JPWO2021066122A5

JPWO2021066122A5 -

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Publication number: JPWO2021066122A5
Application number: JP2021551467A
Authority: JP
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2022-07-21

Description

【０００２】
［０００６］
非特許文献１：ＡＭＥＭＳｓｌｉｐｓｅｎｓｏｒ：Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｓｏｆｔｒｉａｘｉａｌｆｏｒｃｅａｎｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｓｔａｔｉｃｆｒｉｃｔｉｏｎｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆａｓｌｉｐ，ＴａｉｙｕＯｋａｔａｎｉ；ＡｋｉｈｉｔｏＮａｋａｉ；ＴｏｍｏｙｕｋｉＴａｋａｈａｔａ；ＩｓａｏＳｈｉｍｏｙａｍａ，ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓｏｆ１９ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＳｏｌｉｄ－ＳｔａｔｅＳｅｎｓｏｒｓ，ＡｃｔｕａｔｏｒｓａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ（ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＳ２０１７），ＤＯＩ：１０．１１０９／ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＳ．２０１７．７９９３９９１，ｐｐ．７５－７７，２０１７．
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００７］
しかし、非特許文献１の技術は、対象物の滑りそのものを検知できるものではない。また、人間の臓器の多くは体液などの潤滑膜で覆われた低摩擦状態にある。さらに、人間の消化器官壁は一般に四層に分かれており、特に粘膜層と筋層との間で滑りが生じやすい。臓器のように滑りやすい対象物の滑りを、摩擦力に基づいて判断することは困難である。
［０００８］
本発明は上記事情に鑑み、対象物の滑りを検知できる把持具、その把持具を有する把持システム、把持具で掴んだ対象物の滑りを検知する装置、プログラムおよび方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００９］
（把持システム）
第１態様の把持システムは、把持具と、滑り検知装置と、を備え、把持具は、対象物を挟んで掴む一対の把持部と、前記一対の把持部を開閉する開閉機構と、前記一対の把持部の一方または両方に設けられた少なくとも１つのセンサユニットと、を備え、前記センサユニットは所定の分布で配置された複数の力覚センサを有し、前記複数の力覚センサは、それぞれ、前記対象物から受ける３軸方向の力を測定する機能を有し、前記滑り検知装置は、前記センサユニットで測定された荷重分布に基づき、前記対象物の滑りを検知し

【０００３】
、前記荷重分布は３軸方向の力を合成して得られる合成荷重の分布であることを特徴とする。
第２態様の把持システムは、第１態様において、前記滑り検知装置は、前記荷重分布の中心位置を求め、前記中心位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知することを特徴とする。
第３態様の把持システムは、第１態様において、前記滑り検知装置は、前記荷重分布のピーク位置を求め、前記ピーク位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知することを特徴とする。
第４態様の把持システムは、第１態様において、前記滑り検知装置は、前記荷重分布の平行移動に基づき、前記対象物の滑りを検知することを特徴とする。
第５態様の把持システムは、把持具と、滑り検知装置と、を備え、前記把持具は、対象物を挟んで掴む一対の把持部と、前記一対の把持部を開閉する開閉機構と、前記一対の把持部の一方または両方に設けられた少なくとも１つのセンサユニットと、を備え、前記センサユニットは所定の分布で配置された複数の力覚センサを有し、前記複数の力覚センサは、それぞれ、前記対象物から受ける３軸方向の力を測定する機能を有し、前記滑り検知装置は、前記対象物が滑り始める直前に前記センサユニットで測定された垂直荷重測定値および摩擦力測定値から前記対象物の静止摩擦係数を求めることを特徴とする。
第６態様の把持システムは、第５態様において、前記滑り検知装置は、予め、前記静止摩擦係数を求めて記憶しておき、前記静止摩擦係数と現在の前記垂直荷重測定値とから最大静止摩擦力を求め、現在の前記摩擦力測定値と前記最大静止摩擦力との関係に基づき、前記対象物の滑り始めを予測することを特徴とする。
（滑り検知装置）
第７態様の滑り検知装置は、複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを検知する滑り

【０００４】
検知装置であって、前記センサユニットで測定された荷重分布に基づき、前記対象物の滑りを検知し、前記荷重分布は前記力覚センサが前記対象物から受ける３軸方向の力を合成して得られる合成荷重の分布であることを特徴とする。
第８態様の滑り検知装置は、第７態様において、前記荷重分布の中心位置を求め、前記中心位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知することを特徴とする。
第９態様の滑り検知装置は、第７態様において、前記荷重分布のピーク位置を求め、前記ピーク位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知することを特徴とする。
第１０態様の滑り検知装置は、第７態様において、前記荷重分布の平行移動に基づき、前記対象物の滑りを検知することを特徴とする。
第１１態様の滑り検知装置は、複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを予測する滑り検知装置であって、前記対象物が滑り始める直前に前記センサユニットで測定された垂直荷重測定値および摩擦力測定値から前記対象物の静止摩擦係数を求めることを特徴とする。
第１２態様の滑り検知装置は、第１１態様において、予め、前記静止摩擦係数を求めて記憶しておき、前記静止摩擦係数と現在の前記垂直荷重測定値とから最大静止摩擦力を求め、現在の前記摩擦力測定値と前記最大静止摩擦力との関係に基づき、前記対象物の滑り始めを予測することを特徴とする。
（滑り検知プログラム）
第１３態様の滑り検知プログラムは、複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを検知する滑り検知プログラムであって、前記センサユニットで測定された荷重分布に基づき、前記対象物の滑りを検知するよう、コンピュータを機能させ、前記荷重分布は前記力覚センサが前記対象物から受ける３軸方向の力を合成して得られる合成荷重の分布であることを特徴とする。

【０００５】
第１４態様の滑り検知プログラムは、第１３態様において、前記荷重分布の中心位置を求め、前記中心位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知するよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
第１５態様の滑り検知プログラムは、第１３態様において、前記荷重分布のピーク位置を求め、前記ピーク位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知するよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
第１６態様の滑り検知プログラムは、第１３態様において、前記荷重分布の平行移動に基づき、前記対象物の滑りを検知するよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
第１７態様の滑り検知プログラムは、複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを予測する滑り検知プログラムであって、前記対象物が滑り始める直前に前記センサユニットで測定された垂直荷重測定値および摩擦力測定値から前記対象物の静止摩擦係数を求めるよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
第１８態様の滑り検知プログラムは、第１７態様において、予め、前記静止摩擦係数を求めて記憶しておき、前記静止摩擦係数と現在の前記垂直荷重測定値とから最大静止摩擦力を求め、現在の前記摩擦力測定値と前記最大静止摩擦力との関係に基づき、前記対象物の滑り始めを予測するよう、コンピュータを機能させることを特徴とする。
（滑り検知方法）
第１９態様の滑り検知方法は、複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを検知する滑り検知方法であって、前記センサユニットで測定された荷重分布に基づき、前記対象物の滑りを検知し、前記荷重分布は前記力覚センサが前記対象物から受ける３軸方向の力を合成して得られる合成荷重の分布であることを特徴とする。
第２０態様の滑り検知方法は、第１９態様において、前記荷重分布の中心

【０００６】
位置を求め、前記中心位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知することを特徴とする。
第２１態様の滑り検知方法は、第１９態様において、前記荷重分布のピーク位置を求め、前記ピーク位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知することを特徴とする。
第２２態様の滑り検知方法は、第１９態様において、前記荷重分布の平行移動に基づき、前記対象物の滑りを検知することを特徴とする。
第２３態様の滑り検知方法は、複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを予測する滑り検知方法であって、前記対象物が滑り始める直前に前記センサユニットで測定された垂直荷重測定値および摩擦力測定値から前記対象物の静止摩擦係数を求めることを特徴とする。
第２４態様の滑り検知方法は、第２３態様において、予め、前記静止摩擦係数を求めておき、前記静止摩擦係数と現在の前記垂直荷重測定値とから最大静止摩擦力を求め、現在の前記摩擦力測定値と前記最大静止摩擦力との関係に基づき、前記対象物の滑り始めを予測することを特徴とする。
発明の効果
［００１０］
（把持システム）
第１～第４態様によれば、荷重分布に基づいて対象物の滑りを検知するので、摩擦が生じにくい滑りやすい対象物でも滑りを検知できる。
第５態様によれば、対象物の摩擦係数を求めることで、対象物の滑りやすさを評価できる。
第６態様によれば、対象物の滑り始めの予測を把持具の動作に反映させることで、対象物を滑らせることなく維持できる。
（滑り検知装置）
第７～第１０態様によれば、荷重分布に基づいて対象物の滑りを検知するので、摩擦が生じにくい滑りやすい対象物でも滑りを検知できる。

【０００７】
第１１態様によれば、対象物の摩擦係数を求めることで、対象物の滑りやすさを評価できる。
第１２態様によれば、対象物の滑り始めの予測を把持具の動作に反映させることで、対象物を滑らせることなく維持できる。
（滑り検知プログラム）
第１３～第１６態様によれば、荷重分布に基づいて対象物の滑りを検知するので、摩擦が生じにくい滑りやすい対象物でも滑りを検知できる。
第１７態様によれば、対象物の摩擦係数を求めることで、対象物の滑りやすさを評価できる。
第１８態様によれば、対象物の滑り始めの予測を把持具の動作に反映させることで、対象物を滑らせることなく維持できる。
（滑り検知方法）
第１９～第２２態様によれば、荷重分布に基づいて対象物の滑りを検知するので、摩擦が生じにくい滑りやすい対象物でも滑りを検知できる。
第２３態様によれば、対象物の摩擦係数を求めることで、対象物の滑りやすさを評価できる。
第２４態様によれば、対象物の滑り始めの予測を把持具の動作に反映させることで、対象物を滑らせることなく維持できる。
図面の簡単な説明
［００１１］
［図１］第１実施形態に係る把持システムの説明図である。
［図２］第１実施形態の把持具の側面図である。
［図３］第１実施形態の把持部の平面図である。
［図４］図３におけるＩＶ－ＩＶ線矢視断面図である。
［図５］第１実施形態の力覚センサの平面図である。
［図６］図（Ａ）は図５におけるＶＩａ－ＶＩａ線矢視断面図である。図（Ｂ）は外力が働いている状態の力覚センサの縦断面図である。
［図７］歪検出回路の回路図である。
［図８］図（Ａ）は把持部が対象物をしっかりと掴んだ状態の側面図および荷重分布である。図（Ｂ）は内層が滑った状態の側面図および荷重分布である。図（Ｃ）は内層がさらに滑った状態の側面図および荷重分布である。
［図９］荷重分布の中心位置の求め方の説明図である。
［図１０］第２実施形態の把持具の側面図である。
［図１１］図（Ａ）は把持部が対象物を掴んだ状態の側面図および荷重分布である。図（Ｂ）は対象物が滑った状態の側面図および荷重分布である。
［図１２］図（Ａ）は把持部が対象物を掴んだ状態の側面図および荷重分布である。図（Ｂ）は対象物が滑った状態の側面図および荷重分布である。

Claims

把持具と、
滑り検知装置と、を備え、
把持具は、
対象物を挟んで掴む一対の把持部と、
前記一対の把持部を開閉する開閉機構と、
前記一対の把持部の一方または両方に設けられた少なくとも１つのセンサユニットと、を備え、
前記センサユニットは所定の分布で配置された複数の力覚センサを有し、
前記複数の力覚センサは、それぞれ、前記対象物から受ける３軸方向の力を測定する機能を有し、
前記滑り検知装置は、前記センサユニットで測定された荷重分布に基づき、前記対象物の滑りを検知し、
前記荷重分布は３軸方向の力を合成して得られる合成荷重の分布である
ことを特徴とする把持システム。
前記滑り検知装置は、
前記荷重分布の中心位置を求め、
前記中心位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知する
ことを特徴とする請求項１記載の把持システム。
前記滑り検知装置は、
前記荷重分布のピーク位置を求め、
前記ピーク位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知する
ことを特徴とする請求項１記載の把持システム。
前記滑り検知装置は、
前記荷重分布の平行移動に基づき、前記対象物の滑りを検知する
ことを特徴とする請求項１記載の把持システム。
把持具と、
滑り検知装置と、を備え、
前記把持具は、
対象物を挟んで掴む一対の把持部と、
前記一対の把持部を開閉する開閉機構と、
前記一対の把持部の一方または両方に設けられた少なくとも１つのセンサユニットと、を備え、
前記センサユニットは所定の分布で配置された複数の力覚センサを有し、
前記複数の力覚センサは、それぞれ、前記対象物から受ける３軸方向の力を測定する機能を有し、
前記滑り検知装置は、前記対象物が滑り始める直前に前記センサユニットで測定された垂直荷重測定値および摩擦力測定値から前記対象物の静止摩擦係数を求める
ことを特徴とする把持システム。
前記滑り検知装置は、
予め、前記静止摩擦係数を求めて記憶しておき、
前記静止摩擦係数と現在の前記垂直荷重測定値とから最大静止摩擦力を求め、
現在の前記摩擦力測定値と前記最大静止摩擦力との関係に基づき、前記対象物の滑り始めを予測する
ことを特徴とする請求項５記載の把持システム。
複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを検知する滑り検知装置であって、
前記センサユニットで測定された荷重分布に基づき、前記対象物の滑りを検知し、
前記荷重分布は前記力覚センサが前記対象物から受ける３軸方向の力を合成して得られる合成荷重の分布である
ことを特徴とする滑り検知装置。
前記荷重分布の中心位置を求め、
前記中心位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知する
ことを特徴とする請求項７記載の滑り検知装置。
前記荷重分布のピーク位置を求め、
前記ピーク位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知する
ことを特徴とする請求項７記載の滑り検知装置。
前記荷重分布の平行移動に基づき、前記対象物の滑りを検知する
ことを特徴とする請求項７記載の滑り検知装置。
複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを予測する滑り検知装置であって、
前記対象物が滑り始める直前に前記センサユニットで測定された垂直荷重測定値および摩擦力測定値から前記対象物の静止摩擦係数を求める
ことを特徴とする滑り検知装置。
予め、前記静止摩擦係数を求めて記憶しておき、
前記静止摩擦係数と現在の前記垂直荷重測定値とから最大静止摩擦力を求め、
現在の前記摩擦力測定値と前記最大静止摩擦力との関係に基づき、前記対象物の滑り始めを予測する
ことを特徴とする請求項１１記載の滑り検知装置。
複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを検知する滑り検知プログラムであって、
前記センサユニットで測定された荷重分布に基づき、前記対象物の滑りを検知するよう、コンピュータを機能させ、
前記荷重分布は前記力覚センサが前記対象物から受ける３軸方向の力を合成して得られる合成荷重の分布である
ことを特徴とする滑り検知プログラム。
前記荷重分布の中心位置を求め、
前記中心位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知するよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする請求項１３記載の滑り検知プログラム。
前記荷重分布のピーク位置を求め、
前記ピーク位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知するよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする請求項１３記載の滑り検知プログラム。
前記荷重分布の平行移動に基づき、前記対象物の滑りを検知するよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする請求項１３記載の滑り検知プログラム。
複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを予測する滑り検知プログラムであって、
前記対象物が滑り始める直前に前記センサユニットで測定された垂直荷重測定値および摩擦力測定値から前記対象物の静止摩擦係数を求めるよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする滑り検知プログラム。
予め、前記静止摩擦係数を求めて記憶しておき、
前記静止摩擦係数と現在の前記垂直荷重測定値とから最大静止摩擦力を求め、
現在の前記摩擦力測定値と前記最大静止摩擦力との関係に基づき、前記対象物の滑り始めを予測するよう、コンピュータを機能させる
ことを特徴とする請求項１７記載の滑り検知プログラム。
複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを検知する滑り検知方法であって、
前記センサユニットで測定された荷重分布に基づき、前記対象物の滑りを検知し、
前記荷重分布は前記力覚センサが前記対象物から受ける３軸方向の力を合成して得られる合成荷重の分布である
ことを特徴とする滑り検知方法。
前記荷重分布の中心位置を求め、
前記中心位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知する
ことを特徴とする請求項１９記載の滑り検知方法。
前記荷重分布のピーク位置を求め、
前記ピーク位置の時間変化に基づき、前記対象物の滑りを検知する
ことを特徴とする請求項１９記載の滑り検知方法。
前記荷重分布の平行移動に基づき、前記対象物の滑りを検知する
ことを特徴とする請求項１９記載の滑り検知方法。
複数の力覚センサが配置されたセンサユニットが設けられた把持部を有する把持具で掴んだ対象物の滑りを予測する滑り検知方法であって、
前記対象物が滑り始める直前に前記センサユニットで測定された垂直荷重測定値および摩擦力測定値から前記対象物の静止摩擦係数を求める
ことを特徴とする滑り検知方法。
予め、前記静止摩擦係数を求めておき、
前記静止摩擦係数と現在の前記垂直荷重測定値とから最大静止摩擦力を求め、
現在の前記摩擦力測定値と前記最大静止摩擦力との関係に基づき、前記対象物の滑り始めを予測する
ことを特徴とする請求項２３記載の滑り検知方法。