WO2020194600A1 - 情報処理装置、情報処理方法及び記録媒体 - Google Patents

情報処理装置、情報処理方法及び記録媒体 Download PDF

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WO2020194600A1
WO2020194600A1 PCT/JP2019/013361 JP2019013361W WO2020194600A1 WO 2020194600 A1 WO2020194600 A1 WO 2020194600A1 JP 2019013361 W JP2019013361 W JP 2019013361W WO 2020194600 A1 WO2020194600 A1 WO 2020194600A1
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WO
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pressure
load
value
information processing
processing device
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PCT/JP2019/013361
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English (en)
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Inventor
岳夫 野崎
真奈 橋本
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an information processing device, an information processing method, and a recording medium.
  • Patent Document 1 has a structure in which a sheet-shaped pressure-sensitive conductor having a property of changing a resistance value according to a pressing force is laminated on the surface of a plurality of transistors formed on a substrate by using printing technology.
  • the pressure sensor is disclosed.
  • the resistance value of the pressure-sensitive conductor may differ depending on the position on the pressure-sensitive surface. Therefore, it is difficult to obtain a highly accurate load distribution from the measurement signal of the sensor element.
  • an object of the present invention is to provide an information processing device, an information processing method, and a recording medium capable of obtaining a highly accurate load distribution.
  • a first measured value and the pressure-sensitive surface in a state where the pressure-sensitive surface receives a load from an object can be obtained. Obtained for each block by the ratio of the acquisition unit that acquires the second measured value in a state where no load is received from the object for each block and the first measured value and the second measured value.
  • An information processing device including an output unit that outputs a load distribution on the pressure-sensitive surface based on the corrected value is provided.
  • the first measured value and the pressure-sensitive surface in a state where the pressure-sensitive surface receives a load from an object are obtained.
  • the correction value obtained by the step of acquiring the second measured value in the state where no load is received from the object for each block and the ratio of the first measured value and the second measured value is provided.
  • the computer has a pressure-sensitive sensor ray having pressure-sensitive surfaces divided into a plurality of blocks, and a first measured value in a state where the pressure-sensitive surface receives a load from an object. Obtained by the step of acquiring the second measured value in a state where the pressure-sensitive surface is not receiving a load from the object for each block, and the ratio of the first measured value and the second measured value. Based on the correction value, a recording medium in which a step of outputting the load distribution on the pressure-sensitive surface and a program for executing the step is recorded is provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration example of the load measurement system 1 according to the present embodiment.
  • the load measuring system 1 is an information processing system including an information processing device 10 and a pressure sensitive sensor device 20.
  • the load measurement system 1 for example, the body surface of a human or a robot, or the surface of an object in contact with the human body surface or the like is a typical measurement target.
  • the load measuring system 1 can be applied to a wide range of fields such as manufacturing, service, medical, and welfare.
  • the information processing device 10 and the pressure sensor device 20 are connected via a cable 30, but the connection method is not limited to wired.
  • the information processing device 10 and the pressure sensor device 20 may be connected by using wireless technology.
  • the information processing device 10 can be connected to a plurality of pressure-sensitive sensor devices 20 via a network such as a LAN (Local Area Network) or the Internet.
  • LAN Local Area Network
  • the information processing device 10 When the information processing device 10 acquires measurement data for each block that partitions the pressure-sensitive surface from the pressure-sensitive sensor device 20, it creates load distribution data on the pressure-sensitive surface from the measurement data for each block.
  • the information processing device 10 displays the load distribution data on the screen.
  • the information processing device 10 can be, for example, various computers such as a desktop PC (Personal Computer), a notebook PC, a tablet PC, and a server computer.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration example of the information processing device 10 according to the present embodiment.
  • the information processing device 10 is a computer that performs arithmetic, control, and storage, and includes a CPU (Central Processing Unit) 151, a RAM (Random Access Memory) 152, a ROM (Read Only Memory) 153, and an HDD (Hard Disk Drive) 154. To be equipped. Further, the information processing device 10 further includes a communication I / F (interface) 155, a display device 156, and an input device 157.
  • the CPU 151, RAM 152, ROM 153, HDD 154, communication I / F 155, display device 156, and input device 157 are connected to each other via a bus 158.
  • the display device 156 and the input device 157 may be connected to the bus 158 via a drive device (not shown) for driving these devices.
  • the CPU 151 is a processor having a function of performing a predetermined operation according to a program stored in the ROM 153, the HDD 154, etc., and controlling each part of the information processing device 10.
  • the RAM 152 is composed of a volatile storage medium and provides a temporary memory area necessary for the operation of the CPU 151.
  • the ROM 153 is composed of a non-volatile storage medium, and stores necessary information such as a program used for operating the information processing apparatus 10.
  • the HDD 154 is a storage device composed of a non-volatile storage medium and storing data required for processing, an operation program of the information processing device 10, and the like.
  • Communication I / F155 is a communication interface based on standards such as Ethernet (registered trademark), Wi-Fi (registered trademark), and 4G, and is a module for communicating with other devices.
  • the display device 156 is a liquid crystal display, an OLED display, or the like, and is used for displaying images, characters, interfaces, and the like.
  • the input device 157 is a keyboard, a pointing device, or the like, and is used for the user to operate the information processing device 10. Examples of pointing devices include mice, trackballs, touch panels, pen tablets and the like.
  • the display device 156 and the input device 157 may be integrally formed as a touch panel.
  • the CPU 151 loads the program stored in the ROM 153, the HDD 154, etc. into the RAM 152 and executes it. As a result, the CPU 151 realizes functions as a data acquisition unit and a control unit. Further, the CPU 151 realizes a function as a storage unit by controlling the HDD 154.
  • the hardware configuration shown in FIG. 2 is an example, and devices other than these may be added, and some devices may not be provided. Further, some devices may be replaced with other devices having similar functions. Further, some functions of the present embodiment may be provided by other devices via the network NW, or the functions of the present embodiment may be distributed and realized by a plurality of devices.
  • the HDD 154 may be replaced with an SSD (Solid State Drive) using a semiconductor memory, or may be replaced with a cloud storage.
  • the pressure-sensitive sensor device 20 includes a pressure-sensitive sensor sheet 21, a power supply device 22, a control device 23, and an A / D converter 24.
  • the pressure-sensitive sensor sheet 21 outputs an electric signal having a value corresponding to the load on the pressure-sensitive surface to the A / D converter 24 via the control device 23.
  • the detailed structure of the pressure sensor sheet 21 will be described later.
  • the power supply device 22 applies a predetermined voltage to the pressure-sensitive sensor sheet 21.
  • the control device 23 controls the amount of voltage applied from the power supply device 22 to the pressure-sensitive sensor sheet 21 and the timing of application.
  • the A / D converter 24 converts the analog electric signal acquired from each sensor element of the pressure-sensitive sensor sheet 21 into digital data and outputs the analog electric signal to the information processing device 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the pressure sensitive sensor sheet 21.
  • the pressure-sensitive sensor sheet 21 is a sheet member including a film base material 210, a transistor 211, and a pressure-sensitive conductor layer 212.
  • the pressure-sensitive sensor sheet 21 can repeatedly detect the pressing force (load) applied to the pressure-sensitive surface. Further, it is preferable that the pressure-sensitive sensor sheet 21 has flexibility and is bendable.
  • the film base material 210 is formed of a polymer rubber or resin such as polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), or polyethylene naphthalate (PEN).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PI polyimide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the transistor 211 includes a gate electrode 211a, an insulating layer 211b, a drain electrode 211c, a semiconductor layer 211d, a source electrode 211e, and a protective layer 211f.
  • the transistor 211 can be formed by pattern printing on a film substrate.
  • the gate electrode 211a is formed on the film base material 210.
  • the insulating layer 211b is formed so as to cover the gate electrode 211a.
  • the drain electrode 211c and the source electrode 211e are formed on the insulating layer 211b.
  • the semiconductor layer 211d is formed on the insulating layer 211b in the central portion of the drain electrode 211c and the source electrode 211e.
  • the protective layer 211f is formed so as to cover the drain electrode 211c, the semiconductor layer 211d, and the source electrode 211e.
  • the source electrode 211e is formed so as to extend upward, and is connected to the pad electrode 212b of the pressure-sensitive conductor layer 212, which will be described later.
  • the amount of current between the source electrode 211e and the drain electrode 211c changes in proportion to the potential difference between the electrodes. Further, the potential difference between the electrodes when a constant voltage is applied from the power supply device 22 changes based on the resistance value of the pressure-sensitive conductor layer 212 connected to the source electrode 211e.
  • the pressure-sensitive conductor layer 212 includes a pressure-sensitive conductor 212a, a pad electrode 212b, and an electrode sheet 212c.
  • the pressure-sensitive conductor layer 212 can be formed by pattern printing, like the transistor 211.
  • the pressure-sensitive conductor 212a has a structure in which conductive particles are dispersed inside a polymer rubber such as silicon rubber.
  • the pressure-sensitive conductor 212a has a characteristic that the resistance value changes when it is compressed by a pressing force (load) from the outside. Specifically, the pressure-sensitive conductor 212a has a low resistance value when it is under a load, and a high resistance value when it is not under a load. That is, when the resistance value of the pressure-sensitive conductor 212a becomes low, the potential difference between the source electrode 211e and the drain electrode 211c becomes large, and the amount of current increases. As a result, the transistor 211 outputs an electric signal corresponding to the amount of current thereof.
  • the pressure-sensitive conductor 212a is connected to the source electrode 212e of the transistor 211 via the electrode sheet 212c and the pad electrode 212b. Further, it is assumed that the electrode sheet 212c is connected to the power supply device 22. As a result, the power supply device 22, the electrode sheet 212c, the pressure-sensitive conductor 212a, and the pad electrode 212b become conductive.
  • the structure of the pressure-sensitive sensor sheet 21 shown in FIG. 3 is merely an example, and is not limited thereto. Further, the pressure-sensitive sensor sheet 21 is classified into a capacitance type and a resistance type, but the sensor type is not limited. The pressure-sensitive sensor sheet 21 only needs to be able to measure the load on a two-dimensional plane, and the sensor type can be arbitrarily selected.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a block that partitions the pressure-sensitive surface of the pressure-sensitive sensor sheet 21.
  • the pressure-sensitive surfaces of the pressure-sensitive sensor sheet 21 are partitioned in a matrix.
  • one region of the pressure-sensitive surface partitioned in a matrix shape will be referred to as a “block”.
  • each block corresponds to the sensor element S of the pressure-sensitive sensor sheet 21. That is, from the pressure-sensitive surface of the pressure-sensitive sensor sheet 21, measurement data corresponding to the number of blocks can be obtained by one load measurement process. For example, when the block has m (m ⁇ 1) rows and n (n ⁇ 1) columns, m ⁇ n measurement data are obtained, and a plurality of measurement data are output to the information processing device 10.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing of the information processing device. This process is executed, for example, when the user requests the output of the load distribution data.
  • the information processing apparatus 10 acquires the measurement data (second measurement value) in the no-load state for each block (step S101), the information processing apparatus 10 creates two-dimensional data from the acquired measurement data in the no-load state (step S102). ).
  • the two-dimensional data in the no-load state is stored in a storage area such as RAM 152 or HDD 154.
  • the information processing device 10 creates two-dimensional data from the measurement data in the load state (step S104).
  • the two-dimensional data in the loaded state is stored in a storage area such as RAM 152 or HDD 154 separately from the two-dimensional data in the unloaded state.
  • the measurement data in the load state is continuously measured a plurality of times in a predetermined sampling cycle. Therefore, it is preferable to store the ID that identifies each measurement result in association with the measurement data.
  • step S105 determines whether or not the measurement processing for a predetermined number of times has been completed.
  • step S105: YES when the information processing apparatus 10 determines that the measurement process is completed, the process proceeds to step S106.
  • step S105: NO the process returns to step S103.
  • the information processing device 10 normalizes the averaged measurement data (first measurement value) of each block in the load state for each block based on the measurement data (second measurement value) in the no-load state. (Step S107).
  • the normalized two-dimensional data is stored in a storage area such as RAM 152 or HDD 154, separately from the data before the normalization process.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the normalization process of the measurement data of the information processing device 10.
  • the load distribution based on the measurement data (first measured value) measured in the load state is shown.
  • the load distribution based on the measurement data (second measured value) measured in the no-load state is shown.
  • Reference numeral A in the figure indicates the position of the block group for which measurement data could not be acquired due to the disconnection that occurred in the pressure-sensitive sensor sheet 21. Although the block groups are lined up in a straight line, such a disconnection pattern can occur, for example, when the pressure-sensitive sensor sheet 21 is excessively bent.
  • reference numeral B in the drawing indicates a portion of the pressure-sensitive sensor sheet 21 in which a point defect of the circuit occurs. Point defects can occur, for example, when the printing accuracy during pattern printing is low.
  • the measurement data shown in the column (a) is divided and normalized for each block by the measurement data shown in (b), and a predetermined gain expansion ratio is set.
  • the load distribution data multiplied by the normalized data of each block is shown.
  • the defective portions shown in the symbols A and B are removed by normalization.
  • the auto gain conversion process is a process of adjusting a correction value so that a linear relationship is satisfied between the integrated value of the load distribution on the pressure sensitive surface and the weight of the object applying the load on the pressure sensitive surface.
  • the load received by the pressure-sensitive surface of the pressure-sensitive sensor sheet 21 from the object is expressed by the sum of the load values obtained for each block. Therefore, the load accumulated amount obtained by integrating the load values of all the blocks When V org, load measured by k-th measurement processing is determined by the following equation (2).
  • the first measured value in the loaded state is divided by the second measured value in the unloaded state to normalize.
  • the normalized load value is w
  • the normalized load value (correction value) w norm (k) for each block is obtained by the following equation (3).
  • after the normalization process is obtained by the following equation (4) based on the equation (3).
  • equation (5) can be modified from the equation (3) as the equation (6).
  • the gain expansion magnification g (s) whose maximum value does not exceed (that is, does not saturate) the maximum load value d max that can be output as load distribution data is calculated.
  • the gain expansion magnification g (s) is calculated by the following equation (7). For example, when the load distribution data is 8 bits, the maximum load value d max is 255.
  • FIG. 7 is a table showing the relationship between the normalized integrated value, the raw data integrated value, and the amplitude gain obtained by a plurality of load measurements.
  • the load distribution data can be output at high speed.
  • the lookup table is a table that defines the relationship between x and y in a two-dimensional polynomial, but the illustration is omitted.
  • the polygonal line A shows the load integration value when cork is used as the material
  • the polygonal line B shows the case where vinyl chloride is used as the material.
  • the linear equation C and the quadratic polynomial E are equations relating to the use of cork as an additional material.
  • the linear equation D and the quadratic polynomial F are equations relating to the use of vinyl chloride as an additional material.
  • the linear equations C and D show the linear relationship between the load and the integrated load value, respectively.
  • the coefficients in the linear equations C and D correspond to the gain expansion ratio.
  • the quadratic polynomials E and F are functions that are the basis of the look-up table. These polynomials can be obtained from a plurality of measurement data shown by polygonal lines A and B based on the least squares method. With reference to FIG. 8, the error between the value of the polygonal line A and the value on the approximate curve of the quadratic polynomial E is large. This is due to the use of the load integration value of the raw data. As described above, in the look-up table corresponding to FIG. 8, the estimation accuracy in load conversion becomes low.
  • the error between the value of the polygonal line B and the value on the approximate curve of the quadratic polynomial F is also small. That is, by creating a look-up table based on the normalized load integration value, the accuracy in load conversion can be significantly improved. This also applies when a material such as cork is not sandwiched between the pressure-sensitive sensor sheet 21.
  • the lookup table is defined corresponding to the value of the quadratic polynomial in FIGS. 8 and 9, it may be an n (n ⁇ 2) order polynomial. When a quadratic polynomial is used, there is an advantage that the table creation speed can be increased.
  • step S109 when the information processing device 10 creates the load distribution data (step S109), the load distribution is displayed on the display device 156 (step S110), and the process ends.
  • FIG. 10 is a diagram showing load distribution data output by a conventional information processing device.
  • the load distribution data based on the measurement data (raw data) measured in the load state is shown.
  • the black dots existing in the figure indicate the load distribution data D1.
  • reference numeral A indicates the position of the block group whose load could not be measured due to the disconnection that occurred in the pressure-sensitive sensor sheet 21.
  • FIG. 11 is a diagram showing load distribution data output by the information processing device 10 in the present embodiment.
  • the load distribution data when the normalization processing and the auto gain conversion processing are performed on the measurement data measured in the load state is shown.
  • the black dots existing in the figure indicate the load distribution data D2.
  • the load distribution data D2 unlike the case of FIG. 10, defective portions such as disconnection are removed by the normalization process.
  • a large number of load distribution data D2 that were not displayed are displayed. That is, it can be seen that the sensitivity to the load and the accuracy of the load distribution are improved by performing the normalization process and the auto gain conversion process.
  • the pressure-sensitive conductor 212a (pressure-sensitive conductor layer 212) of the pressure-sensitive sensor sheet 21 is formed by printing the pressure-sensitive resistance ink on the flexible film base material 210 and the transistor 211. obtain.
  • the pressure-sensitive sensor sheet 21 formed by the printing technique has (1) variation in the thickness of the printed pressure-sensitive conductor layer 212, (2) circuit disconnection due to sheet bending, and (3) locality due to printing. Noise or the like may easily occur even when there is no load due to a specific point defect or the like.
  • the information processing apparatus 10 in the present embodiment the first measured value in the state where the pressure-sensitive surface receives the load from the object and the second measured value in the state where the pressure-sensitive surface receives the load from the object.
  • the measured value of is obtained for each block and normalization processing is performed. As a result, noise caused by disconnection of the circuit and point defects is suppressed, and as a result, a highly accurate load distribution can be obtained over the entire pressure-sensitive surface.
  • the detection of current fluctuation in the pressure-sensitive sensor sheet 21 is small, and when the sensitivity is low, for example, a rubber or a tactile sheet is attached to the sensor element, and a signal of each sensor element proportional to the amount of pressurization is obtained.
  • a method of improving the gain and a method of increasing the gain electrically have been used.
  • the sensitivity depends on the material coated on the sensor element, and there is a performance limit.
  • the method of increasing the gain electrically has problems of noise expansion and amplitude saturation, and it is difficult to increase the load sensitivity by increasing the gain sensitivity or changing the material.
  • the gain processing is performed using the gain magnification set so as to satisfy a predetermined linear relationship.
  • the gain processing is selectively performed on the heavy portion that is actually loaded by the object on the pressure sensitive surface. As a result, it is possible to improve the sensitivity of load detection.
  • the information processing device 10 in the present embodiment executes a normalization process of dividing the first measured value in the loaded state by the second measured value in the unloaded state for each block. That is, there is an advantage that the load distribution can be output at high speed and with high accuracy by a simple process on the software.
  • the information processing apparatus 10 in the present embodiment sets the gain expansion ratio so that the load distribution is not saturated in all the blocks included in the pressure sensitive surface. This has the advantage of being able to obtain a signal gain that makes full use of the data bit band.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the functions of the information processing apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the information processing device 100 includes an acquisition unit 101 and an output unit 102.
  • the acquisition unit 101 has a first measured value in a state where the pressure-sensitive surface is loaded from the object and the pressure-sensitive surface is loaded from the object from a pressure-sensitive sensor ray having pressure-sensitive surfaces divided into a plurality of blocks.
  • the second measured value in the state of not receiving is acquired for each block.
  • the output unit 102 outputs the load distribution on the pressure-sensitive surface based on the correction value for each block obtained by the ratio of the first measured value and the second measured value. According to the information processing apparatus 100 in this embodiment, a highly accurate load distribution can be obtained.
  • Each embodiment also has a processing method in which a program for operating the configuration of the embodiment is recorded on a recording medium so as to realize the functions of the above-described embodiment, the program recorded on the recording medium is read out as a code, and the program is executed by a computer. It is included in the category of. That is, a computer-readable recording medium is also included in the scope of each embodiment. Further, not only the recording medium on which the above-mentioned program is recorded but also the program itself is included in each embodiment.
  • the information processing apparatus 10 uses the first measured value when the pressure-sensitive surface is loaded from the object and the second measured value when the pressure-sensitive surface is not loaded by the object.
  • the normalization process was performed by dividing by.
  • the calculation method in the normalization process is not limited to division. It suffices if the correction value can be calculated based on the ratio of the first measured value and the second measured value acquired from the pressure-sensitive sensor device 20.
  • the recording medium for example, a floppy (registered trademark) disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a non-volatile memory card, or the like can be used.
  • a floppy (registered trademark) disk for example, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a non-volatile memory card, or the like
  • the program that executes the processing by the program recorded on the recording medium alone, but also the one that operates on the OS and executes the processing in cooperation with the functions of other software and the expansion board is also in each embodiment. It is included in the category of.
  • the output unit adjusts the correction value so that a linear relationship is satisfied between the integrated value of the load distribution on the pressure-sensitive surface and the weight of the object applying the load on the pressure-sensitive surface, and adjusts the load distribution.
  • Output The information processing device according to Appendix 1.
  • the output unit has a first load integrated value obtained by integrating the correction values in all the blocks of the pressure sensitive surface and a second load integrated value obtained by integrating the first measured values in all the blocks.
  • the gain magnification set to satisfy the linear relationship is multiplied by the correction value for each block, and the load distribution is output.
  • the information processing device according to Appendix 1 or 2.
  • the output unit includes an upper limit magnification value that maximizes the maximum value within a range in which the maximum value of the correction value in all the blocks does not exceed the maximum load value at the time of output of the load distribution, and the first The gain expansion ratio is set by dividing the value obtained by multiplying the integrated load value by the second integrated load value.
  • the output unit refers to a look-up table that defines a correspondence relationship between a load value measured in advance for a predetermined object and the first load integrated value based on the correction value for each block, and refers to the load distribution.
  • the information processing device according to any one of Appendix 3 to 5.
  • the look-up table is preset based on an n (n ⁇ 1) degree polynomial showing the correspondence.
  • the information processing device according to Appendix 6.
  • the nth-order polynomial is a second-order polynomial.
  • the acquisition unit acquires the first measured value by averaging the values measured a plurality of times in a predetermined sampling cycle.
  • the information processing device according to any one of Appendix 1 to 8.
  • Appendix 10 The plurality of blocks are partitioned in a matrix.
  • the information processing device according to any one of Appendix 1 to 9.
  • Appendix 11 With the pressure sensitive sensor ray
  • the information processing device according to any one of Appendix 1 to 7, which is connected to the pressure-sensitive sensor ray. Load measurement system equipped with.
  • the pressure sensitive sensor ray has flexibility.
  • the load measuring system according to Appendix 11 or 12.

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Abstract

本発明における情報処理装置は、複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得する取得部と、前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により得られた前記ブロックごとの補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力する出力部と、を備える。

Description

情報処理装置、情報処理方法及び記録媒体
　本発明は、情報処理装置、情報処理方法及び記録媒体に関する。
　特許文献１には、基板上に印刷技術を用いて形成された複数のトランジスタの表面に、押圧力に応じて抵抗値が変化する性質を有するシート状の感圧導電体が積層された構造の圧力センサが開示されている。
特開２０１３－６８５６２号公報
　特許文献１に例示されている圧力センサにおいて、感圧面における位置によって感圧導電体の抵抗値が異なる場合がある。このため、センサ素子の計測信号から高精度な荷重分布を得ることは難しかった。
　そこで、本発明は、上述の課題に鑑み、高精度な荷重分布が得られる情報処理装置、情報処理方法及び記録媒体を提供することを目的とする。
　本発明の一つの観点によれば、複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得する取得部と、前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により前記ブロックごとに得られた補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力する出力部と、を備える情報処理装置が提供される。
　本発明の他の観点によれば、複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得するステップと、前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により得られた補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力するステップと、を備える情報処理方法が提供される。
　本発明のさらに他の観点によれば、コンピュータに、複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得するステップと、前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により得られた補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力するステップと、を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体が提供される。
　本発明によれば、高精度な荷重分布が得られる情報処理装置、情報処理方法及び記録媒体を提供することができる。
第１実施形態における荷重測定システムの全体構成例を示すブロック図である。 第１実施形態における情報処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 第１実施形態における感圧センサシートの構造の一例を示す断面図である。 第１実施形態における感圧センサシートの感圧面を区画するブロックを説明する図である。 第１実施形態における情報処理装置の処理の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態における情報処理装置の計測データの正規化処理を説明する図である。 第１実施形態における複数回の荷重測定により得られた正規化積算値、生データ積算値及び振幅ゲインの関係を示すテーブルである。 ルックアップテーブルの元となる２次多項式を説明する図である。 ルックアップテーブルの元となる２次多項式を説明する図である。 従来の情報処理装置が出力する荷重分布データを示す図である。 第１実施形態における情報処理装置が出力する荷重分布データを示す図である。 第２実施形態における情報処理装置の機能を示すブロック図である。
　以下、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態を説明する。図面において同様の要素又は対応する要素には同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化することがある。
［第１実施形態］
　先ず、本実施形態における荷重測定システム１の構成について、図１乃至図４を参照しながら説明する。
　図１は、本実施形態における荷重測定システム１の全体構成例を示す図である。荷重測定システム１は、情報処理装置１０及び感圧センサ装置２０を備える情報処理システムである。荷重測定システム１では、例えば、人間やロボットの体表面、あるいは、人間の体表面等と接する物体の表面が代表的な計測対象となる。荷重測定システム１は、製造業、サービス業、医療業、福祉業等の幅広い分野に適用し得る。
　図１に示すように、情報処理装置１０及び感圧センサ装置２０は、ケーブル３０を介して接続されているが、接続方式は有線に限られない。情報処理装置１０及び感圧センサ装置２０は、無線技術を用いて接続されてもよい。なお、荷重測定システム１は、情報処理装置１０が、ＬＡＮ（Local　Area　Network）やインターネット等のネットワークを介して複数の感圧センサ装置２０に接続され得る。
　情報処理装置１０は、感圧センサ装置２０から感圧面を区画するブロックごとに計測データを取得すると、ブロックごとの計測データから感圧面における荷重分布データを作成する。情報処理装置１０は、荷重分布データを画面表示する。情報処理装置１０は、例えば、デスクトップＰＣ（Personal　Computer）、ノートＰＣ、タブレットＰＣ、サーバコンピュータ等の各種のコンピュータであり得る。
　図２は、本実施形態における情報処理装置１０のハードウェア構成例を示すブロック図である。情報処理装置１０は、演算、制御及び記憶を行うコンピュータとして、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）１５１と、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）１５２と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）１５３と、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）１５４を備える。また、情報処理装置１０は、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）１５５と、表示装置１５６と、入力装置１５７とをさらに備える。ＣＰＵ１５１、ＲＡＭ１５２、ＲＯＭ１５３、ＨＤＤ１５４、通信Ｉ／Ｆ１５５、表示装置１５６及び入力装置１５７は、バス１５８を介して相互に接続される。なお、表示装置１５６及び入力装置１５７は、これらの装置を駆動するための不図示の駆動装置を介してバス１５８に接続されてもよい。
　ＣＰＵ１５１は、ＲＯＭ１５３、ＨＤＤ１５４等に記憶されたプログラムに従って所定の動作を行うとともに、情報処理装置１０の各部を制御する機能を有するプロセッサである。ＲＡＭ１５２は、揮発性記憶媒体から構成され、ＣＰＵ１５１の動作に必要な一時的なメモリ領域を提供する。ＲＯＭ１５３は、不揮発性記憶媒体から構成され、情報処理装置１０の動作に用いられるプログラム等の必要な情報を記憶する。ＨＤＤ１５４は、不揮発性記憶媒体から構成され、処理に必要なデータ、情報処理装置１０の動作用プログラム等の記憶を行う記憶装置である。
　通信Ｉ／Ｆ１５５は、イーサネット（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、４Ｇ等の規格に基づく通信インターフェースであり、他の装置との通信を行うためのモジュールである。表示装置１５６は、液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイ等であって、画像、文字、インターフェース等の表示に用いられる。入力装置１５７は、キーボード、ポインティングデバイス等であって、ユーザが情報処理装置１０を操作するために用いられる。ポインティングデバイスの例としては、マウス、トラックボール、タッチパネル、ペンタブレット等が挙げられる。表示装置１５６及び入力装置１５７は、タッチパネルとして一体に形成されていてもよい。
　ＣＰＵ１５１は、ＲＯＭ１５３、ＨＤＤ１５４等に記憶されたプログラムをＲＡＭ１５２にロードして実行する。これにより、ＣＰＵ１５１は、データ取得部及び制御部としての機能を実現する。さらに、ＣＰＵ１５１は、ＨＤＤ１５４を制御することにより記憶部としての機能を実現する。
　なお、図２に示すハードウェア構成は例示であり、これら以外の装置が追加されていてもよく、一部の装置が設けられていなくてもよい。また、一部の装置が同様の機能を有する別の装置に置換されていてもよい。さらに、本実施形態の一部の機能がネットワークＮＷを介して他の装置により提供されてもよく、本実施形態の機能が複数の装置に分散されて実現されるものであってもよい。例えば、ＨＤＤ１５４は、半導体メモリを用いたＳＳＤ（Solid　State　Drive）に置換されていてもよく、クラウドストレージに置換されていてもよい。
　また、図１に示すように、感圧センサ装置２０は、感圧センサシート２１と、電源装置２２と、制御装置２３と、Ａ／Ｄ変換器２４とを備える。感圧センサシート２１は、制御装置２３を介して、感圧面への荷重に応じた値の電気信号をＡ／Ｄ変換器２４に出力する。感圧センサシート２１の詳細な構造については、後述する。電源装置２２は、感圧センサシート２１に所定の電圧を印加する。制御装置２３は、電源装置２２から感圧センサシート２１へ印加される電圧量や印加のタイミングを制御する。Ａ／Ｄ変換器２４は、感圧センサシート２１の各センサ素子から取得したアナログの電気信号をデジタルデータに変換し、情報処理装置１０へ出力する。
　図３は、感圧センサシート２１の構造の一例を示す断面図である。図３に示すように、感圧センサシート２１は、フィルム基材２１０と、トランジスタ２１１と、感圧導電体層２１２とを備えたシート部材である。感圧センサシート２１は、感圧面に加わる押圧力（荷重）を繰り返し検出できる。また、感圧センサシート２１は、可撓性を有し、折り曲げ自在であることが好ましい。
　フィルム基材２１０は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の高分子のゴムや樹脂により形成されている。
　トランジスタ２１１は、ゲート電極２１１aと、絶縁層２１１ｂと、ドレイン電極２１１ｃと、半導体層２１１ｄと、ソース電極２１１ｅと、保護層２１１ｆとを備える。トランジスタ２１１は、フィルム基材の上に、パターン印刷により形成され得る。
　図３の例では、ゲート電極２１１aは、フィルム基材２１０の上に形成されている。絶縁層２１１ｂは、ゲート電極２１１ａを覆うように形成されている。ドレイン電極２１１ｃ及びソース電極２１１ｅは、絶縁層２１１ｂの上に形成されている。半導体層２１１ｄは、絶縁層２１１ｂの上に、ドレイン電極２１１ｃとソース電極２１１ｅの中央部分に形成されている。保護層２１１ｆは、ドレイン電極２１１ｃ、半導体層２１１ｄ及びソース電極２１１ｅを覆うように形成されている。
　ソース電極２１１ｅは、上方に延びるように形成され、後述する感圧導電体層２１２のパッド電極２１２ｂと接続されている。ソース電極２１１ｅとドレイン電極２１１ｃの間における電流の電流量は、電極間の電位差に比例して変化する。また、電源装置２２から一定の電圧が印加されるときの電極間の電位差は、ソース電極２１１ｅに接続された感圧導電体層２１２の抵抗値に基づいて変化する。
　感圧導電体層２１２は、感圧導電体２１２aと、パッド電極２１２ｂと、電極シート２１２ｃとを備える。感圧導電体層２１２は、トランジスタ２１１と同様に、パターン印刷により形成され得る。
　感圧導電体２１２aは、導電粒子がシリコンゴム等の高分子ゴムの内部に分散した構造を有している。感圧導電体２１２aは、外部からの押圧力（荷重）によって圧縮されると、抵抗値が変化する特性を有している。具体的には、感圧導電体２１２aは、荷重を受けている状態では抵抗値が低くなり、荷重を受けていない状態では抵抗値は高くなる。すなわち、感圧導電体２１２aの抵抗値が低くなると、ソース電極２１１ｅとドレイン電極２１１ｃの間における電位差が大きくなり、電流量が増加する。これにより、トランジスタ２１１は、その電流量に応じた電気信号を出力する。
　感圧導電体２１２aは、電極シート２１２ｃ及びパッド電極２１２ｂを介してトランジスタ２１１のソース電極２１２ｅに接続されている。また、電極シート２１２ｃは、電源装置２２に接続されているものとする。これにより、電源装置２２、電極シート２１２ｃ、感圧導電体２１２a及びパッド電極２１２ｂは、導通する。
　なお、図３に示す感圧センサシート２１の構造は、あくまで一例であり、これには限定されない。また、感圧センサシート２１は、静電容量型及び抵抗型に分類されるが、センサのタイプも限定されない。感圧センサシート２１は荷重を２次元平面上で計測できればよく、センサタイプは任意に選択できる。
　図４は、感圧センサシート２１の感圧面を区画するブロックを説明する図である。ここでは、感圧センサシート２１の感圧面が、マトリクス状に区画されている。以下、マトリクス状に区画された感圧面の１領域を「ブロック」と呼ぶものとする。また、各ブロックは、感圧センサシート２１のセンサ素子Ｓにそれぞれ対応している。すなわち、感圧センサシート２１の感圧面からは、１回の荷重測定処理により、ブロック数に対応する計測データが得られる。例えば、ブロックがｍ（ｍ≧１）行ｎ（ｎ≧１）列の場合には、ｍ×ｎ個の計測データが得られ、複数の計測データは情報処理装置１０へ出力される。
　続いて、上述のように構成された荷重測定システム１における情報処理装置１０の動作を説明する。
　図５は、情報処理装置の処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えばユーザから荷重分布データの出力が要求された場合に実行される。
　先ず、情報処理装置１０は、無荷重状態における計測データ（第２の計測値）をブロックごとに取得すると（ステップＳ１０１）、取得した無荷重状態における計測データから２次元データを作成する（ステップＳ１０２）。無荷重状態における２次元データは、ＲＡＭ１５２やＨＤＤ１５４等の記憶領域に格納される。
　次に、情報処理装置１０は、荷重状態における計測データ（第１の計測値）を取得すると（ステップＳ１０３）、荷重状態における計測データから２次元データを作成する（ステップＳ１０４）。荷重状態における２次元データは、無荷重状態における２次元データとは別に、ＲＡＭ１５２やＨＤＤ１５４等の記憶領域に格納される。
　なお、本実施形態では、所定のサンプリング周期で荷重状態における計測データを複数回、連続して測定する。このため、各回の測定結果を識別するＩＤを計測データに関連付けて記憶するとよい。
　次に、情報処理装置１０は、所定の回数分の計測処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、情報処理装置１０が、計測処理が完了したと判定した場合には（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０６へ移行する。これに対し、情報処理装置１０が、計測処理が完了していないと判定した場合には（ステップＳ１０５：ＮＯ）、処理はステップＳ１０３へ戻る。
　次に、情報処理装置１０は、記憶領域内に記憶されている荷重状態における複数の計測データ（第１の計測値）を読み込むとともに、ブロックごとに平均化する（ステップＳ１０６）。例えば、あるブロックにおける５回の計測データＤ１～Ｄ５が取得された場合には、計測データＤ１～Ｄ５の積算値を測定回数（＝５）で除算する。
　次に、情報処理装置１０は、平均化された各ブロックの荷重状態における計測データ（第１の計測値）を、無荷重における計測データ（第２の計測値）に基づいてブロックごとに正規化する（ステップＳ１０７）。正規化された２次元データは、正規化処理前のデータとは別に、ＲＡＭ１５２やＨＤＤ１５４等の記憶領域に格納される。
　図６は、情報処理装置１０の計測データの正規化処理を説明する図である。図６の左上の欄（ａ）では、荷重状態において計測された計測データ（第１の計測値）に基づく荷重分布が示されている。一方、右上の欄（ｂ）では、無荷重状態において計測された計測データ（第２の計測値）に基づく荷重分布が示されている。図中の符号Ａは、感圧センサシート２１内で生じた断線により計測データを取得できなかったブロック群の位置を示している。ブロック群は、一直線上に並んでいるが、このような断線パターンは例えば感圧センサシート２１が過度に折り曲げられた場合等に生じ得る。また、図中の符号Ｂは、感圧センサシート２１内で回路の点欠陥が生じた部分を示している。点欠陥は、例えばパターン印刷時における印刷精度が低い場合に起こり得る。
　これに対し、図６の下側の欄（ｃ）は、欄（ａ）に示す計測データを（ｂ）に示す計測データによってブロックごとに除算して正規化するとともに、所定のゲイン拡大倍率を各ブロックの正規化データに乗算した荷重分布データを示している。欄（ｃ）に示す荷重分布データでは、欄（ａ）及び（ｂ）の場合と異なり、符合Ａ及びＢに示す欠陥部分は正規化によって除かれている。
　本実施形態における正規化処理の原理を簡単に説明する。例えば、ある４つのブロックにおいて荷重状態で計測された計測データが｛４,２,６,２｝であり、無荷重状態で計測された計測データが｛２,２,６,２｝である場合には、正規化データは｛２,１,１,１｝となる。そして、５倍のゲイン倍率で増幅すると荷重分布データは｛１０,５,５,５｝となる。すなわち、荷重状態に変化があった部分については、振幅を特に大きくできる。これに対し、３番目のブロックのように、無荷重状態でも大きな荷重値（“６”）が検出されているブロックについては、増幅が抑えられる。
　次に、情報処理装置１０は、オートゲイン変換処理を実行する（ステップＳ１０８）。オートゲイン変換処理は、感圧面における荷重分布の積算値と感圧面に荷重を及ぼしている物体の重量との間に線形関係が満たされるように補正値を調整する処理である。
　以下、正規化処理及びオートゲイン変換処理の具体例を数式（１）～（１０）に基づいて説明する。
［正規化処理］
　感圧センサシート２１においてｋ（≦N）回の計測処理を行う場合、各回の計測処理においてブロックから得られる計測データは、以下の式（１）のように定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　次に、感圧センサシート２１の感圧面が物体から受ける荷重は、ブロックごとに得られる荷重値の総和で表現される。このため、すべてのブロックの荷重値を積算した荷重積算量をVorgとすると、k回目の計測処理で測定された荷重は、以下の式（２）により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　次に、ブロックごとに荷重状態における第１の計測値を無荷重状態における第２の計測値で除算して正規化する。正規化された荷重値をwとすると、各ブロックについて正規化された荷重値（補正値）wnorm(k)は、以下の式（３）により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　次に、感圧面を構成するすべてのブロックについて、正規化後の荷重値（補正値）を積算する。正規化処理後の基底荷重積算値||Vnorm(k)||は、式（３）に基づいて以下の式（４）により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　［オートゲイン変換処理］
　感圧面のすべてのブロックにおける補正値を積算した基底荷重積算値（第１の荷重積算値）||Vnorm(k)||と、すべてのブロックにおける計測値（生データ）を積算した荷重積算値（第２の荷重積算値）Vorgとが線形関係を満たすようにゲイン拡大倍率を定める。
　具体的には、正規化処理した基底荷重容積値||Vnorm(k)||を振幅ゲインg(k)倍したものが、元の生データ荷重容積値VorgのCt倍となる線形関係を満たすようにg(k)、Ctを定める。線形関係は、以下の式（５）により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　また、式（５）は、式（３）より式（６）のように変形できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　計測処理をN回実行し、各計測処理において最大値が検出されるブロックを特定する。そして、s（s≦N）番目の計測処理において、最大値が荷重分布データとして出力可能な最大荷重値dmaxを超えない（すなわち、飽和しない）ゲイン拡大倍率g(s)を算出する。ゲイン拡大倍率ｇ(s)は、以下の式（７）により求められる。例えば、荷重分布データが８ビットの場合、最大荷重値dmaxは、２５５とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　そして、荷重測定(k = 0 ,1,・・・N)の全工程で各ブロックにおける計測値が最大荷重値dmax=255を超えないゲイン拡大倍率gmaxは、以下の式（８）により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　また、式（５）に示す線形関係を維持する振幅ゲインCtは、以下の式（９）により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　図７は、複数回の荷重測定により得られた正規化積算値、生データ積算値及び振幅ゲインの関係を示すテーブルである。ここでは、上述の式（７）に基づいてゲイン拡大倍率ｇ(１)～ｇ(７)がそれぞれ算出されたことを示している。この算出結果と上述の式（８）に基づいてゲイン拡大倍率gmaxを特定すると、gmax ＝ g(4)が導かれる。
　計算式は以下の式（１０）の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 　そして、上述の式（９）より振幅ゲインCtを求めると、Ct= 22*67197/565903=2.6123 となる。
　なお、実際の荷重測定処理においては、ゲイン拡大倍率を新たに算出する代わりに、ルックアップテーブルを用いるとよい。正規化処理により得られた基底荷重積算値に基づいてルックアップテーブルを参照することで、荷重分布データを高速で出力可能となる。
　図８及び図９は、ルックアップテーブルの元となる２次多項式を説明する図である。ルックアップテーブルは、２次元多項式におけるｘとｙとの関係を定義するテーブルであるが、図示は省略する。ここでは、センサ感度を向上させるために、感圧センサシート２１に２種の素材を挟み込んだ場合に、所定の負荷と負荷に対して測定された生データの荷重積算値との関係を示している。折れ線Ａは、素材としてコルクを用いた場合の荷重積算値、折れ線Ｂは、素材として塩化ビニルを用いた場合を示している。１次式Ｃ及び２次多項式Ｅは、追加の素材としてコルクを使用した時に関する数式である。１次式Ｄ及び２次多項式Ｆは、追加の素材として塩化ビニルを使用した時に関する数式である。
　１次式Ｃ及びＤは、負荷と荷重積算値との間における線形関係をそれぞれ示す。１次式Ｃ及びＤにおける係数は、ゲイン拡大倍率に相当する。また、２次多項式Ｅ及びＦは、ルックアップテーブルの元となる関数である。これらの多項式は、折れ線Ａ及びＢに示す複数の測定データから最小二乗法に基づいて求めることができる。図８を参照すると、折れ線Ａの値と２次多項式Ｅの近似曲線上の値との誤差が大きくなっている。これは、生データの荷重積算値を用いていることに起因する。このように、図８に対応するルックアップテーブルでは、荷重換算における推定精度は低くなってしまう。
　これに対し、図９の場合には、感圧センサシート２１に２種の素材を挟み込んだ場合に、所定の負荷と負荷に対する計測データを正規化した荷重積算値との関係を示している。図９を参照すると、図８の場合と比較して、折れ線Ａの値と２次多項式Ｅの近似曲線上の値と誤差が小さくなっていることが分かる。
　同様に、折れ線Ｂの値と２次多項式Ｆの近似曲線上の値との誤差も小さくなっている。すなわち、正規化した荷重積算値に基づいてルックアップテーブルを作成することにより、荷重換算における精度を大幅に向上させることができる。これは、感圧センサシート２１にコルク等の素材を挟み込まない場合も同様である。なお、図８及び図９においては、ルックアップテーブルが２次多項式の値に対応して定義されるものとしたが、ｎ（ｎ≧２）次の多項式としてもよい。２次多項式とした場合には、テーブル作成の高速化が図れる利点がある。
　そして、情報処理装置１０は、荷重分布データを作成すると（ステップＳ１０９）、荷重分布を表示装置１５６に表示し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。
　図１０は、従来の情報処理装置が出力する荷重分布データを示す図である。ここでは、荷重状態において計測された計測データ（生のデータ）に基づく荷重分布データが示されている。図中に存在する黒点は荷重分布データＤ１を示している。また、符号Ａは、感圧センサシート２１内で生じた断線により荷重を計測できなかったブロック群の位置を示している。このように、正規化処理を行わずに荷重分布データを出力する場合には、ノイズを含んでしまう問題が生じる。
　これに対し、図１１は、本実施形態における情報処理装置１０が出力する荷重分布データを示す図である。ここでは、荷重状態において計測された計測データに対して正規化処理及びオートゲイン変換処理を施した場合の荷重分布データが示されている。図中に存在する黒点は荷重分布データＤ２を示している。荷重分布データＤ２では、図１０の場合と異なり、断線等の欠陥部分は正規化処理によって除かれている。また、図１０の場合には、表示されていなかった荷重分布データＤ２が数多く表示されている。すなわち、正規化処理及びオートゲイン変換処理を施すことにより、荷重に対する感度及び荷重分布の精度が向上していることが分かる。
　以下、本実施形態における情報処理装置１０の作用効果を従来技術と比較しながら説明する。
　上述のように、感圧センサシート２１の感圧導電体２１２ａ（感圧導電体層２１２）は、柔軟性を有するフィルム基材２１０及びトランジスタ２１１上に感圧抵抗インクを印刷することで形成され得る。この場合、シートを折り曲げた状態における荷重測定が可能になる利点がある。その反面、印刷技術により形成された感圧センサシート２１は、（１）印刷された感圧導電体層２１２の厚みのばらつき、（２）シートの折り曲げによる回路の断線、（３）印刷による局所的な点欠陥、等に起因して無負荷時でもノイズ等が発生しやすい場合がある。従来の技術では、実際に負荷が掛かっている部分と回路不良である部分とを区別して、荷重分布を表示するは難しかった。
　これに対し、本実施形態における情報処理装置１０によれば、感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と感圧面が対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とをブロックごとに取得して正規化処理を施す。これにより、回路の断線や点欠陥に起因するノイズが抑制され、その結果、感圧面全体における高精度な荷重分布が得られる。
　また、従来の技術では、感圧センサシート２１における電流変動の検出が少なく、感度が低い場合には、例えばセンサ素子にゴムや触覚シートを張り付けて、加圧量に比例する各センサ素子の信号ゲインを向上させる方法や、電気的にゲインを上げる方法が用いられていた。しかし、センサ素子に張り付ける材料を変更する方法では、感度はセンサ素子に被覆する材料に依存し、性能限界があった。また、電気的にゲインを上げる方法では、ノイズの拡大や振幅の飽和の問題があり、ゲイン感度の拡大や材質の変更によって荷重感度を上げる困難であった。
　これに対し、本実施形態における情報処理装置１０では、正規化処理によってノイズとなる測定値を除いた上で、所定の線形関係を満たすように設定したゲイン拡大倍率をもちいてゲイン処理を行う。これにより、感圧面において対象物から実際に荷重を受けている重部分について選択的にゲイン処理が行われる。この結果、荷重検出の感度を向上させることが可能となる。
　また、本実施形態における情報処理装置１０は、荷重状態における第１の計測値を無荷重状態における第２の計測値でブロックごとに除算する正規化処理を実行する。すなわち、ソフトウェア上でのシンプルな処理により高速かつ高精度に荷重分布を出力できる利点がある。
　さらに、本実施形態における情報処理装置１０は、感圧面に含まれるすべてのブロックにおいて荷重分布が飽和しないようにゲイン拡大倍率を設定する。これにより、データのビット数帯域を十分に生かした信号利得を取られる利点がある。
［第２実施形態］
　図１２は、本実施形態における情報処理装置１００の機能を示すブロック図である。情報処理装置１００は、取得部１０１及び出力部１０２を備える。取得部１０１は、複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得する。出力部１０２は、前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により得られた前記ブロックごとの補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力する。本実施形態における情報処理装置１００によれば、高精度な荷重分布が得られる。
［変形実施形態］
　以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成及び詳細には本発明の要旨を逸脱しない範囲で、当業者が理解し得る様々な変形をできる。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を、他の実施形態に追加した実施形態、あるいは他の実施形態の一部の構成と置換した実施形態も本発明を適用し得る実施形態であると理解されるべきである。
　上述の実施形態の機能を実現するように該実施形態の構成を動作させるプログラムを記録媒体に記録させ、該記録媒体に記録されたプログラムをコードとして読み出し、コンピュータにおいて実行する処理方法も各実施形態の範疇に含まれる。すなわち、コンピュータ読取可能な記録媒体も各実施形態の範囲に含まれる。また、上述のプログラムが記録された記録媒体はもちろん、そのプログラム自体も各実施形態に含まれる。
　例えば、上述の実施形態においては、情報処理装置１０は、感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値を、対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値により除算して正規化処理を行っていた。しかし、正規化処理における演算方法は除算のみに限られない。感圧センサ装置２０から取得される第１の計測値と第２の計測値との比率に基づいて補正値を算出できればよい。
　該記録媒体としては例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性メモリカード等を用いることができる。また該記録媒体に記録されたプログラム単体で処理を実行しているものに限らず、他のソフトウェア、拡張ボードの機能と共同して、ＯＳ上で動作して処理を実行するものも各実施形態の範疇に含まれる。
　上述の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得する取得部と、
　前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により得られた前記ブロックごとの補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力する出力部と、
　を備える情報処理装置。
（付記２）
　前記出力部は、前記感圧面における前記荷重分布の積算値と前記感圧面に荷重を及ぼしている物体の重量との間に線形関係が満たされるように前記補正値を調整して前記荷重分布を出力する、
　付記１に記載の情報処理装置。
（付記３）
　前記出力部は、前記感圧面のすべての前記ブロックにおける前記補正値を積算した第１の荷重積算値と、すべての前記ブロックにおける前記第１の計測値を積算した第２の荷重積算値とが線形関係を満たすように設定されたゲイン拡大倍率を前記ブロックごとの前記補正値に乗算し、前記荷重分布を出力する、
　付記１又は２に記載の情報処理装置。
（付記４）
　前記出力部は、すべての前記ブロックにおいて前記荷重分布が飽和しないように前記ゲイン拡大倍率を設定する、
　付記３に記載の情報処理装置。
（付記５）
　前記出力部は、すべての前記ブロックにおける前記補正値の最大値が前記荷重分布の出力時における最大荷重値を超えない範囲で前記最大値を最大限に増幅する上限倍率値と、前記第１の荷重積算値とを乗算することにより得られた値を前記第２の荷重積算値で除算することにより前記ゲイン拡大倍率を設定する、
　付記３又は４に記載の情報処理装置。
（付記６）
　前記出力部は、所定の物体について予め測定された荷重値と前記第１の荷重積算値との対応関係を定義したルックアップテーブルを前記ブロックごとの前記補正値に基づいて参照し、前記荷重分布を出力する、
　付記３乃至５のいずれかに記載の情報処理装置。
（付記７）
　前記ルックアップテーブルは、前記対応関係を示すｎ（ｎ≧１）次多項式に基づいて予め設定される、
　付記６に記載の情報処理装置。
（付記８）
　前記ｎ次多項式は、２次多項式である、
　付記７に記載の情報処理装置。
（付記９）
　前記取得部は、所定のサンプリング周期で複数回計測された値を平均化することにより前記第１の計測値を取得する、
　付記１乃至８のいずれかに記載の情報処理装置。
（付記１０）
　複数の前記ブロックは、マトリクス状に区画されている、
　付記１乃至９のいずれかに記載の情報処理装置。
（付記１１）
　前記感圧センサレイと、
　前記感圧センサレイに接続された、付記１乃至７のいずれか一項に記載の情報処理装置と、
　を備えた荷重測定システム。
（付記１２）
　前記感圧センサレイは、シート状に形成されている、
　付記１１に記載の荷重測定システム。
（付記１３）
　前記感圧センサレイは、可撓性を有する、
　付記１１又は１２に記載の荷重測定システム。
（付記１４）
　複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得するステップと、
　前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により得られた前記ブロックごとの補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力するステップと、
　を備える情報処理方法。
（付記１５）
　コンピュータに、
　複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得するステップと、
　前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により得られた前記ブロックごとの補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力するステップと、
　を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体。
１・・・荷重測定システム
１０・・・情報処理装置
２０・・・感圧センサ装置
２１・・・感圧センサシート（感圧センサシートアレイ）
２２・・・電源装置
２３・・・制御装置
２４・・・Ａ／Ｄ変換器
３０・・・ケーブル
１００・・・情報処理装置
１０１・・・取得部
１０２・・・出力部
１５１・・・ＣＰＵ
１５２・・・ＲＡＭ
１５３・・・ＲＯＭ
１５４・・・ＨＤＤ
１５５・・・通信Ｉ／Ｆ
１５６・・・表示装置
１５７・・・入力装置
１５８・・・バス

Claims (15)

  1. 　複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得する取得部と、
    　前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により得られた前記ブロックごとの補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力する出力部と、
    　を備える情報処理装置。
  2. 　前記出力部は、前記感圧面における前記荷重分布の積算値と前記感圧面に荷重を及ぼしている物体の重量との間に線形関係が満たされるように前記補正値を調整して前記荷重分布を出力する、
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 　前記出力部は、前記感圧面のすべての前記ブロックにおける前記補正値を積算した第１の荷重積算値と、すべての前記ブロックにおける前記第１の計測値を積算した第２の荷重積算値とが線形関係を満たすように設定されたゲイン拡大倍率を前記ブロックごとの前記補正値に乗算し、前記荷重分布を出力する、
    　請求項１又は２に記載の情報処理装置。
  4. 　前記出力部は、すべての前記ブロックにおいて前記荷重分布が飽和しないように前記ゲイン拡大倍率を設定する、
    　請求項３に記載の情報処理装置。
  5. 　前記出力部は、すべての前記ブロックにおける前記補正値の最大値が前記荷重分布の出力時における最大荷重値を超えない範囲で前記最大値を最大限に増幅する上限倍率値と、前記第１の荷重積算値とを乗算することにより得られた値を前記第２の荷重積算値で除算することにより前記ゲイン拡大倍率を設定する、
    　請求項３又は４に記載の情報処理装置。
  6. 　前記出力部は、所定の物体について予め測定された荷重値と前記第１の荷重積算値との対応関係を定義したルックアップテーブルを前記ブロックごとの前記補正値に基づいて参照し、前記荷重分布を出力する、
    　請求項３乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  7. 　前記ルックアップテーブルは、前記対応関係を示すｎ（ｎ≧１）次多項式に基づいて予め設定される、
    　請求項６に記載の情報処理装置。
  8. 　前記ｎ次多項式は、２次多項式である、
    　請求項７に記載の情報処理装置。
  9. 　前記取得部は、所定のサンプリング周期で複数回計測された値を平均化することにより前記第１の計測値を取得する、
    　請求項１乃至８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  10. 　複数の前記ブロックは、マトリクス状に区画されている、
    　請求項１乃至９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  11. 　前記感圧センサレイと、
    　前記感圧センサレイに接続された、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の情報処理装置と、
    　を備えた荷重測定システム。
  12. 　前記感圧センサレイは、シート状に形成されている、
    　請求項１１に記載の荷重測定システム。
  13. 　前記感圧センサレイは、可撓性を有する、
    　請求項１１又は１２に記載の荷重測定システム。
  14. 　複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得するステップと、
    　前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により得られた前記ブロックごとの補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力するステップと、
    　を備える情報処理方法。
  15. 　コンピュータに、
    　複数のブロックに区画された感圧面を有する感圧センサレイから、前記感圧面が対象物から荷重を受けている状態における第１の計測値と前記感圧面が前記対象物から荷重を受けていない状態における第２の計測値とを前記ブロックごとに取得するステップと、
    　前記第１の計測値と前記第２の計測値との比率により得られた前記ブロックごとの補正値に基づいて、前記感圧面における荷重分布を出力するステップと、
    　を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体。
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