JPS6132601B2

JPS6132601B2 -

Info

Publication number: JPS6132601B2
Application number: JP6070777A
Authority: JP
Inventors: Isamu Iwai
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-05-25
Filing date: 1977-05-25
Publication date: 1986-07-28
Also published as: JPS53145655A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は物体表面における圧力が加えられた位
置を検出する位置検出装置に関する。

従来、平面上おける圧力が加えられた位置を検
出する装置としては、例えば位置座標入力装置に
みられるように、静電結合、電磁結合あるいは光
などを利用したものがあるが、これらを３次元的
な膨らみをもつ立体的な物体表面の位置検出に適
用することは、原理的にあるいは技術的に困難で
あつた。また、圧力に応動するような機械的スイ
ツチを利用して立体的な物体表面の位置検出を行
なうこともできるが、検出精度および検出範囲を
十分に確保するには、非常に多数のスイツチを必
要とし、装置が複雑かつ大型化し、価格も高くな
る欠点があつた。

本発明は圧力検出素子として圧力が加えられる
ことによつて抵抗値が低下する可撓性を有する感
圧抵抗体を用い、物体表面の各部に設けられた位
置検出用電極にこの感圧抵抗体を通して流れる電
流の変化から圧力が加えられた位置を検出するよ
うにすることにより、立体的な物体表面の位置検
出を容易に行なうことができ、しかも構成が簡単
で安価に実現し得る位置検出装置を提供するもの
である。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。
第１図は本発明をロボツトの手（足でもよい）の
把握状態の検出に本発明を適用した例である。す
なわち、各指１の各関節部２の内側に圧力検出部
３を設ける。圧力検出部３は第２図に示すよう
に、関節部２の表面部下方に固定された基板１１
上に互いに近接して形成された一対の位置検出用
電極１２ａ，１２ｂと、これらの電極１２ａ，１
２ｂ上に関節部２の表面部に沿つて配置された板
状または膜状の感圧抵抗体１３とから構成されて
いる。

感圧抵抗体１３は第３図ａに示すように、表面
に金属粒子２１を付着させた弾性絶縁体片、例え
ばシリコンゴム片２２を多数集積し、全体として
板状または膜状に形成したものである。このよう
に形成された感圧抵抗体１３は、外部より圧力が
加えられると第３図ｂのように弾性変形し、その
各表面に付着された銀粒子どうしが密着する結
果、その抵抗値が大幅に低下する性質を有する。
第４図は感圧抵抗体１３の特性の一例を示したも
ので、圧力が加えられていない通常の状態では数
千Ω程度の高抵抗を示すが、適当な圧力が加えら
れると数Ω〜数十Ω程度まで抵抗値が低下し、ほ
とんど導通状態となる。

したがつて、第１図に示したロボツトの手が物
体を把んだ場合、その物体に接触した関節部２の
圧力検出部３における感圧抵抗体１３が圧力を受
けて導通状態となることにより、その圧力検出部
３における位置検出用電極１２ａ，１２ｂ間に電
流が流れるので、これにより手の把握状態を検出
でき、手の動きの制御に利用することができる。
また、電極１２ａ，１２ｂ間を流れる電流の値は
感圧抵抗体が受ける圧力の大きさによつて変化す
るので、この電流値に応じて関節部２の動きを制
御することもできる。

上記実施例によれば、立体的な物体であるロボ
ツトの手の表面において物体を把握することによ
つて受けた圧力の加えられた位置を検出すること
が可能であり、その把握状態を適確に検出でき
る。また、圧力検出部３は基本的には位置検出用
電極１２ａ，１２ｂと板状または膜状の感圧抵抗
体１３とからなる極めて簡単な構造であり、形状
的にも薄く小型なものとすることができ、かつ安
価に実現可能である。特に形状が薄形で小型であ
ることは、取付位置に対する制約が少なく、上記
実施例のような用途には最適である。

なお、上記実施例では圧力検出部３を関節部２
の下方に埋設するような形で設けたが、上方に配
置してもよい。この場合、圧力検出部３は薄形に
形成できることから、手が物体を把握する際に邪
魔となることはない。また、この場合感圧抵抗体
１３を上側にして設ければ、その材質がゴムの如
き軟らかく可撓性を有するものであるため、把握
する物体に傷を付けるおそれがなく、把握作用も
より確実化する。

第５図は本発明の他の実施例を示したもので、
中空の球状物体を形成する基板１１の各表面上に
多数の位置検出用電極１２を設け、その上に上記
基板１１の形状に沿つて膜状の感圧抵抗体１３を
配置した例である。各電極１２に接続されたリー
ド線１４は基板１１外方へ導出され１つのケーブ
ル１５に統合されて、位置検出回路部１６に接続
されている。この場合、位置指定棒１７を基板１
１表面の任意個所に当接させると、その接触位置
における感圧抵抗体１３の領域の抵抗値が下り、
その近傍の電極１２相互間に電流が流れるので、
この電流変化を位置検出回路１６で検出すること
により、位置指定棒１７の当接位置を知ることが
できる。

上記実施例は例えば位置指定棒で指定した面上
の位置を示す座標情報を得るような位置座標入力
装置に適用されるが、その場合上記実施例のよう
に立体的な物体表面上の位置を指定できること
は、用途によつては非常に有効である。例えば、
上記実施例を地球儀に応用し、感圧抵抗体１３上
に地図を表示すれば、位置指定棒１７で指定した
任意の位置の座標情報を取出すことができる。な
お、上記実施例において位置指定棒１７に代えて
指を用いてもよいことは勿論である。

本発明は以上挙げた実施例のほかにも種々の応
用が可能であり、例えば種々の物品の形状測定や
形状チエツクを行なうことができる。すなわち、
圧力検出部を任意の立体形状に形成したり、全体
的に可撓性を持たせて形成し、それを所望の物品
に当接させることにより、その物品の表面形状を
概略的に知ることができる。また、多量に生産さ
れる同一形状の物品の形状チエツクを行なう場
合、その物品の正常な形状寸法に合せて圧力検出
部を形成したものを用いればその物品の形状寸法
が正常か否かを調べることができ、良品、不良品
の判定を行なうことができる。

なお、以上の説明では物体表面に設けた位置検
出用電極相互間に流れる電流変化から物体表面の
圧力が加えられた位置を検出するようにしたが、
第６図に示すように位置指定棒１７′に導電性を
有するものを用いて共通電極とし、これと各電極
１２間を感圧抵抗体１３を通して流れる電流変化
から位置検出を行なつてもよい。

また、位置検出用電極は第２図に示したように
各位置ごとに一対ずつ設けてもよいが、第７図に
示すようにマトリクス状に配列してもよい。すな
わち、第７図において位置検出用電極は基板１１
上にＸ方向に配列された電極１２_Xと、これに直
交するＹ方向に配列された電極１２_Yとからな
り、これら両電極１２_X，１２_Yは同心円上に形成
されており、かつ互いに短絡されないように、基
板１１の両面においてリード線１８_X，１８_Yによ
つてそれぞれ接続されている。このようにすれ
ば、電極１２_X，１２_Y間の導通状態を検出するこ
とにより、圧力が加えられた位置を電極１２_X，
１２_Yとの交点Ｐとして検出することができる。
なお、このような電極１２_X，１２_Yおよびリード
線１８_X，１８_Yはプリント、エツチング等により
容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は
第１図における圧力検出部の側断面図、第３図
ａ，ｂは本発明において用いる感圧抵抗体の平常
時および圧力が加えられた時の状態を示す断面
図、第４図は同感圧抵抗体の圧力と抵抗値との関
係を示す特性図、第５図ａ，ｂは本発明の他の実
施例を示す外観図および断面図、第６図は圧力検
出部の他の例を示す側断面図、第７図は圧力検出
部のさらに別の例を示す図で、ａは側断面図、ｂ
はａのＡ−A′線で見た断面図、ｃは位置検出用
電極の配線状態を示す図である。３……圧力検出部、１１……基板、１２，１２
ａ，１２ｂ，１２_X，１２_Y……位置検出用電極、
１３……感圧抵抗体、１４，１８_X，１８_Y……リ
ード線、１５……ケーブル、１６……位置検出回
路、１７，１７′……位置指定棒、２１……金属
粒子、２２……シリコンゴム。

Claims

【特許請求の範囲】

１物体表面の各部に設けられた多数の位置検出
用電極と、前記物体表面上においてこの表面とほ
ぼ同一形状をなすように且つこの表面との間で前
記位置検出用電極を挾むように被覆配置され圧力
を加えられることによつて抵抗値が低下する可撓
性を有する感圧抵抗体とを備え、上記感圧抵抗体
を通して前記各電極を流れる電流変化から前記物
体表面における圧力が加えられた位置を検出する
ようにした位置検出装置。