JPS61162727A - 力覚センサ− - Google Patents
力覚センサ−Info
- Publication number
- JPS61162727A JPS61162727A JP60003466A JP346685A JPS61162727A JP S61162727 A JPS61162727 A JP S61162727A JP 60003466 A JP60003466 A JP 60003466A JP 346685 A JP346685 A JP 346685A JP S61162727 A JPS61162727 A JP S61162727A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- force
- external force
- touch fingers
- pressure
- 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
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
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】
産業上の利用分野
本発明は、産業用ロボット等に用いる力覚センサーに関
するものである。
するものである。
従来の技術
従来のこの種力覚センサーは、゛例えば［日経メカニカ
ルＪ１９ｇ３年３月２８日号１０８〜１１１ページに示
されているように、第２図のような構造になっていた。
ルＪ１９ｇ３年３月２８日号１０８〜１１１ページに示
されているように、第２図のような構造になっていた。
すなわち、平行バネ（７）とダイヤフラム（８）を使っ
て力ベクトルを検出するもので、歪みゲージＧ、、Ｇ、
の出力を使ってＸ、Ｙ方向に働く力Ｆｘ。
て力ベクトルを検出するもので、歪みゲージＧ、、Ｇ、
の出力を使ってＸ、Ｙ方向に働く力Ｆｘ。
Ｆマを、歪みゲージＧ、、 Ｇ、’ 、 Ｇ、、 Ｇ！
’の出力を使って上軸（９）にかかる曲げモーメントＭ
ｘ。
’の出力を使って上軸（９）にかかる曲げモーメントＭ
ｘ。
ＭマとＺ方向の力ＦＺを検出する。各歪みゲージの取り
付は位置を第２図のようにａ、ｊＬ、ｍ、ｎで表わすと
、 Ｆ１＝＝−Ｍ＠／ｎ Ｆ ｖ ＝ Ｍ ｅ ／ ｍ Ｆ Ｚ ＝（Ｍ ａ −Ｍ ｅ ） ／ ２ ａＭス”
（Ｍ ａ ＋Ｍ ａ） ／ ２−、 （ｎ ／ ｍ
） Ｍ ｔＭＹ＝ （Ｍｂ ＋ Ｍ−）／ ２− Ｃｎ
／ ｎ ）Ｍｅとなる。
付は位置を第２図のようにａ、ｊＬ、ｍ、ｎで表わすと
、 Ｆ１＝＝−Ｍ＠／ｎ Ｆ ｖ ＝ Ｍ ｅ ／ ｍ Ｆ Ｚ ＝（Ｍ ａ −Ｍ ｅ ） ／ ２ ａＭス”
（Ｍ ａ ＋Ｍ ａ） ／ ２−、 （ｎ ／ ｍ
） Ｍ ｔＭＹ＝ （Ｍｂ ＋ Ｍ−）／ ２− Ｃｎ
／ ｎ ）Ｍｅとなる。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、歪みゲージの出力
に比例した量として答方を検出するので、検出部の剛性
を高めると、微小な力の検出は難し −く、また
微小な力を検出すると、検出部の剛性が低くなるという
問題点を有していた。
に比例した量として答方を検出するので、検出部の剛性
を高めると、微小な力の検出は難し −く、また
微小な力を検出すると、検出部の剛性が低くなるという
問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、検出部の剛性が高く、かつ
微小な力の方向と大きさを容易に検出することができる
力覚センサーを提供するものである。
微小な力の方向と大きさを容易に検出することができる
力覚センサーを提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の力覚センサーは、
軸と、前記軸を軸まわりの複数点で支持するように設け
た触指を前記軸の軸方向に複数対備えた支持機構と、前
記触指と前記軸との間に前記軸に接触するように介装さ
れた感圧センサーと。
軸と、前記軸を軸まわりの複数点で支持するように設け
た触指を前記軸の軸方向に複数対備えた支持機構と、前
記触指と前記軸との間に前記軸に接触するように介装さ
れた感圧センサーと。
前記支持機構を複数対保持する保持部を備えたものであ
る。
る。
作用
本発明は上記した構成によって、感圧センサーの信号を
処理して外力を求める演算は、支持力が式の上で相殺さ
れることにより、支持力を大きくして検出部の剛性を高
めるように構成しても、複数個の感圧センサーからの出
力信号の簡単な演算により微少な外力を検出することが
可能となる。
処理して外力を求める演算は、支持力が式の上で相殺さ
れることにより、支持力を大きくして検出部の剛性を高
めるように構成しても、複数個の感圧センサーからの出
力信号の簡単な演算により微少な外力を検出することが
可能となる。
実施例
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。第１図（ａ） （ｂ） （ｃ）において、（１
）は軸、（２）（４）は触指、 （３）（５）は感圧セ
ンサー、（６）は保持部である。軸（１）は、軸方向の
２箇所Ａ。
明する。第１図（ａ） （ｂ） （ｃ）において、（１
）は軸、（２）（４）は触指、 （３）（５）は感圧セ
ンサー、（６）は保持部である。軸（１）は、軸方向の
２箇所Ａ。
Ｂでそｋぞれ軸（１）の軸まわりに３等配された触指（
２ａ） （２ｂ） （２ｃ）と（４ａ） （４ｂ） （
４ｃ）により、感圧センサー（３）（５）が充分に動作
する支持力で感圧センサー （３） （５）を介して支
持され、触指（２） （４）は保持部（６）により保持
されている。第１図（ａ）におけるＡ。
２ａ） （２ｂ） （２ｃ）と（４ａ） （４ｂ） （
４ｃ）により、感圧センサー（３）（５）が充分に動作
する支持力で感圧センサー （３） （５）を介して支
持され、触指（２） （４）は保持部（６）により保持
されている。第１図（ａ）におけるＡ。
Ｂでの断面図をそれぞれ第１図（ｂ）（Ｃ）に示す、こ
こで第１図に示したように、２箇所Ａ、８間の軸方向距
離が２鬼、軸（１）に外力が加えられる力点りの位置が
既知であるとして、Ａ、８間の中点Ｃ１力点り間の軸方
向距離がａであるとする。
こで第１図に示したように、２箇所Ａ、８間の軸方向距
離が２鬼、軸（１）に外力が加えられる力点りの位置が
既知であるとして、Ａ、８間の中点Ｃ１力点り間の軸方
向距離がａであるとする。
このように構成された力覚センサーについて、以下その
動作を説明する。第１図に示すように、軸（１）上の力
点りに横荷重Ｗと曲げモーメントＭが外力として作用す
ると、感圧センサー（３ａ）〜（３ｃ）、（５ａ）〜（
５ｃ）の出力信号Δ３ａ〜Δ３ｃ。
動作を説明する。第１図に示すように、軸（１）上の力
点りに横荷重Ｗと曲げモーメントＭが外力として作用す
ると、感圧センサー（３ａ）〜（３ｃ）、（５ａ）〜（
５ｃ）の出力信号Δ３ａ〜Δ３ｃ。
Δ５ａ〜Δ５ｃはそれぞれ支持力と外力の合成力を示す
。この時触指（２）に加わった横荷重の矢印Ｘ方向分力
ＦＡ１．矢印ｙ方向の分力Ｆ＾ア、触指（４）に加わっ
た横荷重の矢印Ｘ方向の分力ＦＢｗ、矢印ｙ矢印の分力
ＦＢアは次式により求められる。
。この時触指（２）に加わった横荷重の矢印Ｘ方向分力
ＦＡ１．矢印ｙ方向の分力Ｆ＾ア、触指（４）に加わっ
た横荷重の矢印Ｘ方向の分力ＦＢｗ、矢印ｙ矢印の分力
ＦＢアは次式により求められる。
Ｆ ａｘ ＝Ｅ ／ ３ （２”Δ３ａ−Δ３ｂ−Δ３
ｃ）・・・（１）Ｆ ａｙ ＝ Ｅ ／ ｆｆ（Δ３ｃ
−Δ３ｂ） ・（２）Ｆ Ｂｘ ＝ Ｅ ／
３ （２・Δ５ａ−Δｇｂ−Δ５ ｃ ）−（３）ＦＢ
、＝Ｅ／ｆｆ（Δ５ｃ−Δ５ｂ） −（４）た
だし、Ｅはセンサーの感度で決まる比例定数（１）（２
）式で求められたＦ ＡＸ、 Ｆ Ａｙから、触指（２
）に加わった横荷重ＦＡの大きさと方向がわかり、（３
） （４）式で求められたＦＢｘ、 Ｆｌｙから、触指
（４）に加わった横荷重ＦＢの大きさと方向がわかる。
ｃ）・・・（１）Ｆ ａｙ ＝ Ｅ ／ ｆｆ（Δ３ｃ
−Δ３ｂ） ・（２）Ｆ Ｂｘ ＝ Ｅ ／
３ （２・Δ５ａ−Δｇｂ−Δ５ ｃ ）−（３）ＦＢ
、＝Ｅ／ｆｆ（Δ５ｃ−Δ５ｂ） −（４）た
だし、Ｅはセンサーの感度で決まる比例定数（１）（２
）式で求められたＦ ＡＸ、 Ｆ Ａｙから、触指（２
）に加わった横荷重ＦＡの大きさと方向がわかり、（３
） （４）式で求められたＦＢｘ、 Ｆｌｙから、触指
（４）に加わった横荷重ＦＢの大きさと方向がわかる。
次にＸ方向のみに着目し、外力としての横荷重ＷのＸ方
向分力Ｗ８、曲げモーメントのＸ方向分力Ｍ８と、（１
） （３）式で求めたＦ＾・１、Ｆｅｗとの関係を示す
と以下のようになる。
向分力Ｗ８、曲げモーメントのＸ方向分力Ｍ８と、（１
） （３）式で求めたＦ＾・１、Ｆｅｗとの関係を示す
と以下のようになる。
Ｗ ＊ ＝ Ｆ ＡＸ ＋ Ｆ ａｘ
Ｆｉｌｍ ＠ ｎ ＝ ＦＡｘ・１＋＋Ｗｘ”ａ＋Ｍ。
これよりＷ、、Ｍ、はＦＡ！、ＦＢ４によって次式で求
められる。
められる。
Ｗｘ＝ＦＡｘ＋ＦＢｘ ’・・（５）
Ｍｘ＝Ｆａｘ＜’Ｊａ ａ） ’ＦＡｔ（Ｊ２＋
＋ａ）−（６）また横荷重Ｗのｙ方向分力Ｗアと曲げモ
ーメントＭのｙ方向分力Ｍアについても同様に、（２）
（４）式で求めたＦ＾ア、 ＦＢアによって次式で求め
られる。
Ｍｘ＝Ｆａｘ＜’Ｊａ ａ） ’ＦＡｔ（Ｊ２＋
＋ａ）−（６）また横荷重Ｗのｙ方向分力Ｗアと曲げモ
ーメントＭのｙ方向分力Ｍアについても同様に、（２）
（４）式で求めたＦ＾ア、 ＦＢアによって次式で求め
られる。
Ｗ、＝Ｆ＾ｙ＋ＦＢア ・ ・・・（７）
Ｍｖ＝Ｆ ｍｙ（ｎ−ａ） −Ｆ ａｙ（ｎ ＋ ａ
Ｅ・（８）（５）〜（８）式で求められ・たＷ！、Ｗ７
、Ｍｘ、Ｍｙによって軸（１）に加えられた外力として
の横荷重Ｗと曲げモーメントＭの大きさと方向を知るこ
とができる。
Ｍｖ＝Ｆ ｍｙ（ｎ−ａ） −Ｆ ａｙ（ｎ ＋ ａ
Ｅ・（８）（５）〜（８）式で求められ・たＷ！、Ｗ７
、Ｍｘ、Ｍｙによって軸（１）に加えられた外力として
の横荷重Ｗと曲げモーメントＭの大きさと方向を知るこ
とができる。
以上のように本実施例によれば、３個の感圧センサーを
介して支持するＡとＢの２対の触指を用いて軸を支持す
ることにより、軸にかかる外力としての横荷重と曲げモ
ーメントの大きさと方向を容易に検出することができる
。
介して支持するＡとＢの２対の触指を用いて軸を支持す
ることにより、軸にかかる外力としての横荷重と曲げモ
ーメントの大きさと方向を容易に検出することができる
。
なお、外力を求める演算は、支持力が式の上で相殺され
る形となってお□す、また、６個の感圧センサーからの
出力信号を用いて簡単な演算を行なうことにより、支持
力を大きくして検出部の剛性を高め、かつ微少な外力を
検出することが可能であるという利点を有している。
る形となってお□す、また、６個の感圧センサーからの
出力信号を用いて簡単な演算を行なうことにより、支持
力を大きくして検出部の剛性を高め、かつ微少な外力を
検出することが可能であるという利点を有している。
なお本実施例では３個で１対になった触指を２対用いた
場合についてのみ述べてたが、任意の複数個の触指を１
対とした任意の複数対の触指を用いても、前述の実施例
と同様に考えて軸にかかる横荷重と曲げモーメントの大
きさと方向を検出できることは容易に類推することがで
きる。また本実施例では、軸上の力点の位置が既知の場
合についてのみ述べているが、曲げモーメントを考える
上での仮想回転中心（本実施例では０点）に対して実際
の力点と仮想上の力点が軸方向の同じ側にさえあれば、
実際の力点の位置が明確にわかっていなくても、仮想回
転中心から力点までの距離（本実施例ではａ）を任意に
設定して演算することにより、軸に加えられた横荷重と
曲げモーメントの作用方向のみ知ることができる。
場合についてのみ述べてたが、任意の複数個の触指を１
対とした任意の複数対の触指を用いても、前述の実施例
と同様に考えて軸にかかる横荷重と曲げモーメントの大
きさと方向を検出できることは容易に類推することがで
きる。また本実施例では、軸上の力点の位置が既知の場
合についてのみ述べているが、曲げモーメントを考える
上での仮想回転中心（本実施例では０点）に対して実際
の力点と仮想上の力点が軸方向の同じ側にさえあれば、
実際の力点の位置が明確にわかっていなくても、仮想回
転中心から力点までの距離（本実施例ではａ）を任意に
設定して演算することにより、軸に加えられた横荷重と
曲げモーメントの作用方向のみ知ることができる。
また２本実施例では、軸として円柱状の軸を使用した場
合についてのみ述べているが、任意の多角柱状あるいは
楕円状の軸を使用してもさしつかえない。さらに本実施
例が横荷重あるいは曲げモーメントのどちらか一方のみ
を検出する力覚センサーとしても使用できることは言う
までもない。
合についてのみ述べているが、任意の多角柱状あるいは
楕円状の軸を使用してもさしつかえない。さらに本実施
例が横荷重あるいは曲げモーメントのどちらか一方のみ
を検出する力覚センサーとしても使用できることは言う
までもない。
発明の効果
以上のように本発明は、軸を支持し、軸と接触する部分
に感圧センサーを設けた複数個の触指を軸方向に間隔を
有して複数対配置し、前記各触指を保持部で保持したの
で、検出部の剛性を高くしても、前記感圧センサーから
の出力信号を処理演算することにより、軸にかかる微少
な外力としての横荷重と曲げモーメントの各々の大きさ
と方向を容易に検出することができ、その実用的効果は
大なるものがある。
に感圧センサーを設けた複数個の触指を軸方向に間隔を
有して複数対配置し、前記各触指を保持部で保持したの
で、検出部の剛性を高くしても、前記感圧センサーから
の出力信号を処理演算することにより、軸にかかる微少
な外力としての横荷重と曲げモーメントの各々の大きさ
と方向を容易に検出することができ、その実用的効果は
大なるものがある。
第１図は本発明の一実施例における力覚センサーの構成
図、第２１ｉ１ｉ１は従来の力覚センサーの構成図であ
る。 （１）・・・軸、（２）・・・触指、（３）・・・感圧
センサー、（４）・・・触指、（５）・・・感圧センサ
ー、（６）・・・保持部代理人 森 本
義 弘゛第′図 ・・・−中一 ６−°−イ判にｔ１奮ｐ ぼエフ
図、第２１ｉ１ｉ１は従来の力覚センサーの構成図であ
る。 （１）・・・軸、（２）・・・触指、（３）・・・感圧
センサー、（４）・・・触指、（５）・・・感圧センサ
ー、（６）・・・保持部代理人 森 本
義 弘゛第′図 ・・・−中一 ６−°−イ判にｔ１奮ｐ ぼエフ
Claims (1)
- １、軸と、前記軸を軸まわりの複数点で支持するように
設けた触指を前記軸の軸方向に複数対備えた支持機構と
、前記触指と前記軸との間に前記軸に接触するように介
装された感圧センサーと、支持機構を複数対保持する保
持部とを具備した力覚センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003466A JPS61162727A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 力覚センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003466A JPS61162727A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 力覚センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61162727A true JPS61162727A (ja) | 1986-07-23 |
Family
ID=11558101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60003466A Pending JPS61162727A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 力覚センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61162727A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH041540A (ja) * | 1990-04-12 | 1992-01-07 | Fuji Electric Co Ltd | 力覚センサ |
| US9770826B2 (en) | 2013-11-05 | 2017-09-26 | Seiko Epson Corporation | Force detecting device, robot, electronic component conveying apparatus |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP60003466A patent/JPS61162727A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH041540A (ja) * | 1990-04-12 | 1992-01-07 | Fuji Electric Co Ltd | 力覚センサ |
| US9770826B2 (en) | 2013-11-05 | 2017-09-26 | Seiko Epson Corporation | Force detecting device, robot, electronic component conveying apparatus |
| US9975250B2 (en) | 2013-11-05 | 2018-05-22 | Seiko Epson Corporation | Force detecting device, robot, electronic component conveying apparatus |
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