JP2011007653A - Contact detecting device and robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接触検出装置及びロボットに関する。 The present invention relates to a contact detection device and a robot.
近年、ロボットは、工場での製造補助に限らず、ヒトの介護支援等の様々な用途を見込んで開発されている。ロボットは所望の場所に固定されるものから、自律的に空間移動するものまで様々である。ロボットが固定型又は移動型であるか否かに関わりなく、ロボットに対して物体検出機能を具備させることが従前から行われている。例えば、ロボットにカメラを具備し、ソフト的なパターン認識処理を実行することで、製品ラインを流れる被加工部品が到着したことを検出することができる。 In recent years, robots have been developed in anticipation of various uses such as support for human care, as well as manufacturing assistance in factories. Robots vary from those that are fixed at a desired location to those that autonomously move in space. Regardless of whether the robot is a fixed type or a movable type, it has been practiced to provide an object detection function for the robot. For example, it is possible to detect that a workpiece to be processed flowing through a product line has arrived by installing a camera in a robot and executing a soft pattern recognition process.
ロボットに対して物体検出機能を具備させる方法の1つとして、物理的な接触を検出するセンサ(以下、接触センサと呼ぶこともある)をロボットの外表面に設け、センサの出力に基づいて物体の接触の有無を検出する方法がある。 As one method for providing an object detection function to a robot, a sensor for detecting physical contact (hereinafter also referred to as a contact sensor) is provided on the outer surface of the robot, and the object is detected based on the output of the sensor. There is a method for detecting the presence or absence of contact.
例えば、特許文献1には、高速で接触検出が可能な接触検出装置が開示され、また、これを具備するロボットが開示されている。特許文献1に開示の接触検出装置は、多数の開口を有する絶縁スペーサを介して、導電シートを対向配置させている。導電シート間の接触を電気的に検出して、接触検出装置への物理的な接触を検出している。
For example,
なお、特許文献2には、抵抗膜の耐久性の向上を目的として、ドット状絶縁層を設ける点が開示されている。特許文献3には、表示装置への組付時の全体厚さ寸法の縮小化及び位置情報の高精度化を測ると共に表示品質及び耐久性を向上させる技術が開示されている。より具体的には、特許文献3には、フロントライトユニットの導光板を、弾性を有するスペーサをはさんでガラス板の外面側に一体化する技術が開示されている。特許文献4には、抵抗膜式透明タッチパネルが開示され、透明基板上の導電膜が除去された部分にドットスペーサを形成する技術が開示されている。
ロボットに実装される接触センサでは、任意の方向から力が加わる場合がある。この場合、外部から加わる力に対して接触センサ自体が所望の耐久性を備えることが要求される。接触センサの耐久性を高めるためには、対向配置される抵抗層間にスペーサを介在させると良い。しかしながら、高密度にスペーサを配置すると、上下の抵抗層同士が接触するスペースが狭くなり、接触センサの感度が低下してしまうおそれがある。従って、従前は、接触センサの感度の低下が許容される範囲でスペーサを配置せざるを得ず、所望の水準まで接触センサの耐久性を高めることは難しかった。 In a contact sensor mounted on a robot, a force may be applied from an arbitrary direction. In this case, the contact sensor itself is required to have a desired durability against a force applied from the outside. In order to increase the durability of the contact sensor, it is preferable to interpose a spacer between the resistance layers arranged opposite to each other. However, when the spacers are arranged at a high density, the space where the upper and lower resistance layers are in contact with each other is narrowed, and the sensitivity of the contact sensor may be reduced. Therefore, in the past, the spacers had to be arranged within a range in which the sensitivity of the contact sensor could be lowered, and it was difficult to increase the durability of the contact sensor to a desired level.
上述の説明から明らかなように、接触検出装置の感度の低下を抑制しつつ、接触検出装置の耐久性を高めることが強く求められている。 As is apparent from the above description, there is a strong demand to increase the durability of the contact detection device while suppressing a decrease in sensitivity of the contact detection device.
本発明に係る接触検出装置は、物体の接触を検出する接触検出装置であって、ベース層と、前記ベース層上に積層された複数の抵抗層と、一組の前記抵抗層間に配置されると共に、上層に位置する前記抵抗層と下層に位置する前記抵抗層との接触を許容する空間を有する第1スペーサ層と、前記ベース層上に積層されると共に、上層に位置する層と下層に位置する層との接触を許容する空間を有する第2スペーサ層と、を備え、前記第2スペーサ層の実在部分は、前記第1スペーサ層の前記空間に対応して配置されている。第2スペーサ層の実在部分を第1スペーサ層の空間に対応して配置することによって、接触検出のために必要な空間を確保しつつ、接触検出装置の耐久性を高めることができる。 A contact detection device according to the present invention is a contact detection device that detects contact of an object, and is arranged between a base layer, a plurality of resistance layers stacked on the base layer, and a set of the resistance layers. And a first spacer layer having a space allowing contact between the resistance layer located in the upper layer and the resistance layer located in the lower layer, and a layer laminated on the base layer, and a layer located in the upper layer and the lower layer. A second spacer layer having a space that allows contact with the positioned layer, and an actual portion of the second spacer layer is disposed corresponding to the space of the first spacer layer. By disposing the actual part of the second spacer layer in correspondence with the space of the first spacer layer, it is possible to increase the durability of the contact detection device while securing a space necessary for contact detection.
前記第1及び第2スペーサ層夫々は、平面内で間隔をあけて配置された複数のスペーサにより構成される、と良い。 Each of the first and second spacer layers may be composed of a plurality of spacers arranged at intervals in a plane.
前記第2スペーサ層を構成する複数の前記スペーサ夫々は、前記第1スペーサ層を構成する隣接配置された複数の前記スペーサ間の空間に対応して配置されている、と良い。 Each of the plurality of spacers constituting the second spacer layer may be arranged corresponding to a space between the plurality of adjacent spacers constituting the first spacer layer.
前記第2スペーサ層を構成する複数の前記スペーサ夫々は、前記第1スペーサ層を構成する隣接配置された複数の前記スペーサ間の中間位置に対応して配置されている、と良い。 Each of the plurality of spacers constituting the second spacer layer may be arranged corresponding to an intermediate position between the plurality of adjacent spacers constituting the first spacer layer.
前記スペーサは絶縁体である、と良い。 The spacer is preferably an insulator.
前記接触検出装置を側面視したとき、前記第1スペーサ層を構成する複数の前記スペーサと前記第2スペーサ層を構成する複数の前記スペーサとは千鳥状に配置されている、と良い。 When the contact detection device is viewed from the side, the plurality of spacers constituting the first spacer layer and the plurality of spacers constituting the second spacer layer are preferably arranged in a staggered manner.
前記第1スペーサ層を構成する複数の前記スペーサは平面内でマトリクス状に配置され、前記第2スペーサ層を構成する複数の前記スペーサは平面内でマトリクス状に配置されている、と良い。 The plurality of spacers constituting the first spacer layer may be arranged in a matrix in a plane, and the plurality of spacers constituting the second spacer layer may be arranged in a matrix in a plane.
前記第1スペーサ層を構成する複数の前記スペーサは平面内で同心円状に配置され、前記第2スペーサ層を構成する複数の前記スペーサは平面内で同心円状に配置されている、と良い。 The plurality of spacers constituting the first spacer layer may be arranged concentrically in a plane, and the plurality of spacers constituting the second spacer layer may be arranged concentrically in a plane.
前記抵抗層の層数は3以上であり、前記第2スペーサ層は、一組の前記抵抗層間に配置されている、と良い。 The number of the resistance layers may be three or more, and the second spacer layer may be disposed between the pair of resistance layers.
3層以上の前記抵抗層夫々は、上面視して多角形状であり、一組の前記抵抗層を構成する一方の前記抵抗層では、その上辺及び下辺部分夫々に配線が接続されており、一組の前記抵抗層を構成する他方の前記抵抗層では、その右辺及び左辺部分夫々に配線が接続されている、と良い。 Each of the three or more resistance layers has a polygonal shape when viewed from above, and wiring is connected to each of the upper side and the lower side of one of the resistance layers constituting the set of the resistance layers. In the other resistance layer constituting the pair of resistance layers, it is preferable that wiring is connected to each of the right and left sides.
前記スペーサ層と同層に配置され、複数の前記スペーサを外囲する枠体を更に備える、と良い。 It is good to further provide a frame which is arranged in the same layer as the spacer layer and surrounds the plurality of spacers.
本発明に係るロボットは、上記接触検出装置と、前記接触検出装置が表面に配置された把持部と、を備える。 The robot according to the present invention includes the above-described contact detection device, and a grip portion on which the contact detection device is disposed.
本発明によれば、接触検出装置の感度の低下を抑制しつつ、接触検出装置の耐久性を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, durability of a contact detection apparatus can be improved, suppressing the fall of the sensitivity of a contact detection apparatus.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each embodiment is simplified for convenience of explanation. Since the drawings are simple, the technical scope of the present invention should not be interpreted narrowly based on the drawings. The drawings are only for explaining the technical matters, and do not reflect the exact sizes or the like of the elements shown in the drawings. The same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Words indicating directions such as up, down, left, and right are used on the assumption that the drawing is viewed from the front.
〔第1実施形態〕
以下、図1乃至図9を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
はじめに図1乃至図4を参照して第1実施形態に係るロボットについて説明する。図1は、ロボットの概略的な模式図である。図2及び図4は、ロボットの把持部の概略的な模式図である。 First, the robot according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a schematic diagram of a robot. 2 and 4 are schematic schematic diagrams of the gripping portion of the robot.
図1に示すように、ロボット100は、頭部90、胴部91、腕部92、腕部93、把持部98、把持部99、脚部94、脚部95、足部96、および足部97を有する。
As shown in FIG. 1, the
腕部92、93は、その基端部分で胴部91に対して軸着している。腕部92、93は、その基端部分を回転中心として、yz平面で回動可能である。腕部92、93は、その中間部分に関節を有し、上腕部分と下腕部分とが揺動可能に構成される。各腕部92、93の先端部分には、把持部98、99が夫々設けられている。
The
脚部94、95は、その上端部分で胴部91に対して接続している。脚部94、95は、その上端部分を回転中心として、yz平面で回動可能である。脚部94、95は、その中間部分に関節を有し、上脚部と下脚部とが揺動可能に構成されている。各脚部94、95の下端部分には、足部96、97が夫々設けられている。
The
頭部90は、胴部91に対して軸着しており、xz平面内で回転可能に構成される。
The
ロボット100の筐体には、様々な電気/機械コンポーネントが内蔵される。例えば、ロボット100の胴部91には、各種センサ、マイコン、電源、モータ、及びリンク機構等の様々な電気/機械コンポーネントが内蔵される。例えば、ロボット100は、マイコンで生成される指令に応じて、腕部92を上方へ回転移動させ、上方に位置する物体を把持部98で把持する。また、ロボット100は、マイコンで生成される指令に応じて、脚部94、95を交互に前方へ押し出し、前方の所望の位置まで移動する。なお、上述のロボット100の各動作は、モータで発生する駆動力が、ベルト、ギア等の機械要素を介在して、各部位の空間的変位に変換されることで実現される。なお、ロボット100のタイプ並びに具体的な構造は任意である。
Various electrical / mechanical components are built into the housing of the
図2に図1の把持部99の概略的な部分拡大模式図を示す。図2に示すように、把持部99は、ベース部80、指部81、及び指部82を有する。指部81は、リンク83、及びリンク84を有する。指部81は、ベース部80とリンク83間を関節として有し、かつリンク83とリンク84間を関節として有する。リンク83は、ベース部80間の関節を回転中心としてxy平面内で揺動可能に構成される。リンク84は、リンク83間の関節を回転中心としてxy平面内で揺動可能に構成される。指部82は、リンク87、及びリンク88を有する。指部82に関する説明は、指部81に関する説明と同様である。ただし、リンク83をリンク87に読み替え、リンク84をリンク88に読み替えるものとする。
FIG. 2 is a schematic partial enlarged schematic view of the
図3に示すように、把持部99の把持面には、複数の接触センサ(接触検出装置)50が装着される。なお、上述の指部81は、2つの指部81a、81bから構成される。
As shown in FIG. 3, a plurality of contact sensors (contact detection devices) 50 are attached to the grip surface of the
各接触センサ50は、ベース部及び各リンクに対応づけて配置されている。これによって、部位毎に外部から受ける力を適切に検出し、把持部99の現状の把持状態を適切に評価することができる。なお、各部位に設ける接触センサの個数は任意である。
Each
図4に示すように、把持部99は、対象物70を把持する。リンク83、84、87、88をxy平面内にて変位させることで、把持部99に対象物70を把持させることができる。なお、把持部99の具体的な構成は任意であり、多関節のリンク構造の採用の有無は任意である。
As shown in FIG. 4, the
次に、接触センサ50の構造及び動作について図5乃至図9を参照して説明する。図5は、接触センサ50の積層構造を示す概略的な模式図である。図6は、接触センサ50の部分的な概略斜視図である。図7は、接触センサ50に接続される半導体集積回路を示す概略的な模式図である。図8は、接触センサ50の動作条件を示す説明表である。図9は、スペーサの配置態様を示す概略的な説明図である。なお、図5以降の図に示す座標系は、図1乃至4に示す座標系とは別個に定義されているものとする。
Next, the structure and operation of the
図5に示すように、接触センサ50は、ロボット100の実装面(上述の把持面)から離間する順に、ベース層51、抵抗層52、スペーサ層53、抵抗層54、ベース層55、抵抗層56、スペーサ層57、抵抗層58、ベース層59、及びシリコンゴム層60を有する。更に、接触センサ50は、枠体65、及び枠体66を有する。
As shown in FIG. 5, the
把持対象物がシリコンゴム層60に接触すると、シリコンゴム層60が受けた力は最下層のベース層51まで伝達する。この過程で、スペーサ層57を介して対向配置された抵抗層56、58は、把持対象物の位置に応じた位置で互いに接触する。同様に、スペーサ層53を介して対向配置された抵抗層52、54は、把持対象物の位置に応じた位置で互いに接触する。一組の抵抗層間の接触を電気的に検出することによって、把持対象物の接触、平面内での把持対象物の接触位置を検出することができる。また、算出処理の実行により、加えられた荷重も推定することもできる。
When the grasped object comes into contact with the
はじめに接触センサ50の積層構造について説明する。
First, the laminated structure of the
ベース層51、55、59は、PET(PolyEthylene Terephthalate)等の樹脂から成り、可撓性を有する薄層体である。ベース層51、55、59は、通常の半導体プロセス技術(スピンコート法等)によって均一な層厚に形成されている。なお、ベース層51、55、59の製造方法は任意である。ベース層51、55、59は透明性を有する必要がないため、可視光に対して不透明な樹脂を採用して各ベース層を形成しても良い。 The base layers 51, 55 and 59 are made of a resin such as PET (PolyEthylene Terephthalate) and are thin layers having flexibility. The base layers 51, 55, 59 are formed to have a uniform layer thickness by a normal semiconductor process technique (spin coating method or the like). In addition, the manufacturing method of the base layers 51, 55, and 59 is arbitrary. Since the base layers 51, 55, and 59 do not need to have transparency, each base layer may be formed using a resin that is opaque to visible light.
抵抗層52、54、56、58は、抵抗値が調整された導電層であり、例えば、ポリシリコン、銅、アルミニウム等の導電性材料からなる。抵抗層52、54、56、58は、通常の半導体プロセス技術(蒸着、スパッタリング等)によってベース層の下面又は上面に均一な厚みで形成されている。なお、抵抗層52、54、56、58の製造方法は任意である。抵抗層52、54、56、58は透明性を有する必要がないため、可視光に対して不透明な導電性材料を採用して各抵抗層を形成しても良い。 The resistance layers 52, 54, 56, and 58 are conductive layers whose resistance values are adjusted, and are made of a conductive material such as polysilicon, copper, or aluminum. The resistance layers 52, 54, 56, and 58 are formed with a uniform thickness on the lower surface or the upper surface of the base layer by a normal semiconductor process technique (evaporation, sputtering, etc.). The manufacturing method of the resistance layers 52, 54, 56, and 58 is arbitrary. Since the resistance layers 52, 54, 56, and 58 do not need to have transparency, each resistance layer may be formed using a conductive material that is opaque to visible light.
スペーサ層53は、複数のスペーサ61が平面内で分散配置されてなる。スペーサ61は、絶縁性を有する粒状の弾性体である。また、スペーサ61は、所望の接着力を有し、上層及び下層に位置する一組の抵抗層52、54を接着する。スペーサ61の具体的な材料は任意であるが、一般的な樹脂接着剤を採用すると良い。スペーサ層53は、通常の半導体プロセス技術(薄膜形成、フォトリソグラフィー等)によって抵抗層上に形成される。なお、スペーサ層53の具体的な構成及び製造手順は任意である。複数のスペーサ61の分散配置以外の態様にてスペーサ層53を構成しても良い。分散したスペーサ61を格子状に連続させても良い。フォトリソグラフィー等のパターニング技術を活用することなくスペーサ層53を形成しても良い。
The
スペーサ層57は、スペーサ層53と同様の構成を有する。ただし、スペーサ61をスペーサ62に読み替えるものとする。なお、スペーサ層53、57は透明性を有する必要がないため、可視光に対して不透明な樹脂材料を採用して各スペーサ層を形成しても良い。
The
シリコンゴム層60は、シリコンゴムからなる弾性層である。シリコンゴム層60は、通常の貼り合せ技術(接着等)を活用して、積層体63(ベース層51、抵抗層52、スペーサ層53、抵抗層54、ベース層55、抵抗層56、スペーサ層57、抵抗層58、及びベース層59からなる積層体)上に貼り合わされる。シリコンゴム層60によって外部から加わる力が所定範囲で分散されるため、局所的に強い力が積層体63に対して加えられて積層体63が破損することを効果的に抑制することができる。
The
枠体65は、対向配置された抵抗層52、54間に設けられる。枠体65は、一般的な樹脂材料からなり任意の接着性を有する。枠体65を挟持する各抵抗層52、54は、枠体65を介して互いに固着される。枠体65は、上面視して枠状の部材である。枠体65の中空部分には、スペーサ61がマトリクス状に配置されている。枠体65は、通常の半導体プロセス技術(薄膜形成、フォトリソグラフィー等)を活用して製造される。枠体65でスペーサ61を周囲させることによって、スペーサ層53の機械的強度を効果的に高めることができる。
The
枠体66は、枠体65と同様の構成を有する。ただし、スペーサ61をスペーサ62に読み替えるものとする。
The
なお、接触センサ50の製造方法は任意である。上述のように、半導体プロセス技術を活用して製造しても良いし、他の方法によって製造しても良い。
In addition, the manufacturing method of the
次に、図6乃至図8を参照して、接触センサ50の接触検出の仕組みについて説明する。なお、図6乃至図8では、説明の便宜上、抵抗層52、54間の接触を電気的に接続する仕組みについて限定して説明する。
Next, with reference to FIGS. 6 to 8, the mechanism of contact detection of the
図6に示すように、抵抗層52の左辺側には電極層40が形成されており、抵抗層52の右辺側には電極層41が形成されている。なお、電極層40、41は、抵抗層52に対してオーミック接触しているものとする。電極層40、41は、良好な導電性を有する金属で形成すると良い。電極層40には配線L3が半田付けされている。同様に、電極層41には配線L4が半田付けされている。
As shown in FIG. 6, the
抵抗層54の下辺側には電極層42が形成されており、抵抗層52の上辺側には電極層43が形成されている。なお、電極層42、43は、抵抗層54に対してオーミック接触しているものとする。電極層42、43は、良好な導電性を有する金属で形成すると良い。電極層43には配線L1が半田付けされている。同様に、電極層42には配線L2が半田付けされている。
An
図7に示すように、上述の各配線L1〜L4は、半導体集積回路30に接続される。半導体集積回路30には、電源電位VDD及び接地電位GNDが供給される。半導体集積回路30は、スイッチング制御に基づいて、配線L1、L3に電源電位を供給する。半導体集積回路30は、スイッチング制御に基づいて、配線L2、L4を接地電位に接続する。半導体集積回路30は、スイッチング制御に基づいて、配線L1〜L4を自身が具備する電圧検出回路に接続する。ただし、半導体集積回路30の具体的な回路構成は任意である。例えば、市販のタッチスクリーン用の半導体集積回路を採用すれば良い。このような市販の半導体集積回路では、MOSスイッチによって上述のスイッチング制御を実現し、マルチプレクサによって電圧検出回路への入力を選択する。また、そのような市販の半導体集積回路内には、スイッチングを制御するコントローラも組み込まれる。
As shown in FIG. 7, each of the above-described wirings L <b> 1 to L <b> 4 is connected to the semiconductor integrated
図8を参照して、接触センサ50の動作状態について説明する。
The operation state of the
半導体集積回路30が第1状態のとき、配線L1を高電位側とし配線L2を低電位側として電圧が印加される。これに応じて、抵抗層54には上辺側から下辺側へ電圧が印加される。この状態のとき、抵抗層54が抵抗層52に接触すると、抵抗層54と抵抗層52間の接触位置に応じた値の電圧が配線L3、L4を介して半導体集積回路30に入力する。半導体集積回路30は、入力した電圧値をデジタル変換し、生成したデジタル値を接触位置を示す位置データとしてマイコンへ出力する。このようにして、接触センサ50の検出エリア内におけるx軸上の把持対象物の接触位置(x座標)が検出される。
When the semiconductor integrated
半導体集積回路30が第2状態のとき、配線L3を高電位側とし配線L4を低電位側として電圧が印加される。これに応じて、抵抗層52には左辺側から右辺側へ電圧が印加される。この状態のとき、抵抗層54が抵抗層52に接触すると、抵抗層54と抵抗層52間の接触位置に応じた値の電圧が配線L1、L2を介して半導体集積回路30に入力する。半導体集積回路30は、入力した電圧値をデジタル変換し、生成したデジタル値を接触位置を示す位置データとしてマイコンへ出力する。このようにして、接触センサ50の検出エリア内におけるz軸上の把持対象物の接触位置(z座標)が検出される。
When the semiconductor integrated
半導体集積回路30に上述の動作モードを時分割して実行させると、接触センサ50の検出エリア(xz平面)内での把持対象物の接触座標(x、z)を取得することができる。このように把持対象物の接触位置を座標情報として取得することによって、把持部99をより高精度に制御することが可能になる。把持部99の制御性の向上によって、例えば、壊れやすい物、滑りやすい物などを好適に把持することが可能になる。
When the semiconductor integrated
なお、本実施形態では、抵抗層ペア(抵抗層52、54のペア、抵抗層56、58のペア)を複数積層させている。従って、一方の抵抗層ペアの出力に応じて把持対象物のx軸上の接触位置を検出し、他方の抵抗層ペアの出力に応じた把持対象物のz軸上の接触位置を検出しても良い。この場合、半導体集積回路の動作状態を切り替える必要性を解消することができる。また、これに応じて、半導体集積回路の小型化を図ることができる。 In this embodiment, a plurality of resistance layer pairs (a pair of resistance layers 52 and 54 and a pair of resistance layers 56 and 58) are stacked. Therefore, the contact position on the x-axis of the gripping object is detected according to the output of one resistance layer pair, and the contact position on the z-axis of the gripping object is detected according to the output of the other resistance layer pair. Also good. In this case, the necessity of switching the operation state of the semiconductor integrated circuit can be eliminated. In accordance with this, the semiconductor integrated circuit can be reduced in size.
また、接触した把持対象物から受ける荷重を算出しても良い。これによって、把持部99をより高精度に制御することが可能になる。
Moreover, you may calculate the load received from the gripping target object which contacted. As a result, the
半導体集積回路30が第1状態のとき、上述のようにx軸上の接触位置(x座標)を取得することができる。抵抗層52の電位をZ1とし、抵抗層54の電位をZ2とし、抵抗層52の抵抗値をRとしたとき、接触抵抗値CRを次式(1)により算出することができる。
When the semiconductor integrated
CR=R*(x座標値/4095)*((Z2/Z1)−1)・・・(1) CR = R * (x coordinate value / 4095) * ((Z2 / Z1) −1) (1)
接触抵抗値CRから、接触の有無を判定すると共に、把持対象物から受けた荷重を任意の演算式によって算出することができる。 The presence or absence of contact can be determined from the contact resistance value CR, and the load received from the grasped object can be calculated by an arbitrary arithmetic expression.
最後に図5、図9を参照して、スペーサ61、62の配置態様について説明する。
Finally, the arrangement of the
図5に示すように、接触センサ50を側面視すると、スペーサ61、62がジグザグに配置されていることが分かる。換言すると、接触センサ50を側面視すると、スペーサ61、62は千鳥状に配置されている。
As shown in FIG. 5, when the
図9に示すように、スペーサ61はマトリクス状に配置されている。また、スペーサ62も、同様に、マトリクス状に配置されている。ここでは、隣接するスペーサ61の中間位置の直上にスペーサ62が配置されている。換言すると、スペーサ62は、スペーサ61同士の間の空間に対応して配置されている。また、接触センサ50を正面視すると、スペーサ61とスペーサ62とは互いに重なり合わないように配置されている。
As shown in FIG. 9, the
本実施形態では、図5及び図9に示すように、スペーサ61間の空間に対応づけてスペーサ62を配置する。この構成を採用することで、スペーサ61間の空間部分における強度を、配置したスペーサ62で補うことができる。配置したスペーサ62によって外部から受ける力が緩和されることによって、そのスペーサ62の下層に位置する抵抗層52と抵抗層54とが許容外の力で当接して磨耗することを効果的に抑制することができる。このようにして、接触センサの感度の低下を抑制しつつ、接触センサの耐久性を高めることができる。なお、共通の平面内でスペーサを高密度に配置すれば、接触センサの耐久性を高めることができるが、スペーサの高密度配置に応じて接触センサの感度(検出精度)が低下してしまう。
In this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 9, the
上述の説明から明らかなように、本実施形態では、2つの抵抗層ペアを積層し、一方の抵抗層ペア間のスペーサと他方の抵抗層ペア間のスペーサとを相補的に配置する。つまり、上述のように、スペーサ61間の空間に対応づけてスペーサ62を配置する。これによって、上述の理由により、接触センサの感度の低下を抑制しつつ、接触センサの耐久性を高めることができる。
As is apparent from the above description, in this embodiment, two resistance layer pairs are stacked, and a spacer between one resistance layer pair and a spacer between the other resistance layer pair are arranged in a complementary manner. That is, as described above, the
また、本実施形態では、抵抗層ペアを複数積層させている。従って、一方の抵抗層ペアの出力に応じて把持対象物のx軸上の接触位置を検出し、他方の抵抗層ペアの出力に応じた把持対象物のz軸上の接触位置を検出しても良い。この場合、半導体集積回路の動作状態を切り替える必要性を解消することができる。また、これに応じて、半導体集積回路の小型化を図ることができる。 In the present embodiment, a plurality of resistance layer pairs are stacked. Therefore, the contact position on the x-axis of the gripping object is detected according to the output of one resistance layer pair, and the contact position on the z-axis of the gripping object is detected according to the output of the other resistance layer pair. Also good. In this case, the necessity of switching the operation state of the semiconductor integrated circuit can be eliminated. In accordance with this, the semiconductor integrated circuit can be reduced in size.
また、本実施形態では、スペーサ層をスペーサの分散配置により構成する。これにより、一定の機械的な強度を確保しつつ、抵抗層ペア同士の接触エリアを十分に確保することができる。また、スペーサは、絶縁性に加えて弾性を有する。これによって、外部から加わる力に応じて、抵抗層ペア間がスムーズに接触することができる。また、枠体をスペーサと同層に配置する。これによって、スペーサ層の機械的強度を増加させることができる。また、抵抗層56と抵抗層54間にベース層55を挿入する。これによって、接触センサ50の機械的な強度を増加させることができる。
Further, in the present embodiment, the spacer layer is constituted by a dispersed arrangement of spacers. Thereby, it is possible to sufficiently ensure the contact area between the resistance layer pairs while ensuring a certain mechanical strength. The spacer has elasticity in addition to insulation. Thereby, according to the force applied from the outside, between the resistance layer pairs can be smoothly contacted. Further, the frame body is arranged in the same layer as the spacer. Thereby, the mechanical strength of the spacer layer can be increased. A
また、本実施形態では、図6に示すように各配線を各抵抗層に接続する。これによって、xz平面内での接触位置の座標情報を取得することができる。2次元的な接触位置情報を取得することによって、把持部99の把持状態をより正確に評価し、把持部99をより適切な状態へフィードバック制御することができる。
In this embodiment, each wiring is connected to each resistance layer as shown in FIG. Thereby, the coordinate information of the contact position in the xz plane can be acquired. By acquiring two-dimensional contact position information, the gripping state of the
〔第2実施形態〕
以下、図10を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。図10は、スペーサの配置態様を示す概略的な説明図である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic explanatory view showing an arrangement mode of spacers.
図10から明らかなように、本実施形態では、第1実施形態とは異なり、スペーサ61は同心円状に配置され、スペーサ62も同心円状に配置されている。ただし、第1実施形態と同様、本実施形態においても、スペーサ62は、スペーサ61間の空間に対応して配置されている。このような場合であっても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As is clear from FIG. 10, in this embodiment, unlike the first embodiment, the
〔第3実施形態〕
以下、図11乃至図14を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。図11は、接触センサの積層構造を示す概略的な模式図である。図12は、接触センサの部分的な概略斜視図である。図13は、接触センサに接続される半導体集積回路を示す概略的な模式図である。図14は、接触センサの動作条件を示す説明表である。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 14. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a stacked structure of a contact sensor. FIG. 12 is a partial schematic perspective view of the contact sensor. FIG. 13 is a schematic diagram showing a semiconductor integrated circuit connected to the contact sensor. FIG. 14 is an explanatory table showing operating conditions of the contact sensor.
図11から明らかなように、本実施形態では、ベース層を介在することなく、抵抗層52、54、56を積層する。このような場合、第1実施形態と同様の効果に加えて、接触センサ50の薄型化を図ることができる。また、接触センサ50の構成を簡素化し、その製造を簡素化することができる。
As is apparent from FIG. 11, in this embodiment, the resistance layers 52, 54, and 56 are laminated without interposing a base layer. In such a case, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the
本実施形態では、図12、図13から明らかなように、抵抗層52、54、56に対して共通する半導体集積回路30を設ける。
In this embodiment, as is clear from FIGS. 12 and 13, the common semiconductor integrated
図12に示すように、抵抗層56の左辺部分に電極層44を形成し、その右辺部分に電極層45を形成する。電極層44に配線L5を接続し、これを配線L3に接続する。また、電極層45に配線L6を接続し、これを配線L4に接続する。
As shown in FIG. 12, the
図13に示すように配線を半導体集積回路30に接続する。図14に示すように、半導体集積回路30を動作させることによって、第1実施形態で説明したように、接触座標(x、z)を検出することができる。
As shown in FIG. 13, the wiring is connected to the semiconductor integrated
〔第4実施形態〕
以下、図15を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。図15は、接触センサの製造工程を説明するための説明図である。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a manufacturing process of the contact sensor.
本実施形態では、通常の半導体プロセス技術(エッチング等)によって、抵抗層52に窪み52aを形成し、この窪み52a内にスペーサ61を配置する。半導体プロセス技術によるパターニング以外の方法によっても、スペーサ61を所望の位置に配置することができる。
In the present embodiment, a
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。接触センサの具体的な構造は任意である。抵抗層の数は任意である。スペーサ層の具体的な構成は任意である。スペーサの具体的な形状、材質等は任意である。スペーサの配置方法は任意である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. The specific structure of the contact sensor is arbitrary. The number of resistance layers is arbitrary. The specific configuration of the spacer layer is arbitrary. The specific shape, material, etc. of the spacer are arbitrary. The arrangement method of the spacer is arbitrary.
100 ロボット
50 接触センサ
51 ベース層
52 抵抗層
52 抵抗層
53 スペーサ層
54 抵抗層
55 ベース層
56 抵抗層
57 スペーサ層
58 抵抗層
59 ベース層
60 シリコンゴム層
61 スペーサ
62 スペーサ
63 積層体
65 枠体
66 枠体
70 対象物
100 robot
50 Contact sensor
51
70 objects
Claims (12)
ベース層と、
前記ベース層上に積層された複数の抵抗層と、
一組の前記抵抗層間に配置されると共に、上層に位置する前記抵抗層と下層に位置する前記抵抗層との接触を許容する空間を有する第1スペーサ層と、
前記ベース層上に積層されると共に、上層に位置する層と下層に位置する層との接触を許容する空間を有する第2スペーサ層と、
を備え、
前記第2スペーサ層の実在部分は、前記第1スペーサ層の前記空間に対応して配置されている、接触検出装置。 A contact detection device for detecting contact of an object,
The base layer,
A plurality of resistance layers stacked on the base layer;
A first spacer layer disposed between the pair of resistance layers and having a space allowing contact between the resistance layer located in an upper layer and the resistance layer located in a lower layer;
A second spacer layer that is stacked on the base layer and has a space that allows contact between a layer located in an upper layer and a layer located in a lower layer;
With
The actual part of the said 2nd spacer layer is a contact detection apparatus arrange | positioned corresponding to the said space of the said 1st spacer layer.
前記第2スペーサ層を構成する複数の前記スペーサは平面内でマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか一項に記載の接触検出装置。 The plurality of spacers constituting the first spacer layer are arranged in a matrix in a plane,
The contact detection apparatus according to claim 2, wherein the plurality of spacers constituting the second spacer layer are arranged in a matrix in a plane.
前記第2スペーサ層を構成する複数の前記スペーサは平面内で同心円状に配置されていることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか一項に記載の接触検出装置。 The plurality of spacers constituting the first spacer layer are arranged concentrically in a plane,
The contact detection apparatus according to claim 2, wherein the plurality of spacers constituting the second spacer layer are arranged concentrically in a plane.
前記第2スペーサ層は、一組の前記抵抗層間に配置されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の接触検出装置。 The resistance layer has three or more layers,
The contact detection apparatus according to claim 1, wherein the second spacer layer is disposed between the pair of resistance layers.
一組の前記抵抗層を構成する一方の前記抵抗層では、その上辺及び下辺部分夫々に配線が接続されており、一組の前記抵抗層を構成する他方の前記抵抗層では、その右辺及び左辺部分夫々に配線が接続されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の接触検出装置。 Each of the three or more resistance layers has a polygonal shape when viewed from above.
In one of the resistance layers constituting the set of the resistance layers, wiring is connected to each of the upper side and the lower side thereof, and in the other resistance layer constituting the set of the resistance layers, the right side and the left side The contact detection device according to claim 1, wherein a wiring is connected to each of the portions.
前記接触検出装置が表面に配置された把持部と、
を備えるロボット。 The contact detection device according to any one of claims 1 to 11,
A gripping portion on which the contact detection device is disposed; and
Robot equipped with.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2009-06-26 JP JP2009151973A patent/JP2011007653A/en active Pending
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