JPS6035602B2 - 面圧力デ−タの検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、面圧力データ、即ち面圧力の総和及び面圧力
の重心位置を検出する方法に関するものである。

一般に、平面上に作用する圧力分布の重心位置は、その
平面上の圧力分布を測定してその圧力分布から所要の演
算を行うことにより求めることができ、また上記圧力分
布は例えばその平面上におけるマトリックス状の多数点
の圧力をそれぞれ検出するなどの手段によって測定する
ことができる。

しかしながら、このような方法による測定では、その装
置が非常に複雑で高価なものになる。

本発明は、このような問題を解決し、極めて簡単な装置
により面圧力の総和及びその重心位置を容易に検出可能
とした両圧力データの検出方法を提供するものである。
また、本発明者は先に特磯昭５５−５０９１８号として
面圧力の重心位置検出方法を提案しているが、本発明は
、上記既提案の方法に比して任意条件のもとにおける検
出を正確に行うことが可能な両圧力データの検出方法を
提供するものである。

図面を参照して本発明の方法について詳述するに、第１
図において、本発明に基づく圧力検出に用いる圧力検出
器１は、導電性の高い可榛性物質からなる第１層の面状
抵抗体２と、外部からの圧力の作用でコンダクタソスが
略線形に変化する感圧導電性ゴム等からなる第２層の感
圧板３と、上記第１層の面状抵抗体２と同様な材料によ
って形成した第３層の面状抵抗体４とによって三層構造
に形成したもので、これらは基本的には正方形の平面形
状を有し、その周辺を相対向する二対の対辺に分割区画
し、第１層の面状抵抗体２にはそのｘ方向の一対の対辺
に電極５，６を設け、第３層の面状抵抗体４にはｙ方向
の一対の対辺に電極７，８を設けている。このような構
成を有する圧力検出器１は、第１層の面状抵抗体２の両
端の電極５，６にそれぞれ抵抗Ｒを介して電圧＋ａを印
加し、また第３層の面状抵抗体４の両端の電極７，８に
それぞれ抵抗Ｒを介して電圧−ａを印加するように接続
し、圧力検出器１上に力が作用したときの電極５，６の
電圧Ｖ＾，ＶＢ、及び電極７，８の電圧Ｖｃ，Ｖｏを取
出す。

第２図は上記各電極の電圧に基づいて面圧力の総和Ｗ及
びその重心位置の座標（ｘ，ｙ）のうちのｘを求めるた
めの回路構成を示し、電極５，６の電圧ＶＡ， ＶＢを
減算回路１１，１２，１３に入力すると共に電極５，６
に抵抗Ｒを介して印加した電圧＋ａを減算回路１ １，
１３に入力し、それに基づく減算回路１１，１３からの
出力ａ−Ｖ＾，ａ−ＶＢを加算回路１４に導くことによ
り、圧力検出器１に加えられた面圧力の総和則ち全重量
ＷをＷ＝ｋ。

（あ−Ｖ＾−ＶＢ） …‘１｝（但し、ｋ
ｏは定数）として加算回路１４の出力により求め、さら
に、上記加算回路１４からの出力と減算回路１２からの
出力を割算回路１５に入力して、重心位置（ｘ，ｙ）の
座標値ｘをＸ＝ｋ．勿生ざらＢ ‐‐‐｛２
｝（但し、ｋ，は定数）の演算によって求めるように構
成している。

また、重心位置（ｘ，ｙ）における他の座標値ｙについ
ても、上記第２図と略同一の回路構成により、ｙ＝ｋ２
後竿も弓竿らＤ ‐‐‐【３｝（但し、ｋ２は
定数）の演算で求められる。

この場合、｛３１式右辺における分母（松十Ｖｃ十ＶＤ
）も、‘１１式の（ね−Ｖ＾−ＶＢ）と同様に、圧力検
出器１に加わる全重量Ｗに相当し、従って、Ｗ＝ｋ。

（勿一Ｖ＾一ＶＢ）＝ｋ。（Ｚ＋Ｖｃ＋Ｖ。）としての
面圧力の総和を求めることができる。一方、両圧力の重
心位置は、圧力検出器１の上面に力が作用したときに、
− ＪＪ＆舷ｄｙ …｛４｝▽＝
ララ安ｄ溝串さ ‐‐‐‘５１（但し、ｆは力
）によって求めるものである。

而して、上記■式及び｛５三式における分子、分母は、
次のようにして導出される。

上記圧力検出器１の等価回路は第３図の如く表わされる
。

但し、同図においてｉ：表面から裏面への電流密度 ｒ：面状抵抗体２，４の表面抵抗 を示す。

第３図においてキルヒホフ則から、渋十券＝ｉｒｉ，＝
毅． ａｖ， ｒ１２＝５７ の各式が成立し、これよりｙｖ，＝ｒｉとし、また圧力
検出器１の奴方向長さをそれぞれ２１（一１〜十１）と
すれば、境界条件は、〔器〕ｙ＝汗。

〔Ｖ〕Ｘ＝ｈｉＶＯ±Ｒ′±；三〔毅〕Ｘ＝±ａｄｙと
なる。

そこでグリーンの定理により、′′ｉＸｄＸｄｙ＝；′
ＪＸｙ２ｖ，ｄｘｄｙ＝；ハ（役〕ｘ＝１十〔器〕Ｘ；
」ｄｙ −ＪＬ・（〔ｖ，〕Ｘ＝−・一〔Ｖ，〕Ｘ＝，）ｄｙと
なり、境界条件よりＪＪｉｘｄｘｄｙ＝ｋＸ（Ｖ＾−Ｖ
Ｂ） …‘６｝（但し、ｋｘは定数）となる
。

ここで、ｉ比ｆであれば■式の左辺は′′＆舷ｄｙと同
等になり、よってＪ′公水ｄｙ＝ｋＸ（Ｖ＾−ＶＢ）
…｛７｝が得られる。

また、上記と同様にして、ＪＪか舵ｄｙ＝ｋｙ（Ｖｃ一
ＶＤ） … ■が得られる。

さらに、ノ′ｉｄｘｄｙは表面から裏面へ流れる全電流
を示すから、キルヒホス則より、〃ｉ■ｄｙ＝（ａ−Ｖ
＾特（ａ・ＶＢ）＝毒（ね・Ｖ＾−ＶＢ） …■ となり、ｉＱｆから、 ′′幻ｘｄｙ：ｋ。

（ね‐Ｖ＾−ＶＢ） ・・・（ＩＱとなる。また
、上記と同様にして、′′幻ｘｄｙ＝ｋ。

（勿十ＶＣ＋Ｖ。） ．・・（１１）が得られる。
そして、これらの‘７｝，‘８１，｛１■，（１１）式
により｛１｝〜制式が導出される。本発明者が先に提案
している方法では、‘１’ ＶＡ＋Ｖ８，Ｖｃ十Ｖｏが
略一定であること。

即ち、測定すべき全荷重があまり変動しないこと。■
ブルアップ抵抗Ｒが比較的４・さく、電源ノイズを受け
やすいこと。

の条件を満す場合・即ちこ峯こが略−定であることを前
提としているが、本発明の方法によれば、上記２つの条
件を満たさない一般的な状況においても面圧力の総和及
び重心座標を求めることができる。

なお、上記感圧板３として、そのコンダクタンスＧと加
える力ｆとの間にＧ＝Ｋｆｎ（但し、Ｋは定数、ｎは一
般に１＜ｎ＜３）なる関係のある感圧導電性ゴム等を用
いた場合には、上記【３’式及び■式におけるｆがｆｎ
に置換され、それによって加えた圧力ｆをｎ乗した圧力
の総和及び重心位置（ｘ′，ｙ′）が求められる。

この重心位置は、圧力検出器１に加えた圧力分布の片寄
りを強調した場合の重心と解される。以上に詳述したよ
うに、本発明によれば簡単な装置を用いて一般的な条件
のもとにおいて面圧力の総和及び重心位置を容易且つ正
確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づいて面圧力データの検出を行うた
めの圧力検出器の斜視図、第２図は上記圧力検出器に接
続する演算回路の構成図、第３図は圧力検出器の等価回
路図である。 １・・・・・・圧力検出器、２，４…・・・面状抵抗体
、３・・・・・・感圧板、５，６，７，８・・・・・・
電極、Ｒ・・…・抵抗。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性の高い可撓性物質からなる第１層の面状抵抗
   体と、圧力の作用でコンダクタンスが略線形に変化する
   第２層の感圧板と、導電性の高い第３層の面状抵抗体と
   によつて構成した圧力検出器を用い、上記圧力検出器に
   おける周辺の相対向する二対の対辺に分割区画し、第１
   層の面状抵抗体における相対向する一対の対辺に設けた
   電極及び第３層の面状抵抗体における他の相対向する一
   対の対辺に設けた電極にそれぞれ抵抗を介して電圧＋ａ
   及び−ａを加え、上記電圧及び第１または第２の面状抵
   抗体における一対の電極の電圧Ｖ＿Ａ，Ｖ＿Ｂ、または
   Ｖ＿Ｃ，Ｖ＿Ｄに基づき、圧力検出器に作用する面圧力
   の総和Ｗを、Ｗ＝ｋ＿０（２ａ−Ｖ＿Ａ−Ｖ＿Ｂ）＝ｋ
   ＿０（２ａ＋Ｖ＿Ｃ＋Ｖ＿Ｄ）（但し、ｋ＿０は定数）
   によつて求めることを特徴とする面圧力データの検出方
   法。 ２ 導電性の高い可撓性物質からなる第１層の面状抵抗
   体と、圧力の作用でコンダクタンスが略線形に変化する
   第２層の感圧板と、導電性の高い第３層の面状抵抗体と
   によつて構成した圧力検出器を用い、上記圧力検出器に
   おける周辺の相対向する二対の対辺に分割区画し、第１
   層の面状抵抗体における相対向する一対の対辺に設けた
   電極及び第３層の面状抵抗体における他の相対向する一
   対の対辺に設けた電極にそれぞれ抵抗を介して電圧＋ａ
   及び−ａを加え、上記電圧、第１の面状抵抗体における
   、一対の電極の電圧Ｖ＿Ａ，Ｖ＿Ｂ、及び第２の面状抵
   抗体における一対の電極の電圧Ｖ＿Ｃ，Ｖ＿Ｄに基づき
   、重心位置の座標（ｘ，ｙ）を、ｘ＝ｋ＿１（Ｖ＿Ａ−
   Ｖ＿Ｂ）／（２ａ−Ｖ＿Ａ−Ｖ＿Ｂ）ｙ＝ｋ＿２（Ｖ＿
   Ｃ−Ｖ＿Ｄ）／（２ａ＋Ｖ＿Ｃ＋Ｖ＿Ｄ）（但し、ｋ＿
   １，ｋ＿２は定数）によつて求めることを特徴とする面
   圧力データの検出方法。