(57)【要約】【課題】  多数の計測点を含む触覚センサとコントローラの間の配線数を少なくでき、歪みゲージからなる触覚センサのゲインを適切に制御可能な触覚情報検出システムを提案すること。【解決手段】  触覚情報検出システム１は、歪みゲージ５１、５２を用いた触角センサ２とコントローラ３を有し、触角センサ２の各センサユニット５ｉの加算出力に基づき、コントローラ３のアナライザ８は各測定点の接触力Ｆi（ｔ）を算出する。ＡＧＣ９は、各測定点で計測された電圧振幅が目標電圧になるように、各計測点のセンサユニット５ｉに印加される周波数ｆiの正弦波の電圧振幅Ａi（ｔ）を調整し、調整された電圧振幅Ａi（ｔ）を備えた各周波数の正弦波を含む混合正弦波ｙ（ｔ）が触角センサ２の各センサユニット５ｉに対してＢＰＦ５５を介して印加される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各計測点に貼り付けた歪みゲージによって、計測点毎にブリッジ回路を構成し、各ブリッジ回路からの出力に基づき、各計測点に作用する接触力などの触覚情報を検出する触覚情報検出方法において、
周波数の異なる正弦波成分を含む混合正弦波信号を生成し、
この混合正弦波信号を各ブリッジ回路に対してバンドパスフィルタを介して印加することにより、各ブリッジ回路に対して予め定められている単一周波数の正弦波信号を印加し、
各ブリッジ回路から得られる出力を加算して加算出力を生成し、
この加算出力から、三角関数の直交性を利用して、各計測点に作用している接触力および接触方向のうち、少なくとも接触力を求め、
各計測点で計測された電圧振幅と、予め計測点毎に設定されている目標電圧とを比較し、これらの誤差を抑制するように、各計測点のブリッジ回路に印加される各周波数の正弦波信号の電圧振幅を調整して、各計測点のブリッジ回路のゲイン制御を行う触覚情報検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の触覚情報検出方法により各計測点に作用する接触力などの触覚情報を検出する触覚情報検出システムであって、
触角センサと、コントローラと、前記触覚センサから出力される前記加算出力を前記コントローラに供給するための信号出力線と、前記コントローラから出力される前記混合正弦波信号を前記触覚センサに供給するためのゲイン制御線とを有し、
前記触角センサは、複数のセンサユニットと、各センサユニットの出力を加算して前記加算出力を生成する加算回路とを備え、
各センサユニットは、計測点に配置した複数の歪みゲージから構成される前記ブリッジ回路と、前記混合正弦波信号に含まれている予め定められた単一周波数の正弦波信号を前記ブリッジ回路に印加するためのバンドパスフィルタとを備え、
前記コントローラは、前記信号出力線を介して供給される前記加算出力をＡＤ変換するＡＤ変換器と、ＡＤ変換後の加算出力から、三角関数の直交性を利用して、各計測点に作用している接触力およびその接触方向のうち、少なくとも接触力を算出するアナライザと、各計測点で計測された電圧振幅および予め定められている目標電圧を比較し、これらの誤差を抑制するように、前記触覚センサの各センサユニットに印加される各周波数の正弦波信号の電圧振幅を調整する自動利得制御回路と、調整された電圧振幅を備えた各周波数の正弦波を含む混合正弦波を生成して出力するＤＡ変換器とを備えている触覚情報検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各計測点に貼り付けたセンサ素子としての歪みゲージの出力に応じて感度を自動調整可能な自動感度可変型の触覚情報検出方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人の皮膚には各種の触覚受容器が存在しており、軽く触れた感触から衝撃力まで識別することができる。例えば、指先には１平方センチメートル当たり約１５００のマイスナー小体および約７５０のメルケル触覚盤が皮膚の上部に存在し、約７５のバシニアン小体およびルフィニ器官が皮膚の深部に存在する。これらの時間応答や空間応答の異なる４種類の感触受容器によって、広い計測レンジを実現している。
【０００３】
人とロボットが共存する環境を考えた場合、ロボットに装着する触覚センサは絶えず適切な計測レンジというものが必要になってくると考えられる。例えば、ロボットの指先で細かな作業をすることを考えた場合、高感度な触覚センサが要求されるかもしれない。一方で、危険を回避するために大きな衝撃力も計測できるセンサが必要となるかもしれない。
【０００４】
ロボットにおける触覚センサの研究は、Ｈ．Ｅｒｕｎｓｔ等によって１９６０年頃から始まった。その後、さまざまな角度から数多くの触覚センサが提案されてきた。例えば、感度や分解能、線形性、少配線機構、実装性などについて改良された触角センサが提案されてきた。
【０００５】
ここで、従来においては、（Ｍ×Ｎ）のマトリックス状に触角センサを配置し、各触覚センサを順次に切り替えて、各触覚センサが配置されている各計測点での触覚情報を計測する方法が広く採用されている。この形式の触覚センサの問題点は、各計測点の情報を読み取るための多数本の配線が必要になるということである。
【０００６】
配線数を減らすために、例えば、シノダ等によって新しい無線式の触覚センシングが提案されている。これは、コイルを使い、電力転送とセンシングを無線で行うものである。また、このセンサは柔軟な材質の中に多くの共振回路を配置した構成となっており、接触部分を識別可能となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の触覚センサは、規定値を超える強いレベルの信号が入力するとすぐ飽和してしまったり、極端に小さな接触力の時には、センサ分解能が悪くなるという問題点がある。そこで、触覚センサへの入力に応じて適切なゲイン調整を行うための触覚センサの自動利得制御（以下、ＡＧＣと称する。）が必要である。
【０００８】
また、大面積の触覚センサを考えた場合、各センサ素子に入力される接触力は一定ではないので、部分的に飽和したり、分解能が悪くなったりすることが予想される。これらを防ぐためには、計測点毎にセンサ素子のゲイン調整を行えることが望ましい。
【０００９】
さらに、有線式の触覚センサの場合には、多数の計測点に設置された各センサ素子と、これらの出力から各計測点における触覚情報を検出するためのコントローラとの間を結ぶ配線数を低減できることが望ましい。
【００１０】
本発明の課題は、各計測点に配置した各歪みゲージ（センサ素子）に作用する接触力に応じて、各ひずみゲージのゲインを自動調節可能な触覚情報検出方法および触覚センサ・システムを提案することにある。
【００１１】
また、本発明の課題は、上記課題に加えて、触角センサとコントローラとの間の配線数を低減可能な触覚情報検出方法および触覚センサ・システムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、各計測点に貼り付けた歪みゲージによって、計測点毎にブリッジ回路を構成し、各ブリッジ回路からの出力に基づき、各計測点に作用する接触力などの触覚情報を検出する触覚情報検出方法において、
周波数の異なる正弦波成分を含む混合正弦波信号を生成し、
この混合正弦波信号を各ブリッジ回路に対してバンドパスフィルタを介して印加することにより、各ブリッジ回路に対して予め定められている単一周波数の正弦波信号を印加し、
各ブリッジ回路から得られる出力を加算して加算出力を生成し、
この加算出力から、三角関数の直交性を利用して、各計測点に作用している接触力および接触方向のうち、少なくとも接触力を求め、
各計測点で計測された電圧振幅と、予め計測点毎に設定されている目標電圧とを比較し、これらの誤差を抑制するように、各計測点のブリッジ回路に印加される各周波数の正弦波信号の電圧振幅を調整して、各計測点のブリッジ回路のゲイン制御を行うことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、上記の触覚情報検出方法により各計測点に作用する接触力などの触覚情報を検出する触覚情報検出システムであって、
触角センサと、コントローラと、前記触覚センサから出力される前記加算出力を前記コントローラに供給するための信号出力線と、前記コントローラから出力される前記混合正弦波信号を前記触覚センサに供給するためのゲイン制御線とを有し、
前記触角センサは、複数のセンサユニットと、各センサユニットの出力を加算して前記加算出力を生成する加算回路とを備え、
各センサユニットは、計測点に配置した複数の歪みゲージから構成される前記ブリッジ回路と、前記混合正弦波信号に含まれている予め定められた単一周波数の正弦波信号を前記ブリッジ回路に印加するためのバンドパスフィルタとを備え、
前記コントローラは、前記信号出力線を介して供給される前記加算出力をＡＤ変換するＡＤ変換器と、ＡＤ変換後の加算出力から、三角関数の直交性を利用して、各計測点に作用している接触力およびその接触方向のうち、少なくとも接触力を算出するアナライザと、各計測点で計測された電圧振幅および予め定められている目標電圧を比較し、これらの誤差を抑制するように、前記触覚センサの各センサユニットに印加される各周波数の正弦波信号の電圧振幅を調整する自動利得制御回路と、調整された電圧振幅を備えた各周波数の正弦波を含む混合正弦波を生成して出力するＤＡ変換器とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように、本発明によれば、触角センサとコントローラの間が一入力、一出力のインターフェースでありながら、複数のセンサ素子（センサユニット）のゲインを個別に制御可能な感度可変型の触覚情報検出システムを実現できる。
【００１５】
すなわち、センサユニットとコントローラとのインターフェースを一入力一出力とすることで、各計測点の同時計測と、各計測点から得られる検出信号の同時ゲイン調整とを行うことができる。
【００１６】
また、アナライザでの簡単な信号処理により各計測点に作用する力の情報をリアルタイムに計測できる。
【００１７】
さらに、常に触角センサからの信号強度を一定範囲内に保つことができるので、触角センサが飽和することや、触覚センサの分解能が極端に低下することを防止できる。よって、常に適切なセンシングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、図面を参照して本発明を適用した自動感度可変型の触覚情報検出システムを詳細に説明する。
【００１９】
図１は触覚情報検出システムを示す全体構成図であり、図２はその触覚センサの回路構成を示すブロック図である。触覚情報検出システム１は、歪みゲージ式の触覚センサ２とコントローラ３とを有している。触覚センサ２は、センサ基板４と、この基板４の表面にマトリックス状に配列した複数個のセンサユニット５ｉ（ｉ＝１、２、３・・・）と、センサユニット５ｉを覆っているポリマーゲルなどの柔軟性素材６により形成された検出面６ａとを備えている。
【００２０】
センサユニット５は、検出面６ａの計測点に対応する位置に直交状態に配置されている一対の歪みゲージ５１、５２により構成されたブリッジ回路５３と、ブリッジ回路５３の出力から差動信号を生成する差動増幅器５４と、ブリッジ回路５３に特定波長の入力信号を印加するためのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５５とを備えている。また、触覚センサ２は、各センサユニット５の出力（差動増幅器５４の出力）を合成する加算回路５６と、加算回路５６で得られた合成信号を増幅する増幅器５７を有し、増幅器５７の出力が単一の信号出力線５８を経由してコントローラ３に供給される。一方、コントローラ３はＡＤ変換器７、アナライザ８、自動利得制御回路（以下、ＡＧＣと呼ぶ。）９およびＤＡ変換器１０を備えている。ＤＡ変換器１０から出力されるゲイン制御信号が単一のゲイン制御線１１を介して触覚センサ２の各センサユニット５に供給される。
【００２１】
なお、計測点が増える場合には、例えば、図３に示すように、複数組の触覚センサ２をコントローラ３に対して並列に配置すればよい。
【００２２】
触覚情報検出システム１は、触覚情報（本例では、接触力）の計測と、触覚センサ２の各センサユニット５のゲイン制御を同時に行うことが可能である。ゲイン制御のためにコントローラ３のＤＡ変換器１０から周波数の異なる正弦波の和（混合正弦波信号）をゲイン制御信号ｙ（ｔ）として出力する。各計測点に置かれた各センサユニット５では、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５５を介して、予め決められた周波数の正弦波成分のみを含むゲイン制御信号がブリッジ回路５３に加わる。この結果、後述のようにゲイン調整が行われる。
【００２３】
一方、センサユニット５ｉのブリッジ回路５３から出力される信号Ｖｉ（ｔ）の振幅Ａｉは、センサユニット５ｉに入力される力に比例し、それぞれの出力が加算回路５６により多重化される。よって、複数の計測点での検出出力を、コントローラ３のＡＤ変換器７において一括してＡＤ変換することができる。このような一入力・一出力構成により、コントローラ３は、ＤＡ変換器１０を介して、簡単に複数の計測点での接触力などの触覚情報の計測、およびゲイン調整を行うことができる。
【００２４】
次に、コントローラ３のアナライザ８とＡＧＣ９で行われる処理の概要を説明する。アナライザ８では、リアルタイムに各計測点における力の情報を算出するために、ｉチャンネル毎にフーリエ変換と等価な処理を行っている。ＡＧＣ９では、触角センサ２のセンサユニット５ｉからの信号が基準値（目標値）になるように、絶えずゲイン制御を行っている。ＡＧＣ９の役割は、出来る限り信号の強度をある範囲内で一定に保ち、計測できないような不安定な状態を避けることである。例えば、極端に大きな接触力が特定の計測点に加わったとすると、ＡＧＣ９は、その計測点に配置されているセンサユニット５ｉのゲインを制御する正弦波の振幅Ａｉが小さくなるように制御する。これにより、センサユニット５ｉからの出力信号Ｖｉ（ｔ）が所定範囲内の値に維持される。また、小さな接触力が計測点に作用したときは、ＡＧＣ９は、センサユニット５ｉからの信号Ｖｉ（ｔ）が所定範囲内に入るように、対応する正弦波の振幅Ａｉを大きくして、ゲインを上げる。
【００２５】
自動利得制御の考え方は既にＣＣＤカメラやＭＩＣアンプ等に実装されており、規定レベルを超えた強いレベルの信号が入力してきたときや、規定レベル未満の弱いレベルの信号が入力してきたときには、信号の強度レベルを一定範囲に保つようにしている。本発明では、計測という観点から、ＡＧＣ機能を取り入れた新しい触覚情報検出システム１を実現している。
【００２６】
図４はｉ番目のセンサユニット５ｉのフィードバックループを示すブロック図であり、この図には触角センサ２とコントローラ３の間の信号の流れが示されている。計測点に配置したセンサユニット５ｉのゲインをコントローラ３の側から同時制御するために、ＤＡ変換器１０を介して周波数の異なる正弦波の和を出力する。この混合正弦波信号ｙ（ｔ）は式（１）のように表せる。
【００２７】
【数１】
2004245822.tif 000003
【００２８】
ただし、Ａiとｆiは、ｉ番目の電圧振幅と周波数である。各計測点のブリッジ回路５３には、式（１）のような混合正弦波信号ｙ（ｔ）が加わることになるが、バンドパスフィルタ５５によってブリッジ回路５３には予め決めておいた単一周波数ｆｉの正弦波成分だけが加わる。従って、ｉ番目のブリッジ回路５３にはＡiｓｉｎ（２πｆiｔ）だけが加わり、力が歪みセンサ５１、５２に加えられると、ｉ番目のセンサユニット５ｉからの出力電圧Ｖi（ｔ）は式（２）のようになる。
【００２９】
【数２】
2004245822.tif 000004
【００３０】
ただし、Ｇiは差動増幅器５４のゲイン、φiは印加周波数との位相のずれ、ΔＲiは接触力による歪みゲージ５１、５２の抵抗の変化量、Ｒはブリッジ回路５３のバランス抵抗である。この式から分かるように、差動増幅器５４のゲインＧiは一定であるから、ブリッジ回路５３に印加する電圧振幅Ａiをコントローラ３の側から変えることにより、等価的にセンサユニット５ｉのゲインを変えていることになる。各計測点からの出力信号Ｖi（ｔ）は、加算回路５６により多重化され、コントローラ３で同時に計測することができる。従って、コントローラ３に取り込まれる入力信号Ｖinput（ｔ）は式（３）のように表せる。
【００３１】
【数３】
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【００３２】
ただし、Ｖinput｜maxはＡＤ変換器７などの最大入力電圧である。各計測点に加えられた力は、アナライザ８により算出されるが、最大入力電圧を超える力は算出することができない。そこで、ＡＧＣ９によりＶi（ｔ）の信号の強度レベルを一定範囲内に保つように、適切にゲイン制御を行う。このようにゲイン制御のフィードバックを形成することにより、規定値を超えた強い力がセンサユニット５ｉに入力しても、信号の飽和を防ぐことができ、センサユニット５ｉに小さな力が入力したときには、規定範囲内のレベルまでゲインを高くして分解能を上げることができる。つまり、信号の強度レベルを一定範囲内に保つことができ、計測できないといった不安定な状態に陥ることを抑制できる。アナライザ８とＡＧＣ９にについては以下にさらに詳しく説明する。
【００３３】
（アナライザ）
図４および図５Ａに示すように、センサユニット５ｉからの出力Ｖi（ｔ）は、式（２）、（３）により表されるように、計測点に作用する力に応じて振幅変調された周波数成分を含む。したがって、計測点に作用する力を求めるために、以下のようにして復調を行う。各計測点に印加してある周波数（搬送波）は前もって分かっているので、必要な周波数と振幅の関係だけを求めればよい。まず、式（４）、（５）のように、出力ＶinputをＡＤ変換して得られる出力Ｖsum（ｔ）に対して正弦波と余弦波との相関を求める。
【００３４】
【数４】
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【００３５】
【数５】
2004245822.tif 000007
【００３６】
上式から得られたＶx（ｔ）とＶy（ｔ）をそれぞれローパスフィルタ（ＬＰＦ）にかけたものをＸi（ｔ）、Ｙi（ｔ）とすると、求める周波数の振幅、つまり接触力Ｆi（ｔ）は次のように書くことができる。
【００３７】
【数６】
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【００３８】
【数７】
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【００３９】
ただし、ｄiはキャリブレーションによって決まる定数であり、位相情報Ｐｈａｓｅi（ｔ）は接触方向を示す。位相情報は、例えばセンサユニット５ｉの上方向からの接触か下方向からの接触かを示すものである。例えば、図５Ｂに示すように、位相情報Ｐｈａｓｅi（ｔ）が正の場合は接触方向が下向きであることを意味し、図５Ｃに示すように、位相情報Ｐｈａｓｅi（ｔ）が負の場合には接触方向が上向きであることを意味する。周波数ｆi以外の成分は三角関数の直交性により、ＬＰＦのカットオフ周波数ＦcutＨｚ以外がカットされる。このカットオフ周波数ｆcutの決定は、触覚センサ２への入力をどの程度とするかによって決定され、次式の条件を満たす必要がある。
【００４０】
【数８】
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【００４１】
もし、振動や高い周波数まで検出したければ、周波数ｆiの値を上げればよい。
【００４２】
（自動利得制御）
ＡＧＣ９の目的は、自動的にＡＤ変換器７などの飽和を防ぎ、接触情報の分解能を変えることである。図４、図６を参照して説明すると、ＡＧＣ９は、以下のような操作を行い、センサユニット５ｉに印加する電圧振幅Ａi（ｔ）を適切な値となるように変化させている。
【００４３】
【数９】
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【００４４】
【数１０】
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【００４５】
【数１１】
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【００４６】
ただし、Ａri（ｔ）はｉ番目の計測点で計測された電圧振幅、Ａio（ｔ）はｉ番目の計測点での目標値、Ｅi（ｔ）はｉ番目の目標電圧との誤差、ΔＷi（ｔ）は印加電圧の修正量を示す。αは小さな定数である。式（１０）は積分によって高周波をカットする効果を持たせ、頻繁に変わる誤差をなだらかに変化させるようにしてある。
【００４７】
なお、印加電圧の修正量ΔＷi（ｔ）に応じた電圧振幅Ａi（ｔ）の更新を、ＤＡ変換器１０のメモリを書き換えることにより行っている。一般に、ＤＡ変換器１０で高速に正弦波を作り出すにはメモリとの組合せが考えられるが、メモリ書き換え時間を無視することはできない。例えば、図７に示す理想出力波形（ａ）を出力したい場合、実際のＤＡ変換器１０からの出力波形というのは、理想出力波形（ａ）と方形波（ｃ）を掛け合わせたような波形（ａ）となる。なお、図において、ＴｉはＤＡ変換器１０のメモリ書き換え時間であり、Ｔは書き換え更新周期である。
【００４８】
（実験例）
図８に示すように、触覚センサ２として、スチール板２１に１ｍｍの切れ目をいれて、複数の領域に区画し、各領域にセンサユニット５を配置した構成のものを製作した。センサユニット５は計測点に貼り付けた２つの歪みゲージ５１、５２を用いて構成されたブリッジ回路５３を備え、その出力の温度補償を行うようにした。コントローラ３のＤＡ変換器１０からは、ソフトウエアにより混合正弦波信号ｙ（ｔ）を作り出して、３０ｋＨｚでアナログ出力を更新した。各計測点のブリッジ回路５３には、アナログＢＰＦ５５を介して、単一の正弦波を印加した。単一の正弦波だけをブリッジ回路５３に印加させるために、クオリティ・ファクタ（遮断特性の急峻さを決めるファクタ）を大きくできる２次バイカット型のＢＰＦ５５を採用した。このＢＰＦ５５は、素子のばらつきにより設定値通りに中心周波数を正確に合わせることが困難であったので、ＤＡ変換器１０から出力される正弦波の周波数を、ＢＰＦ５５の中心周波数に合わせるようにした。各アナログＢＰＦ５５は、互いに干渉する部分は１００ｄＢ以上減衰するように設計した。各計測点からの出力はインスツルメンテーション・アンプ５４により凡そ１０００倍に増幅した。触角センサ２からの出力信号線を１本にするために、加算回路５６により各センサユニット５からの出力を加算して、振幅変調された周波数多重信号を生成した。触角センサ２からの出力信号を、ＡＤ変換器７により５ｋＨｚでサンプリングした。正弦波と余弦波の相関を求めるアナライザ８では、ここで用いるカットオフ周波数５０ＨｚのデジタルＬＰＦを３次パタワース特性で設計した。実験ではτ／Ｔを略１．０とするために、ゲイン更新周期Ｔを２５０ｍｓとし、τ／Ｔ＝０．８０で実験を行った。ただし、実際の計測ではメモリ書き換え更新の後の安定な状態で計測を行った。
【００４９】
図９は、２つの計測点に対して自動利得制御を行わなかったときの実験結果であり、それぞれのセンサユニット（歪みゲージ）には３１３Ｈｚと６０４Ｈｚの正弦波をＤＡ変換器１０より印加してある。測定では、最初に片方の６０４Ｈｚを印加してある計測点を触れた後に、２つ同時に触れた。図９Ａは触角センサ２からの出力の生波形であり、図９Ｂ、９Ｃはアナライザ８で処理を行った後のデータである。これらの図においては、ｔ＝０．９−１．３ｓｅｃに６０４Ｈｚの正弦波を印加してあるセンサユニットに触れて、ｔ＝１．５−１．９ｓｅｃに両方のセンサユニットに触れたことが読み取れる。図９Ｂで、０．９−１．２ｓｅｃの間に入力信号がないにも拘わらず若干小さな出力が現れている。これは、中心周波数６０４ＨｚのＢＰＦ５５において、印加電圧や入力変位が大きいときに、周波数３１３Ｈｚにおける減衰が充分ではないからであると考えられる。
【００５０】
図１０Ａ、１０Ｂには、自動利得制御を行わなかったときに、ゲイン一定の触覚センサ２が飽和してしまう様子を示してある。図１０Ａには単一計測点からの出力信号を示し、図１０Ｂには単一計測点に対して供給されたＤＡ変換器１０からの印加電圧である。図１０Ａにおいて、ｔ＝３９００ｍｓ後にＡＤ変換器７が飽和してしまっている様子がうかがえる。
【００５１】
図１１Ａ〜図１１Ｄには自動利得制御を行った場合に、接触力を徐々に上げていったときに触角センサ２のゲインが下がっていく様子を示してある。図１１Ｄは単一計測点からの出力信号を示し、図１１Ａ、図１１Ｂは、それぞれ、図１１Ｃ、図１１Ｄの一部を拡大した図である。図１１Ａにおいて、ＴはＡＧＣ９のゲイン更新周期であり、Ｔdはセンサの有効計測期間、ＴiはＤＡ変換器１０のメモリ書き換え時間である。Ｔi後のデータは、ＢＰＦやＬＰＦによる立ち上がり遅れを考慮し、安定な状態まで待った後に計測期間Ｔdを設けてある。図１１Ｃ、１１Ｄから、センサユニット５のゲインが接触力に応じて小さくなっていく様子がうかがえる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を適用した触覚情報検出システムを示す概略ブロック図である。
【図２】図１の触覚情報検出システムにおけるセンサユニットの回路構成を示す概略ブロック図である。
【図３】図１の触覚センサが複数組備わっている触覚情報検出システムの一例を示す構成図である。
【図４】図１のｉ番目のセンサユニットの信号フィードバックループを示す概略ブロック図である。
【図５Ａ】図１のアナライザの処理動作を示す概略ブロック図である。
【図５Ｂ】アナライザで得られる位相情報の意味を示す説明図である。
【図５Ｃ】アナライザで得られる位相上方の意味を示す説明図である。
【図６】図１のＡＧＣの処理動作を示す概略ブロック図である。
【図７】図１のＤＡ変換器からの出力信号波形を示す説明図である。
【図８】本発明の効果を確認するための実験に用いた触角センシングシステムの触覚センサの構成を示す説明図である。
【図９Ａ】自動利得制御を行わない場合に得られる触覚センサの出力信号波形を示すグラフである。
【図９Ｂ】自動利得制御を行わない場合に得られる触覚センサの出力信号波形を示すグラフである。
【図９Ｃ】自動利得制御を行わない場合に得られる触覚センサの出力信号波形を示すグラフである。
【図１０Ａ】自動利得制御を行わない場合における触覚センサの出力信号波形を示すグラフである。
【図１０Ｂ】図１０Ａの場合における触覚センサに対する入力信号を示すグラフである。
【図１１Ａ】自動利得制御を行った場合における触覚センサからの出力信号波形を示すグラフである。
【図１１Ｂ】触覚センサに対する入力信号を示すグラフである。
【図１１Ｃ】自動利得制御を行った場合における触覚センサからの出力信号波形を示すグラフである。
【図１１Ｄ】触覚センサに対する入力信号を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１    触覚情報検出システム
２    触覚センサ
３    コントローラ
５ｉ  センサユニット
５１、５２  歪みゲージ
５３  ブリッジ回路
５４  差動増幅器
５５  バンドパスフィルタ
５６  加算器
５７  増幅器
５８  信号出力線
６ａ  検出面
７    ＡＤ変換器
８    アナライザ
９    ＡＧＣ
１０  ＤＡ変換器
１１  ゲイン制御線
【図１】
2004245822.tif 000014
【図２】
2004245822.tif 000015
【図３】
2004245822.tif 000016
【図４】
2004245822.tif 000017
【図５Ａ】
2004245822.tif 000018
【図５Ｂ】
2004245822.tif 000019
【図５Ｃ】
2004245822.tif 000020
【図６】
2004245822.tif 000021
【図７】
2004245822.tif 000022
【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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