(57)【要約】      （修正有）【課題】曲率の精度を改善することができる曲率測定装置を提供する。【解決手段】曲率測定装置３００は、被測定物体の曲率が第１の曲率よりも大きいときに、被測定物体の曲率を測定するように構成された第１の曲率測定ユニット３０２と、被測定物体の曲率が第２の曲率よりも小さいときに、被測定物体の曲率を測定するように構成された第２の曲率測定ユニット３０４とを有し、この場合、第２の曲率は、第１の曲率よりも大きいかまたは第１の曲率と等しい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物体の曲率が第１の曲率よりも大きいときに、前記被測定物体の曲率を測定するように構成された第１の曲率測定ユニット（３０２）と、
前記被測定物体の曲率が第２の曲率よりも小さいときに、前記被測定物体の曲率を測定するように構成された第２の曲率測定ユニット（３０４）と、
を有し、
前記第２の曲率は、前記第１の曲率よりも大きいかまたは前記第１の曲率と等しい、
ことを特徴とする曲率測定装置（３００）。
【請求項２】
前記第１の曲率測定ユニット（３０２）は、
前記被測定物体に沿って延在する形状を有するように構成されている抵抗ひずみゲージセンサ（３０２２）であって、前記被測定物体の曲率が前記第１の曲率よりも大きいときに、前記被測定物体が湾曲するにつれて前記抵抗ひずみゲージセンサ（３０２２）が湾曲して、該抵抗ひずみゲージセンサ（３０２２）の抵抗を変化させる、抵抗ひずみゲージセンサ（３０２２）と、
前記抵抗ひずみゲージセンサ（３０２２）の抵抗に従って該抵抗ひずみゲージセンサ（３０２２）の曲率を計算して、該曲率を前記被測定物体の曲率として使用するように構成されている、第１の曲率計算ユニット（３０２４）と、
を有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第２の曲率測定ユニット（３０４）は、
前記被測定物体と接触するように構成されている圧力センサ（３０４２）であって、前記被測定物体の曲率が前記第２の曲率よりも小さいときに、前記圧力センサ（３０４２）は、前記被測定物体が湾曲するにつれて該被測定物体により前記圧力センサ（３０４２）に加えられる圧力を検知する、圧力センサ（３０４２）と、
前記圧力センサ（３０４２）により検知された圧力に従って前記被測定物体の曲率を計算するように構成されている第２の曲率計算ユニット（３０４４）と、
を有する請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記装置（３００）は、前記被測定物体に沿って延在しかつ予め設定された曲率によって湾曲した本来の形状を有するように構成されている弾性部品（３０６）をさらに有し、
前記被測定物体が湾曲する方向に前記圧力センサ（３０４２）が配置されており、前記被測定物体が湾曲するにつれて前記弾性部品（３０６）が湾曲して前記本来の形状を変化させると、前記弾性部品（３０６）は前記被測定物体に弾性力を加えて、前記弾性部品（３０６）により加えられた前記弾性力に対応する力が前記圧力センサ（３０４２）に加えられる、
請求項３記載の装置（３００）。
【請求項５】
前記第１の曲率計算ユニット（３０２４）は、第１の関係曲線に従い前記抵抗ひずみゲージセンサ（３０２２）の曲率を計算し、前記第１の関係曲線によれば、前記曲率が変化するにつれて前記抵抗ひずみゲージセンサ（３０２２）の抵抗が変化し、
前記抵抗ひずみゲージセンサ（３０２２）は、前記第１の関係曲線のうち前記第１の曲率よりも大きい前記抵抗ひずみゲージセンサ（３０２２）の曲率に対応する部分を線形にするように構成されている、
請求項２記載の装置（３００）。
【請求項６】
前記第２の曲率計算ユニット（３０４４）は、第２の関係曲線に従い前記弾性部品（３０６）の曲率を計算して、該曲率を前記被測定物体の曲率として使用し、前記第２の関係曲線によれば、前記弾性部品（３０６）の曲率が変化するにつれて前記圧力センサ（３０４２）により検知される圧力が変化し、
前記弾性部品（３０６）は、前記第２の関係曲線のうち前記第２の曲率よりも小さい前記弾性部品（３０６）の曲率に対応する部分を線形にするように構成されている、
請求項４記載の装置（３００）。
【請求項７】
前記予め設定された曲率は前記第２の曲率である、
請求項４記載の装置（３００）。
【請求項８】
前記被測定物体は人間の指であり、
前記装置（３００）は、前記指に装着されるように構成されたシースボディ（３０８）をさらに有し、前記第１の曲率測定ユニット（３０２）および前記第２の曲率測定ユニット（３０４）は、前記シースボディ（３０８）内に配置されている、
請求項１記載の装置（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は曲率測定装置に関する。
【０００２】
背景技術
マン−マシン・インタクラクションという状況においてロボットは通常、人間のジェスチャを追従することを期待される。この機能を実現するために重要であるのは、人間の指のカーブしたたわみ（曲率としても知られる）を正確に測定することである。現在、人間の指の曲率を測定するために、数多くのタイプのセンサが使用されている。人間の指の曲率が大きければ、これらのセンサは指の曲率を正確に測定することができる。しかしながら、人間の指の曲率が小さいと、これらのセンサは通常、指の曲率を正確に測定することができない。したがって既存のセンサを使用しても、人間の指の曲率が必ずしも正確には測定されない。
【０００３】
発明の概要
従来技術の上述の問題点に鑑み、本発明の実施形態によれば、被測定物体の曲率の測定精度を改善可能な曲率測定装置が提供される。
【０００４】
本発明の１つの実施形態による曲率測定装置は、被測定物体の曲率が第１の曲率よりも大きいときに、被測定物体の曲率を測定するように構成された第１の曲率測定ユニットと、被測定物体の曲率が第２の曲率よりも小さいときに、被測定物体の曲率を測定するように構成された第２の曲率測定ユニットとを有しており、第２の曲率は、第１の曲率よりも大きいかまたは第１の曲率と等しい。
【０００５】
この場合、第１の曲率測定ユニットは、抵抗ひずみゲージセンサと第１の曲率計算ユニットとを有しており、抵抗ひずみゲージセンサは、被測定物体に沿って延在する形状を有するように構成されており、被測定物体の曲率が第１の曲率よりも大きいときに、被測定物体が湾曲するにつれて抵抗ひずみゲージセンサが湾曲して、この抵抗ひずみゲージセンサの抵抗を変化させ、第１の曲率計算ユニットは、抵抗ひずみゲージセンサの抵抗に従ってこの抵抗ひずみゲージセンサの曲率を計算して、この曲率を被測定物体の曲率として使用するように構成されている。
【０００６】
この場合、第２の曲率測定ユニットは、圧力センサと第２の曲率計算ユニットとを有しており、圧力センサは、被測定物体と接触するように構成されており、被測定物体の曲率が第２の曲率よりも小さいときに、圧力センサは、被測定物体が湾曲するにつれてこの被測定物体により圧力センサに加えられる圧力を検知し、第２の曲率計算ユニットは、圧力センサにより検知された圧力に従って被測定物体の曲率を計算するように構成されている。
【０００７】
この場合、装置はさらに弾性部品を有しており、この弾性部品は、被測定物体に沿って延在しかつ予め設定された曲率によって湾曲した本来の形状を有するように構成されており、被測定物体が湾曲する方向に圧力センサが配置されており、被測定物体が湾曲するにつれて弾性部品が湾曲して本来の形状を変化させると、弾性部品は被測定物体に弾性力を加え、その結果、被測定物体は圧力センサに、弾性部品により加えられた弾性力に対応する力を加えるようになる。
【０００８】
この場合、第１の曲率計算ユニットは、第１の関係曲線に従い抵抗ひずみゲージセンサの曲率を計算し、この第１の関係曲線によれば、曲率が変化するにつれて抵抗ひずみゲージセンサの抵抗が変化し、抵抗ひずみゲージセンサは、第１の関係曲線のうち第１の曲率よりも大きい抵抗ひずみゲージセンサの曲率に対応する部分を線形にするように構成されている。
【０００９】
この場合、第２の曲率計算ユニットは、第２の関係曲線に従い弾性部品の曲率を計算して、この曲率を被測定物体の曲率として使用し、この第２の関係曲線によれば、弾性部品の曲率が変化するにつれて圧力センサにより検知される圧力が変化し、弾性部品は、第２の関係曲線のうち第２の曲率よりも小さい弾性部品の曲率に対応する部分を線形にするように構成されている。
【００１０】
この場合、予め設定された曲率は第２の曲率である。
【００１１】
この場合、被測定物体は人間の指であり、装置はさらに、指に装着されるように構成されたシースボディを有しており、第１の曲率測定ユニットおよび第２の曲率測定ユニットは、シースボディ内に配置されている。
【００１２】
本発明のその他の特徴、特性、利点および利益は、添付の図面を参照した以下の詳細な説明によって、いっそう明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の１つの実施形態による物体の曲率測定装置を概略的に示す図である。
【図１Ｂ】本発明の１つの実施形態によるセンシング装置を概略的に示す図である。
【図１Ｃ】抵抗ひずみゲージセンサの出力特性の一例を示す図である。
【図１Ｄ】圧力センサの出力特性の一例を示す図である。
【図２】本発明の１つの実施形態による物体の曲率測定方法の全体的なフローチャートを示す図である。
【図３】本発明の１つの実施形態による曲率測定装置を概略的に示す図である。
【００１４】
具体的な実施形態
本発明の１つの実施形態の解決手段によれば、物体の曲率を測定する複数のセンサを有するセンシング装置が使用され、物体の曲率を計算するためにこれら複数のセンサのセンサ出力が統合される。この場合、複数のセンサは、物体の第１の曲率よりも大きい曲率変化区間において、物体の曲率をセンサ出力に線形に変換可能な少なくとも１つのセンサと、曲率ゼロから物体の第１の曲率よりも小さくない第２の曲率までの曲率変化区間において、物体の曲率をセンサ出力に線形に変換可能な少なくとも１つのセンサとを有する。物体の第１の曲率よりも大きい曲率変化区間において、物体の曲率をセンサ出力に線形に変換可能なセンサは、物体の曲率が大きいときに、物体の曲率を正確に測定することができ、曲率ゼロから物体の第２の曲率までの曲率変化区間において、物体の曲率をセンサ出力に線形に変換可能なセンサは、物体の曲率が小さいときに、物体の曲率を正確に測定することができる。したがって、本発明の１つの実施形態による解決手段によれば、物体の曲率が小さいときまたは大きいとき、物体の曲率を常に正確に測定することができる。よって、従来技術と対比すると、本発明の１つの実施形態の解決手段によれば、物体の曲率の測定精度が改善される。
【００１５】
以下では添付の図面を参照しながら、本発明の様々な実施形態について説明する。
【００１６】
図１Ａを参照すると、この図には、本発明の１つの実施形態による曲率測定装置の全般的な概略図が示されている。この実施形態によれば、曲率が測定される物体は人間の指である。
【００１７】
図１Ａに示されているように曲率測定装置１０は、複数のフィンガシース２０と複数のセンシング装置３０と１つのコントローラ４０とを有することができる。
【００１８】
フィンガシース２０は、指全体を包み込んで指にぴったりと付いた細長いストリップ状のシースであり、指をフィンガシース２０の内部に入れることができるように、一方の端部に開口を備えている。フィンガシース２０を指に装着することができ、指と一緒に自由に曲げることができるように、フィンガシース２０は（以下に限定されるものではないが天然ラテックスまたはポリウレタン材料を含む）フレキシブルな材料から成る。各フィンガシース２０の内壁に、センシング装置３０が取り付けられている。センシング装置３０が取り付けられている各フィンガシース２０が１本の指に装着されると、指の爪がある側（以下では指の背面と称する）にセンシング装置３０が配置されて、そこに押圧されるように、指に対し相対的なフィンガシース２０のポジションが調節される。したがってセンシング装置３０は指の微妙なジェスチャの変化を検知できるようになり、これによって指の曲率を正確に測定することができる。本明細書では、フィンガシース２０を装着した指を、フィンガシース２０に取り付けられたセンシング装置３０が割り当てられた指と称する。
【００１９】
図１Ｂに示されているように各センシング装置３０は、抵抗ひずみゲージセンサ３２と圧力センサ３４と弾性金属ボディ３６とを有する。
【００２０】
抵抗ひずみゲージセンサ３２は細長いストリップであり、これはセンサ３０が割り当てられた指の長さと等しいかまたはその指よりもいくらか長い長さを有する。センシング装置３０に取り付けられたフィンガシース２０が指に装着されると、センシング装置３０における抵抗ひずみゲージセンサ３２の細長いストリップの方向が、指の付け根から指先に至るまで指の方向と平行になり、抵抗ひずみゲージセンサ３２はその細長いストリップの方向で、指の付け根から指先に沿って指の背面を覆う。抵抗ひずみゲージセンサ３２は、弾性部材に貼り付けられた抵抗ひずみセンサから成る抵抗ひずみゲージを使用することによって、ひずみを抵抗の変化に変換するセンサである。物理量たとえば力、トルク、速度、加速度または流れが、抵抗ひずみゲージセンサ３２の弾性部材に加わると、弾性部材が変形する。そしてこの弾性部材の変形によって、抵抗ひずみゲージセンサ３２の抵抗ひずみゲージにおいて抵抗の変化を生じさせる。抵抗ひずみゲージセンサ３２は、抵抗ひずみゲージにおける抵抗の変化を、センサに設けられた変換回路を介して電気信号値に変換し、この電気信号値をセンサ出力として出力する。抵抗ひずみゲージセンサ３２を、既存の任意のタイプの抵抗ひずみゲージセンサとすることができ、たとえばChangsha Xianghao Electronic Technology Co., Ltdによって製造された抵抗ひずみゲージセンサXHZ-210/215とすることができる。
【００２１】
弾性金属ボディ３６は細長いストリップの形状であり、抵抗ひずみゲージセンサ３２の長さと基本的に同じ長さを有する。弾性金属ボディ３６を、抵抗ひずみゲージセンサ３２と共にまたはこれとは別個にボンディングすることができる。弾性金属ボディ３６を、良好な弾力性を有する任意の金属によって形成することができる。長い弾性金属ボディ３６は自然な状態で湾曲しており、ＡＮＧ１という予め設定された曲率を有する。センシング装置３０が取り付けられたフィンガシース２０が指に装着されると、センシング装置３０における弾性金属ボディ３６の細長いストリップの方向が、指の付け根から指先に至るまで指の方向と平行になり、弾性金属ボディ３６はその細長いストリップの方向で、指の付け根から指先に沿って指の背面を覆う。弾性金属ボディ３６の湾曲部分は、指の指先がある指部分の上に位置する。
【００２２】
指を押圧することになる弾性金属ボディ３６の湾曲端部側に、圧力センサ３４が配置されており、したがってこれも指先がある指部分の上に位置する。
【００２３】
抵抗ひずみゲージセンサ３２の場合、抵抗ひずみゲージセンサ３２の曲率がゼロから次第に増大するにつれて、抵抗ひずみゲージセンサ３２における弾性部材の変形がゼロから次第に増大する。したがって、抵抗ひずみゲージセンサ３２における抵抗ひずみゲージの抵抗の変化がゼロから次第に増大し、抵抗ひずみゲージセンサ３２の電気信号値を表すセンサ出力もゼロから次第に増大する。図１Ｃには、抵抗ひずみゲージセンサ３２の出力特性の一例が示されており、この場合、垂直軸Ｖは抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力を表し、水平軸Ｈは抵抗ひずみゲージセンサ３２の曲率を表す。図１Ｃに示されているように、抵抗ひずみゲージセンサ３２のゼロから曲率Ｐ１までの曲率変化区間においては、抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力は、抵抗ひずみゲージセンサ３２の曲率と共に線形には増大せず、抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と曲率との関係は非線形である。これとは対照的に、曲率Ｐ１よりも大きい抵抗ひずみゲージセンサ３２の曲率変化区間においては、抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力は、抵抗ひずみゲージセンサ３２の曲率と共に線形に増大し、抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と曲率との関係は線形である。ここでわかるように、抵抗ひずみゲージセンサ３２の曲率が大きい（たとえばＰ１よりも大きい）ときには、抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と曲率との関係は線形である。つまり抵抗ひずみゲージセンサ３２は、その曲率をセンサ出力に線形に変換することができ、その結果、抵抗ひずみゲージセンサ３２は、抵抗ひずみゲージセンサ３２と共に曲げられた指の曲率を正確に測定することができる。
【００２４】
圧力センサ３４の場合、弾性金属ボディ３６が自然な状態にあるとき（すなわちその曲率が曲率ＡＮＧ１と等しいとき）、または弾性金属ボディ３６において圧力センサ３４とは反対側に力が加えられて、弾性金属ボディ３６の曲率が曲率ＡＮＧ１からいっそう大きい曲率に変化したとき、圧力センサ３４には外部からの力が加えられず、したがってそこに加えられる圧力の大きさを表す圧力センサ３４のセンサ出力はゼロである。曲率ＡＮＧ１からゼロに向かう弾性金属ボディ３６の曲率が引き起こされる過程で、外部からの増大する力が圧力センサ３４に初めて加わり、このとき圧力センサ３４によって、弾性金属ボディ３６の弾性力に逆らうように外部からの力が弾性金属ボディ３６に加えられ、その結果、弾性金属ボディ３６の曲率が次第に曲率ＡＮＧ１からゼロに変化する。次第に増大する外部からの力が圧力センサ３４に加わるにつれて、圧力センサ３４のセンサ出力が次第に増大する。図１Ｄには、圧力センサ３４の出力特性の一例が示されている。図１Ｄからわかるように、弾性金属ボディ３６の曲率が増大するにつれて、ゼロから曲率ＡＮＧ１までの弾性金属ボディ３６の曲率変化区間において、圧力センサ３４に加わる圧力の大きさを表す圧力センサ３４のセンサ出力は線形に減少し、圧力センサ３４のセンサ出力と弾性金属ボディ３６の曲率との関係は線形である。これとは対照的に、ＡＮＧ１よりも大きい弾性金属ボディ３６の曲率変化区間においては、圧力センサ３４のセンサ出力は常にゼロと等しく、圧力センサ３４のセンサ出力と弾性金属ボディ３６の曲率との関係は非線形である。ここでわかるように、弾性金属ボディ３６の曲率が小さいときには、圧力センサ３４のセンサ出力と弾性金属ボディ３６の曲率との関係は線形である。つまり圧力センサ３４は、弾性金属ボディ３６の曲率をセンサ出力に線形に変換可能であり、したがって圧力センサ３４は、弾性金属ボディ３６と共に曲げられる指の曲率を正確に測定することができる。
【００２５】
指の曲率変化区間全体において、センシング装置３０が指の曲率をそのセンサ出力に線形に変換するために好ましいのは、曲率ＡＮＧ１が曲率Ｐ１よりも小さくならないようにすることである。
【００２６】
コントローラ４０は、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と圧力センサ３４のセンサ出力とを統合して、各センシング装置３０がその目的で割り当てられた指の曲率を計算することができる。たとえば、以下に限定されるものではないが、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率を、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と圧力センサ３４のセンサ出力との重み付けられた和を用いて、計算することができる。別の例によれば、以下に限定されるものではないが、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率が小さいときには、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率を、各センシング装置３０に設けられた圧力センサ３４のセンサ出力に従って計算することができ、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率が大きいときには、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率を、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力に従って計算することができる。
【００２７】
センシング装置３０を用いることにより曲率測定装置１０は、指の曲率変化区間全体にわたって、指の曲率をセンサ出力に線形に変換することができる。ただし曲率測定装置１０がフィンガシース２０を介して、異なる人間の指または同じ人間の異なる指の部分に装着されると、曲率測定装置１０は、同じ指の曲率に対し異なるセンサ出力を生成する可能性があり、その結果、ロボットハンドが人間のジェスチャを正確に追従することができなくなってしまう。曲率測定装置１０が異なる人間の指または同じ人間の異なる指の部分に装着されたとしても、ロボットハンドが人間の手を正確に追従できるように、コントローラ４０は、センシング装置３０において較正オペレーションを実施することができる。この較正オペレーションにおいて、ある人が曲率測定装置１０を装着したならば、コントローラ４０はその人に指示を出して、自身の指を一度、（最大の曲げ具合となるよう）折り曲げさせ、さらに（最小の曲げ具合となるよう）広げさせる。コントローラ４０は、その人の指が折り曲げられたときに、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と圧力センサ３４のセンサ出力とを用いることによって、各センシング装置３０がその目的で割り当てられた指の最大曲率を計算し、さらにコントローラ４０は、その人の指が広げられたときに、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と圧力センサ３４のセンサ出力とを用いることによって、各センシング装置３０が割り当てられた人の指の最小曲率を計算する。コントローラ４０は、計算された各指の最大曲率と最小曲率とをロボットハンドに伝達し、ロボットハンドは、各指の最大曲率と最小曲率とを対応する指の最大曲率と最小曲率とにそれぞれマッピングし、それによってロボットハンドは人間のジェスチャを正確に追従できるようになる。
【００２８】
曲率測定装置１０はさらに、センシング装置３０とコントローラ４０とに動作電力を供給するバッテリ（図示せず）を有することができる。
【００２９】
図２を参照すると、この図には、本発明の１つの実施形態による物体の曲率測定方法の全体的なフローチャートが示されている。次に、図１Ａに示した曲率測定装置１０を参照しながら、図２に示した方法２００について詳しく説明する。
【００３０】
図２に示されているように、ブロック２０２において、較正オペレーションの実施をスタートさせる命令が出される。換言すれば、ある人が曲率測定装置１０のフィンガシース２０を自身の指に装着したならば、曲率測定装置１０のコントローラ４０がその人に対し、一度、自身の指を折り曲げるように（指は最大の曲がり具合）、さらに自身の指を広げるように（指は最小の曲がり具合）指示を出し、それによって較正オペレーションがスタートする。
【００３１】
その人が自身の指を一度、折り曲げて広げた後、ブロック２０４において指の最大曲率が計算される。換言すれば、その人が自身の指を折り曲げたとき、センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と圧力センサ３４のセンサ出力とを用いることによって、各センシング装置３０が割り当てられた指の最大曲率が計算される。この場合、たとえば、以下に限定されるものではないが、各センシング装置３０が割り当てられた指の最大曲率を、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と圧力センサ３４のセンサ出力との重み付けられた和に従って計算することができ、別の選択肢として、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率が、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力に従って計算される。
【００３２】
ブロック２０６において、指の最小曲率が計算される。換言すれば、その人の指が広げられたとき、コントローラ４０は、センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と圧力センサ３４のセンサ出力とを用いて、各センシング装置３０が割り当てられた指の最小曲率を計算する。この場合、たとえば、以下に限定されるものではないが、各センシング装置３０が割り当てられた指の最大曲率を、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と圧力センサ３４のセンサ出力との重み付けられた和に従って計算することができ、別の選択肢として、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率が、各センシング装置３０に設けられた圧力センサ３４のセンサ出力に従って計算される。
【００３３】
ブロック２０８において、最大曲率および最小曲率が出力され、換言すれば、コントローラ４０は、計算された各指の最大曲率および最小曲率をロボットハンドに出力する。ロボットハンドは、コントローラ４０からの各指の最大曲率および最小曲率を、対応する指の最大曲率および最小曲率にそれぞれマッピングし、それによって人間のジェスチャを正確に追従する。
【００３４】
ブロック２０２〜２０８におけるオペレーションは、較正オペレーションを成すものである。
【００３５】
ブロック２１０において、指の曲率が計算される。換言すれば、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２および圧力センサ３４からセンサ出力を受け取るたびに、コントローラ４０は、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と圧力センサ３４のセンサ出力とを用いて、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率を計算する。たとえば、以下に限定されるものではないが、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力と圧力センサ３４のセンサ出力との重み付けられた和を用いて、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率を計算することができる。さらに別の例のケースによれば、以下に限定されるものではないが、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率が小さいときには、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率を、各センシング装置３０に設けられた圧力センサ３４のセンサ出力に従って計算することができ、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率が大きいときには、各センシング装置３０が割り当てられた指の曲率を、各センシング装置３０に設けられた抵抗ひずみゲージセンサ３２のセンサ出力に従って計算することができる。
【００３６】
ブロック２１２において指の曲率が出力され、すなわちコントローラ４０は、計算された各指の曲率をロボットハンドに出力する。
【００３７】
その他の変形実施形態
上述の実施形態では圧力センサ３４が弾性金属ボディ３６に取り付けられていたけれども、当業者であれば、本発明がそのことに限定されるものではないことを理解するであろう。本発明の他のいくつかの実施形態によれば、弾性金属ボディとは異なる金属部品に圧力センサ３４を取り付けることもできる。
【００３８】
上述の実施形態では、指の曲率が小さいときに指の曲率をセンサ出力に線形に変換可能なセンサは、自然な状態で湾曲しており指に向かって押圧されることになるフレキシブルな金属ボディの湾曲端部側に取り付けられた圧力センサ３４であったけれども、当業者であれば、本発明がそのことに限定されるものではないことを理解するはずである。本発明の他のいくつかの実施形態によれば、指の曲率が小さいときに指の曲率をセンサ出力に線形に変換可能なセンサを、他の手法で実現されたセンサとしてもよい。
【００３９】
上述の実施形態では、各センシング装置３０は、指の曲率が小さいときに指の曲率をセンサ出力に線形に変換可能なただ１つのセンサ（すなわち自然な状態で湾曲しており指に向かって押圧されることになるフレキシブルな金属ボディの湾曲端部側に取り付けられた圧力センサ３４）を有していたけれども、当業者であれば、本発明がそのことに限定されるものではないことを理解するはずである。本発明の他のいくつかの実施形態によれば、各センシング装置３０はさらに、指の曲率が小さいときに指の曲率をセンサ出力に線形に変換可能な複数のセンサを有することができ、これら複数のセンサは同じタイプのものであってもよいし異なるタイプのものであってもよい。
【００４０】
上述の実施形態では、各センシング装置３０は、指の曲率が大きいときに指の曲率をセンサ出力に線形に変換可能なただ１つのセンサ（すなわち抵抗ひずみゲージセンサ３２）を有していたけれども、当業者であれば、本発明がそのことに限定されるものではないことを理解するはずである。本発明の他のいくつかの実施形態によれば、各センシング装置３０はさらに、指の曲率が大きいときに指の曲率をセンサ出力に線形に変換可能な複数のセンサを有することができ、これら複数のセンサは同じタイプのものであってもよいし異なるタイプのものであってもよい。
【００４１】
上述の実施形態では、コントローラ４０によって実施される較正オペレーションは、指が折り曲げられたときに指がその最大曲率に達した場合の指の曲率と、指が広げられたときに指がその最小曲率に達した場合の指の曲率とをそれぞれ計算し、それらを指の最大曲率および最小曲率としてロボットハンドに出力すること、であったが、当業者であれば、本発明がそのことに限定されるものではないことを理解するはずである。本発明の他のいくつかの実施形態によれば、たとえばある人が、ロボットハンドの大きい曲率変化区間を実現するために、自身の指の小さい曲率変化区間を使用したいならば、コントローラ４０によって実施される較正オペレーションを以下のようにすることもできる。すなわち、最初にある人が指の所望の曲率変化区間内で最大限に自身の指を折り曲げて、これを曲がり具合Ｆ１とし（曲がり具合Ｆ１にある指の曲率は、指の最小曲率よりも大きくかつ指の最大曲率よりも小さい）、さらに曲がり具合Ｆ２において最大限に自身の指を広げ（曲がり具合Ｆ２にある指の曲率は、曲がり具合Ｆ１にある指の曲率よりも大きくかつ指の最大曲率よりも小さい）、次いでコントローラ４０は、曲がり具合Ｆ１にある各指の曲率と曲がり具合Ｆ２にある各指の曲率を、各指の最大曲率および最小曲率としてそれぞれ計算し、それらをロボットハンドに出力する。
【００４２】
上述の実施形態では、ロボットハンドが人間のジェスチャを正確に追従できるようにするために、コントローラ４０は較正オペレーションを実施する必要があったが、当業者であれば、本発明がそのことに限定されるものではないことを理解するであろう。本発明の他のいくつかの実施形態によれば、たとえば、ロボットハンドが人間のジェスチャを正確に追従できることを保証するために他の測定がすでに実施されているケースであれば、コントローラ４０は較正オペレーションを実施しなくてもよい。
【００４３】
上述の実施形態では、曲率測定装置１０は複数のフィンガシース２０および複数のセンシング装置３０を有していたが、当業者であれば、本発明がそのことに限定されるものではないことを理解するであろう。本発明の他のいくつかの実施形態によれば、曲率測定装置１０はさらに、ただ１つのフィンガシース２０およびこのフィンガシース２０の内壁に取り付けられた１つのセンシング装置３０を有することができる。
【００４４】
上述の実施形態によれば、人間の指の曲率を正確に測定するために、曲率測定装置１０が１つまたは複数のフィンガシース２０を有し、センシング装置３０が人間の指の微妙なジェスチャ変化を検知できるようにしていたが、当業者であれば、本発明がそのことに限定されるものではないことを理解するであろう。本発明の他のいくつかの実施形態によれば、曲率測定装置１０がフィンガシース２０を有していなくてもよい。
【００４５】
上述の実施形態では、曲率測定装置１０が人間の指の曲率を測定するのに適したものであったが、当業者であれば、本発明がそのことに限定されるものではないことを理解するであろう。本発明の他のいくつかの実施形態によれば、曲率測定装置１０は、人間の指以外の物体の曲率測定にも適用可能である（たとえば、以下に限定されるものではないが、人間の腕あるいは動物の指または腕）。
【００４６】
上述の実施形態では、曲率測定装置１０がセンシング装置３０とコントローラ４０とに動作電力を供給するバッテリを有していたが、当業者であれば、本発明がそのことに限定されるものではないことを理解するであろう。本発明の他のいくつかの実施形態によれば、曲率測定装置１０がバッテリを有するのではなく、外部の電力供給源から曲率測定装置１０のセンシング装置３０とコントローラ４０とに動作電力を供給してもよい。
【００４７】
図３を参照すると、この図には、本発明の１つの実施形態による曲率測定装置の概略図が示されている。図３に示されているように、曲率測定装置３００は、第１の曲率測定ユニット３０２と第２の曲率測定ユニット３０４とを有することができる。第１の曲率測定ユニット３０２は、被測定物体の曲率が第１の曲率よりも大きいときに、被測定物体の曲率を測定するように構成されている。第２の曲率測定ユニット３０４は、被測定物体の曲率が第２の曲率よりも小さいときに、被測定物体の曲率を測定するように構成されており、ただし第２の曲率は、第１の曲率よりも大きいかまたはそれと等しい。
【００４８】
第１の態様によれば、第１の曲率測定ユニット３０２は、抵抗ひずみゲージセンサ３０２２と第１の曲率計算ユニット３０２４とを有することができる。抵抗ひずみゲージセンサ３０２２は、被測定物体に沿って延在する形状を有するように構成されており、被測定物体の曲率が第１の曲率よりも大きいとき、被測定物体が湾曲するにつれて抵抗ひずみゲージセンサ３０２２が湾曲して、抵抗ひずみゲージセンサ３０２２の抵抗を変化させる。第１の曲率計算ユニット３０２４は、抵抗ひずみゲージセンサ３０２２の抵抗に従い、抵抗ひずみゲージセンサ３０２２の曲率を計算し、この曲率を被測定物体の曲率として使用するように構成されている。たとえば、抵抗ひずみゲージセンサ３０２２を抵抗ひずみゲージセンサ３２によって実現することができ、第１の曲率計算ユニット３０２４をコントローラ４０によって実現することができる。
【００４９】
第２の態様によれば、第２の曲率測定ユニット３０４は、圧力センサ３０４２と第２の曲率計算ユニット３０４４とを有することができる。圧力センサ３０４２は、被測定物体と接触するように構成されており、被測定物体の曲率が第２の曲率よりも小さいとき、圧力センサ３０４２は、被測定物体が湾曲するにつれて圧力センサ３０４２に対し被測定物体により加えられる圧力を検知する。第２の曲率計算ユニット３０４４は、圧力センサ３０４２により検知された圧力に従い、被測定物体の曲率を計算するように構成されている。たとえば、圧力センサ３０４２を圧力センサ３４によって実現することができ、第２の曲率計算ユニット３０４４をコントローラ４０によって実現することができる。
【００５０】
第３の態様によれば、曲率測定装置３００はさらに弾性部品３０６を有しており、この弾性部品３０６は、被測定物体に沿って延在し予め設定された曲率で湾曲した本来の形状を有するように構成されている。この場合、被測定物体が湾曲する方向に圧力センサ３０４２が配置されており、被測定物体が湾曲するにつれて弾性部品３０６が湾曲して本来の形状を変化させると、弾性部品３０６は被測定物体に弾性力を加え、その結果、被測定物体は圧力センサ３０４２に、弾性部品３０６により加えられた弾性力に対応する力を加えるようになる。たとえば弾性部品３０６を、弾性金属ボディ３６によって実現することができる。
【００５１】
第４の態様によれば、第１の曲率計算ユニット３０２４は、第１の関係曲線に従い抵抗ひずみゲージセンサ３０２２の曲率を計算し、この第１の関係曲線によれば、曲率が変化するにつれて抵抗ひずみゲージセンサ３０２２の抵抗が変化し、抵抗ひずみゲージセンサ３０２２は、第１の関係曲線のうち第１の曲率よりも大きい抵抗ひずみゲージセンサ３０２２の曲率に対応する部分を線形にするように構成されている。
【００５２】
第５の態様によれば、第２の曲率計算ユニット３０４４は、第２の関係曲線に従い弾性部品３０６の曲率を計算し、この第２の関係曲線によれば、弾性部品３０６の曲率が変化するにつれて圧力センサ３０４２により検知される圧力が変化し、この曲率を被測定物体の曲率として使用し、弾性部品３０６は、第２の関係曲線のうち第２の曲率よりも小さい弾性部品３０６の曲率に対応する部分を線形にするように構成されている。
【００５３】
第６の態様によれば、予め設定された曲率は第２の曲率である。
【００５４】
第７の態様によれば、被測定物体は人間の指であり、曲率測定装置３００はさらに、指に装着されるように構成されたシースボディ３０８を有しており、この場合、第１の曲率測定ユニット３０２および第２の曲率測定ユニット３０４は、シースボディ３０８内に配置されている。たとえば、シースボディ３０８をフィンガシース２０によって実現することができる。
【００５５】
本発明の１つの実施形態によればさらに機械可読媒体が提供され、この機械可読媒体は、プロセッサにより実行されると上述の方法のいずれかをプロセッサが実行できるようにする実行可能な命令を記憶している。特に、上述の実施形態のいずれかの機能を具現化するためのソフトウェアプログラムコードを記憶する機械可読媒体を装備したシステムまたは装置を提供することができ、このシステムまたは装置のコンピュータまたはプロセッサに、機械可読媒体に記憶された機械可読命令を読み出させて実行させるようにする。
【００５６】
このケースでは、機械可読媒体自体から読み出されたプログラムコードによって、上述の実施形態のいずれかの機能を具現化することができ、よって、機械可読コードおよび機械可読コードを記憶する機械可読媒体は本発明の一部を成すものである。
【００５７】
機械可読媒体の例には、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、光学ディスク（たとえばＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−ＲＷおよびＤＶＤ＋ＲＷ）、磁気テープ、不揮発性メモリカードおよびＲＯＭが含まれる。オプションとしてプログラムコードを、サーバコンピュータまたはクラウドから通信ネットワークを介してダウンロードすることができる。
【００５８】
ここで述べておくと、上述のプロセスおよびシステム構造図におけるすべてのステップおよびモジュールが必要とされるわけではなく、一部のステップまたはモジュールを実際のニーズに合わせて省くことができる。また、各ステップの実行シーケンスは固定されたものではなく、ニーズに合わせて整合可能である。また、上述の実施形態で説明したシステム構造は、物理的なものであってもよいし、または論理的なものであってもよい。換言すれば、いくつかのモジュールを１つの同じ物理的実体によって実現してもよいし、またはいくつかのモジュールを複数の物理的実体によって実現してもよく、あるいは複数の独立したデバイスにおける複数の構成要素のうちのいくつかを連携させて実現してもよい。
【００５９】
上述の実施形態によれば、ハードウェアユニットを機械的または電気的な手段によって実現することができる。たとえばハードウェアユニットは、対応するオペレーションを実施するために恒久的な専用回路または専用ロジック（たとえば専用プロセッサ、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣ）を有することができる。ハードウェアユニットはさらに、プログラミング可能なロジックまたは回路（たとえば汎用プロセッサまたは他の任意のプログラマブルプロセッサ）を有することができ、このようなロジックまたは回路は、対応するオペレーションを実施するためにソフトウェアによって一時的にコンフィギュレーション可能である。コストおよび時間の考察に基づき、特定の具現化形態（機械的、または恒久的な専用回路、または一時的にコンフィギュレーションされた回路）を決定することができる。
【００６０】
以上、図面および好ましい実施形態を参照しながら、本発明について詳しく説明し例示してきたけれども、本発明はそれらの開示された実施形態に限定されるものではなく、上述の実施形態に基づき当業者であれば理解できるように、上述の種々の実施形態におけるコードオーディット手段を結合することによって、本発明のいっそう多くの実施形態を実現することができ、それらの実施形態も本発明の範囲内にあるものである。
【符号の説明】
【００６１】
１０  曲率測定装置
２０  フィンガシース
３０  センシング装置
３２  抵抗ひずみゲージセンサ
３４  圧力センサ
３６  弾性金属ボディ
４０  コントローラ
２００  物体の曲率測定方法
２０２  較正オペレーションをスタートさせる命令
２０４  指の最大曲率を計算
２０６  指の最小曲率を計算
２０８  最大曲率と最小曲率とを出力
２１０  指の曲率を計算
２１２  指の曲率を出力
３００  曲率測定装置
３０２  第１の曲率測定ユニット
３０４  第２の曲率測定ユニット
３０６  金属部品
３０８  シースボディ
３０２２  抵抗ひずみゲージセンサ
３０２４  第１の曲率計算ユニット
３０４２  圧力センサ
３０４４  第２の曲率計算ユニット
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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