JPS60197392A - 傾斜角センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ロボットの手先に設け、手先と作業対象物
の相対傾斜角を検出するための傾斜角センサに関するも
のである。

〔従来技術〕

ロボットの手先により何か作業を行うとき、μポットの
手先と作業対象物の間の距離および傾き角を知る必要の
ある場合かしばしばある。例えば、欺装作業においては
、塗装面とノズルを所定の位置、角度に保たなければな
らない。

従来このために、ロボットの先端に距離センサや触覚セ
ンサを複数個設け、それらの各センサの出力を比較し、
対象物との相対位置や傾き角ン検出していた。その−例
を第１図に示す。

第１図において、１，２は距離センサで、支持棒３の両
端に設けられている。距離センサー、２の出力が対象物
４との距離Ｘ１　＊　Ｘ２を表すとすれば、平均的な距
離マは、 マ＝　（１１＋Ｘ２　）／　２ の演算により、また、相対角度θは θ−ｊ　ａｎ　−１（ｕ　） の演算によりめることができる。

これは２次元的な位置、傾きの場合であるが、さらに、
距離センサを増加すれば３次元的な位置。

傾き請求めることができる。距離センサー、２には、光
学式、ｖＬ磁式、超音波式等があり、使用目的、対象物
によって使い分けられる。しかし、紙のように不導体で
表面状態が一様でないものは、何れの距離センサも使用
できない。

一方、触覚センサの場合、対象物に力を加えて検知する
ので、対象物が変形しない程度の力でなげればならす、
紙のように柔らかな対象物の場合には触覚センサの構成
が困難であった。

このように、従来のセンサは、複数個組み合せるのでそ
の構造が大形となり、しかも、紙のような対象物に適用
できないという欠点かあった。

〔発明の概要〕

この発明は、以上の欠点ｌ除去するためになされたもの
で、非常に微弱な接触力を検知することのできる触覚セ
ンサの接触子を２次元的に動かし、その出力を演算して
傾斜角ケ求めるようにしたものであり、小形で対象物乞
問わず適用できる傾斜角センサを提供するものである。

以下、この発明を図面について説明する。

〔発明の実施例〕

第２図はこの発明で使用する高感度の触覚センサ（特願
昭５８−２２３２０４号参照）である。

まず、その概略を説明する。この図において、５は接触
子で、金属製の薄膜６のほぼ中央に、この薄膜６の表面
とほぼ直角となるように設げられている。接触子５は人
間の毛髪のとと（、細（弾性のある軽い材料よりなり、
金属細線でもプラスチック材料でもよく、薄膜６に接着
剤、溶接等の手段により、その一端が固定されている。

薄膜６は筒状の取付枠７の前面に取り付けられており、
取付枠Ｔの内部には電極８が薄膜６と対向するよう忙設
置されている。電極８は、円柱状の基部８Ａと次第に拡
散する円錐体部８Ｂとからなる。９は隔壁であり、電極
８をその基部８Ａにより固定するとともに取付枠７に取
り付けられ、電気、的にも薄膜６と電極８の間欠絶縁し
ている。

信号線１０は電極８と薄膜６の間の静電容量を検出する
ための回路（図示せず）Ｋ接続する線である。接触子５
がなげれば、この構造はコンデンサ。

マイク−ホンのそれと同じである。以上で、触覚センサ
１１が＃！成される。

第３図は第２図で説明した触覚センサ１１と駆動モータ
１２とを組み合せた傾斜角センサ１７を示す。また、信
号処理のブロック図も同時に示している。

触角センサ１１と駆動モータ１２は、円筒状体１３（第
３図においては点線で示される）の内部に配置されてお
り、特に、触覚センサ１１は、円筒状体１３に板はね１
４を介して設置されている。

板はね１４はこれに限ることなく、ゴム等の弾性体であ
ってもよく、あるいはフィルはねを組み合せてもよい。

一方、駆動モータ１２は同軸上に軸の回転位置を検知で
きる位置検出器１５Ｙ有し、円筒状体１３の内部に固定
されている。駆動モータ１２の軸の先端には、その軸心
より若干離れた軸心を持つ軸１６が設けられ、その先端
部は、触覚センサ１１の一端に回転自由となるように嵌
合されている。

以上で傾斜角センサ１７が構成される。また、２０は位
置信号演算回路、２１は触覚センサ演算回路。

２２は比較回路である。

次に動作について説明する。

駆動モータ１２により軸１６が回転すると、この嵌合部
は矢印１Ｂに示すように円運動を行い、触覚センサ１１
はみそすり運動を行う。したかつて、接触子５の先端も
軌跡１９で示すような円運動を行う。

さて、この傾斜角センサ１７より取り出される２種類の
信号のうち、位置検出器１５からの信号は位置信号演算
回路２０に入り、また、触覚センサ１１からの信号は触
覚センサ演算回路２１に入り、それぞれの出力は、比較
回路２２において比較される。

次に、比較回路２２の働きＫついて、第４図。

第５図で説明する。

第４図においては、傾斜角センサ１７が多自由度機構２
３（その先端部分が図示されているのみ）の先端部に設
けられており、対象物４との間の傾斜角ン測定している
状態を表している。この場合、傾斜角センサ１７と対象
物４は傾いているため。

接触子５の先端の対象物４の表面上への軌跡２５は１点
線２４で示すように一部とぎれたものとなる。

この時、触覚センサ１１の出力は、第５図（ａ）に示す
ように、駆動モータ１２の１回転の期間Ｔ中出力が出た
り、出なかったりする。この出力は、触覚センサ演算回
路２１により、第５図（ｂ）のような矩形波に変換させ
られる。この矩形波において、オン状態の部分が接触子
５の先端か対象物４と接している状態を表すととＫなる
。一方、第５図（Ｃ）に示す位置検出器１５の出力は、
駆動モータ１２の回転位置を表しているので２つの信号
ケ比較することにより、どの位置で接触子５と対象物４
が触れているかが分かり、したがって、傾きの角度を知
ることができるわ（すである。この場合、接触子５と対
象物４との相対距離によって第５図（ａ）に示す出力の
波形、つまり、接触子５と対象物４との接触している時
間が異なるので、徐々に接触子５を対象物４に近づ也す
てみそすり運動している接触子５を対象物４に接触させ
、出力のピーク値■、かあらかじめ定めた一定値に達し
たとき近づけるのを止め、その時の出力を第５図（ａ）
Ｋ示す波形とすれば、常に正しい測定ができる。

第６図は傾斜角センサ１１と対象物４が直角の場合であ
り、この時には、駆動モータ１２の回転位置によらず、
一定の触覚センサ１１からの出力が得られるので、直角
であると判定できる。接触子５が対象物４に触れず、出
力が全然得られない場合は、傾斜角センサ１７’ｔ−全
体的に対象物４に近づけ、前述したように出力のピーク
値ｖｐがあらかじめ定めた一定値になったところで停止
させ、第４図に示す状態圧してやればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この分明は、高感度な触覚センサ
にみそすり運動を与え接触子の先端で対象物の表面をさ
ぐり、その情報により対象物との間の角度を検出するよ
うにしたものであるので。

装置は小形となり、また、対象物が紙のようにたわみ易
いものにでも適用することができる利点がある０

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の傾斜角を検出する原理ケ示す図、第２図
は高感度の触覚センサの一部断面図、第３図はこの発明
による傾斜角セ／すの一実施例を示す斜視図とその電気
回路のプρツク図、第４図。 第５図はこの発明の傾斜角センサの動作説明図と要部の
波形図、第６図は同じく傾斜角センサの動作説明図であ
る。 図中、１，２は距離センサ、３は支持棒、４は対象物、
５は接触子、６は薄膜、Ｔは取付枠、８は電極、８Ａは
基部、８Ｂは円錐体部、９は隔壁、１０は信号線、１１
は触覚センサ、１２は駆動モータ、１３は円筒状体、１
４は板ばね、１５は位置検出器、１６は軸、１Ｔは傾斜
角センサ、１Ｂは矢印、１９は軌跡、２０は位置信号演
算回路、２１は触覚センサ演算回路、２２は比較回路で
あるＯ 第１図 第３図 第４図 第６図　（ｂ）−「−一一一トー」−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 位置検出器を有するモータと、先端に接触子を有し弾性
   体で支持された触覚センサと、前記モータの回転運動を
   前記触覚センサのみそすり運動に変換する機構と、前記
   接触子の先端が対象物に接触する情報と前記位置検出器
   からの位置の情報とＺ比較することにより、前記対象物
   との間の角度を検出する比較回路とからなることｌ特徴
   とする傾斜角センサ。