大きな隘路となっている。また、こ
のジャイロは高価であると共に、特に重要なことは過酷
な使用環境での信頼性が今一つであるため、震動や衝撃
および高低温場所で使用されるロボット自体の信頼性に
大きな影響を与えている。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、小形、安価でかつ劇環境性に優れた平
衡度測定センサを提供せんとするもので、以下図に基い
て本発明の一実施例を詳述する。
とするところは、小形、安価でかつ劇環境性に優れた平
衡度測定センサを提供せんとするもので、以下図に基い
て本発明の一実施例を詳述する。
第１図は本発明の構成図で、１はＰ形のシリコン基板で
、この基板１０表面には椀状の凹面１１が形成されてい
る。２は抵抗層で、この抵抗ｌ１１１２はＰ形シリコン
基板１にリンを拡散して外形抵抗層となって凹面１１の
下部全域にわたって形成されている。３は５ｉ０２より
なる絶縁部、４はアルミ等よシなる電極で、この電極４
け同図（α）の平面回圧て明らか力ように、互いに対向
して複数組設けられ、その各一端は夫々抵抗層２と電気
的に接続され、また各他端は夫々外部に拍出されている
。
、この基板１０表面には椀状の凹面１１が形成されてい
る。２は抵抗層で、この抵抗ｌ１１１２はＰ形シリコン
基板１にリンを拡散して外形抵抗層となって凹面１１の
下部全域にわたって形成されている。３は５ｉ０２より
なる絶縁部、４はアルミ等よシなる電極で、この電極４
け同図（α）の平面回圧て明らか力ように、互いに対向
して複数組設けられ、その各一端は夫々抵抗層２と電気
的に接続され、また各他端は夫々外部に拍出されている
。
５は導電７部で外形のノ・イトーフされたシリコン基板
よりなって、四部】１と略同等の曲率をもった凸部５１
が形成さｉｔ、前記四部１１との１１４１ＶＣ密閉され
た室６を有して配設され基板１とは一体的に固矩されて
いる。７はＳ ｉ ０２よりなる絶縁部、８は室６に密
封された水銀球、９は屯涼である。
よりなって、四部】１と略同等の曲率をもった凸部５１
が形成さｉｔ、前記四部１１との１１４１ＶＣ密閉され
た室６を有して配設され基板１とは一体的に固矩されて
いる。７はＳ ｉ ０２よりなる絶縁部、８は室６に密
封された水銀球、９は屯涼である。
なお導電部５として外形シリコン基板を使用したことは
、金属尋体の場合では水銀との接触によシアマルガムが
作られて不都合が生ずるが、これを防止するためＱ（シ
リコン基板を使用したものである。
、金属尋体の場合では水銀との接触によシアマルガムが
作られて不都合が生ずるが、これを防止するためＱ（シ
リコン基板を使用したものである。
り上第１図のように構成された本発明によりなるセンサ
を、今図面左方向に傾けたとすると、水銀球８も、この
傾きに応じて左方向に移動する。
を、今図面左方向に傾けたとすると、水銀球８も、この
傾きに応じて左方向に移動する。
このとき、電源９より導電部５．水欽球８．抵抗層２お
よび電極４を通して流れていた電流は、水銀球８の移動
によって抵抗層２上の泣面゛、すなわち抵抗値が変り、
各′電極４により検１１１さｉＬる１１σ７５；変る。
よび電極４を通して流れていた電流は、水銀球８の移動
によって抵抗層２上の泣面゛、すなわち抵抗値が変り、
各′電極４により検１１１さｉＬる１１σ７５；変る。
この変化を検出することしくよりｔ頁ｒ）方１ｈ１゜角
度を検出することができる。
度を検出することができる。
次にこの検出方法を更に詳述する。
シリコン基板１に四部１１σ）カロエをする場合、第２
図で示すように凹σｊ］１１び）直径Ｗを７，５？ル彬
とし、水銀球８０位両全２とＶ方向しζ±３０°ぴ〕範
囲を検出しようとすると、四部１１１７）深さＤをｌｆ
ｎｍ とすればよい。こσ）よりな凹面１１において
、水銀球８が第２図（ｂ）の位９Ｅ点にあるとすると、
この点Ｒは２方向の各゛電極Ｚ）２１ 、 Ｄｚｔ ３
１の抵抗の逆数の差と、抵抗の逆数σ）和σ）比は中Ｉ
Ｇ点Ｏ点からＸ方向のずれに比例する。すなわちこの比
例値をＸとすると次式になる。
図で示すように凹σｊ］１１び）直径Ｗを７，５？ル彬
とし、水銀球８０位両全２とＶ方向しζ±３０°ぴ〕範
囲を検出しようとすると、四部１１１７）深さＤをｌｆ
ｎｍ とすればよい。こσ）よりな凹面１１において
、水銀球８が第２図（ｂ）の位９Ｅ点にあるとすると、
この点Ｒは２方向の各゛電極Ｚ）２１ 、 Ｄｚｔ ３
１の抵抗の逆数の差と、抵抗の逆数σ）和σ）比は中Ｉ
Ｇ点Ｏ点からＸ方向のずれに比例する。すなわちこの比
例値をＸとすると次式になる。
但しＲｙａｌはＨ−Ｄｚｔ間の抵抗、 Ｒｚ２はＨ−Ｄ
Ｚｚ間の抵抗、には定数である。
Ｚｚ間の抵抗、には定数である。
第２図（Ｃ）は検出値ＸとＸ軸方向の傾斜角度θτとの
関係を示したもので、Ｘは角度θＸに比例する。ｙｆ励
方向ｋｃついても全く同様である。
関係を示したもので、Ｘは角度θＸに比例する。ｙｆ励
方向ｋｃついても全く同様である。
第３図は具体的な検出回路を示したもので、２０〜２３
け検出部て′、夫々水銀球８の位１市と各ｔａｉｉ間の
抵抗値の逆ｐ １／７１！２１１１／７２ｚ２ 、 ］
／ノ？ｖ１゜１／Ｒｙ２を検出する。２４．２５は差豹
６ＭＩＸｒ ２６ 、２７は加停部、２８．２９は割糟
１部である。
け検出部て′、夫々水銀球８の位１市と各ｔａｉｉ間の
抵抗値の逆ｐ １／７１！２１１１／７２ｚ２ 、 ］
／ノ？ｖ１゜１／Ｒｙ２を検出する。２４．２５は差豹
６ＭＩＸｒ ２６ 、２７は加停部、２８．２９は割糟
１部である。
電源９より印力１１された市川に基き、ηｊ、流は導電
部５−水銀球８−抵抗層２を通って各電極４（Ｄｚｌ
、 Ｄｘ２ 、１）ｙｌ 、 Ｄｙ２ ）に流れ検出部
２０〜２３によって検出される。この１１ｈは水銀球８
の位置、すなわち四部１１の中心点と水銀球８間の抵抗
に応じて変化し、各検出器２０〜２３にて夫り抵抗の逆
数として検出される。検出器２０．２１によって検出し
た１１１１は夫々差算部２４と加算部２６に出力され、
岩４マ一部２４でｉ、、ｊ １／ＲｚＩ−１／Ｒｘ２
の演算が行なわれ、また加痒部２６ではＩ／Ｒｘｌ ＋
１／Ｒｇｚの演算が行なわノＬる。各演算結果のＡ、
Ｈの出力は１唄厨川朋に比例した信号Ｘを出力する。同
様にしてＶ軸方向の傾斜角度Ｖ′Ｃ比例した信号Ｙを割
昇部２９より出力する。この２ｖ座標軸信号Ｘ、Ｙより
２方向、１方向の傾きを知ることができる。
部５−水銀球８−抵抗層２を通って各電極４（Ｄｚｌ
、 Ｄｘ２ 、１）ｙｌ 、 Ｄｙ２ ）に流れ検出部
２０〜２３によって検出される。この１１ｈは水銀球８
の位置、すなわち四部１１の中心点と水銀球８間の抵抗
に応じて変化し、各検出器２０〜２３にて夫り抵抗の逆
数として検出される。検出器２０．２１によって検出し
た１１１１は夫々差算部２４と加算部２６に出力され、
岩４マ一部２４でｉ、、ｊ １／ＲｚＩ−１／Ｒｘ２
の演算が行なわれ、また加痒部２６ではＩ／Ｒｘｌ ＋
１／Ｒｇｚの演算が行なわノＬる。各演算結果のＡ、
Ｈの出力は１唄厨川朋に比例した信号Ｘを出力する。同
様にしてＶ軸方向の傾斜角度Ｖ′Ｃ比例した信号Ｙを割
昇部２９より出力する。この２ｖ座標軸信号Ｘ、Ｙより
２方向、１方向の傾きを知ることができる。
以上のように、本発明は、シリコン基板の表面に凹面を
形成し、この凹…１の下部全域にわたって外形拡散の抵
抗層を形成すると共に、このシリコン基板と密閉室を形
成してＮ形シリコン基板よシなる導電部の蓋をかぶせ、
かつ前記密閉室内に導電１部と抵抗層とを電気的に接続
するよう水銀球を押入し、この水銀球の位置を２軸Ｖ軸
方向の抵抗の変化として傾斜角を検出するようにしたも
のである。したがって本発明によれば、従来のジャイロ
等に比べて超小形で安価となり、素材がシリコ／做板と
水銀よりなっているため耐環境性に優れ。
形成し、この凹…１の下部全域にわたって外形拡散の抵
抗層を形成すると共に、このシリコン基板と密閉室を形
成してＮ形シリコン基板よシなる導電部の蓋をかぶせ、
かつ前記密閉室内に導電１部と抵抗層とを電気的に接続
するよう水銀球を押入し、この水銀球の位置を２軸Ｖ軸
方向の抵抗の変化として傾斜角を検出するようにしたも
のである。したがって本発明によれば、従来のジャイロ
等に比べて超小形で安価となり、素材がシリコ／做板と
水銀よりなっているため耐環境性に優れ。
ロボット等に使用する場合には極限搏ロボットに使用で
き、またその取付位動に制約を受けることがなく、シか
もロボット自体の小形化が図れるものである。
き、またその取付位動に制約を受けることがなく、シか
もロボット自体の小形化が図れるものである。
第１図は本発明の一実施例を示す檜成図で、（α）ハＳ
ト面図、 （（＋） Ｖ：Ｊ、 （ａ）のＡ −Ａ １
ｌｊｉ而図、第２しｌ ｔ：、ｌ説明図で、（α）番、
１ソリコア基板の１ｉ１１而略図、（りは同じく平面図
、（ｃ）ｒま水力信号と傾斜角の関係図、第３図は傾斜
角検出のだめの回路構成図である。 ■はシリコン基板、２は抵抗層、３，７は絶縁部、４は
電極、５は導電部、６は室、８は水銀球。 特 Ｗト 出 仙 人 株式会社 明 電 舎 代表者 今 井 正 ノａ ］ （α〕 廿 １ 図 ・−５１− ２１ Ｕχ 才Ｚ図
ト面図、 （（＋） Ｖ：Ｊ、 （ａ）のＡ −Ａ １
ｌｊｉ而図、第２しｌ ｔ：、ｌ説明図で、（α）番、
１ソリコア基板の１ｉ１１而略図、（りは同じく平面図
、（ｃ）ｒま水力信号と傾斜角の関係図、第３図は傾斜
角検出のだめの回路構成図である。 ■はシリコン基板、２は抵抗層、３，７は絶縁部、４は
電極、５は導電部、６は室、８は水銀球。 特 Ｗト 出 仙 人 株式会社 明 電 舎 代表者 今 井 正 ノａ ］ （α〕 廿 １ 図 ・−５１− ２１ Ｕχ 才Ｚ図
Claims (1)
- 一簡に凹曲を有するＰ形のシリコン基板と、このシリコ
ン基板の凹面下部ＫＮ形拡散による抵抗層を形成すると
共に、−１Ｉｔｉに前記四部と対応した曲率を有する凸
面を形成し、かつＮ形シリコン基板よりなる導車部と、
この導゛亀部の凸面と前記シリコン基板の凹面とを対向
配儲、シて室を形成し、この室に移動自在に封入された
水銀球と、前記シリコン基板と導電部間に絶縁部を介し
て配設され、各一端は前記抵抗層に接続され、他端は外
部に導出された複数対の電極とを備えたことを特徴とす
る平衡度測定センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129883A JPS59147211A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 平衡度測定センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129883A JPS59147211A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 平衡度測定センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59147211A true JPS59147211A (ja) | 1984-08-23 |
Family
ID=12051233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2129883A Pending JPS59147211A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 平衡度測定センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59147211A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113310465A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-27 | 湖北工业大学 | 一种能同时测量角度和方位的测斜装置及测斜方法 |
-
1983
- 1983-02-10 JP JP2129883A patent/JPS59147211A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113310465A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-27 | 湖北工业大学 | 一种能同时测量角度和方位的测斜装置及测斜方法 |
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