(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部と、
測定対象物の材質等の種類に応じて、袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部に入れる物質の入れ換えを制御する物質入れ換え制御手段と、
各電極部材の電極に所定値の電気信号を出力する電気的出力手段と、
各電極部材の電極間に生じる電気信号を電気的に計測する電気的計測手段とを設け、
前記物質入れ換え制御手段によって袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部に入れる物質の入れ換えを制御し、前記電気的出力手段から所定値の電気信号が供給された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を前記電気的計測手段によって計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得ることを特徴とする形状認識センサ。
【請求項２】
柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部と、
測定対象物の材質等の種類に応じて、袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部に入れる物質の量を制御する物質量制御手段と、
各電極部材の電極に所定値の電気信号を出力する電気的出力手段と、
各電極部材の電極間に生じる電気信号を電気的に計測する電気的計測手段とを設け、
前記物質量制御手段によって袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部に入れる物質の量を測定対象物の材質等の種類に応じて制御し、前記電気的出力手段から所定値の電気信号が供給された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を前記電気的計測手段によって計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得ることを特徴とする形状認識センサ。
【請求項３】
袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部に、気体、液体、粉体又は流動体等の物質を入れる請求項１又は２記載の形状認識センサ。
【請求項４】
袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部に、抵抗率が明らかな物質を入れる請求項１〜３のいずれかに記載の形状認識センサ。
【請求項５】
袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部に、誘電率が明らかな物質を入れる請求項１〜３のいずれかに記載の形状認識センサ。
【請求項６】
袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部の物質の圧力を検出するセンサ内物質圧力検出手段を備えた請求項１〜５のいずれかに記載の形状認識センサ。
【請求項７】
前記センサ内物質圧力検出手段は、袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部に入れる物質の粘度Ｓｎと、前記電気的計測手段により計測された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化から求められる電極間の距離ｄとに基づき、袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部の物質の圧力値を求める請求項６記載の形状認識センサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の形状認識センサを用いたロボットハンド。
【請求項９】
柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部を用いた形状認識方法であって、
測定対象物の材質等の種類に応じて袋状の形状で構成した袋の内部に入れる物質の入れ換えを制御し、所定値の電気信号を供給した各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得ることを特徴とする形状認識方法。
【請求項１０】
柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部を用いた形状認識方法であって、
測定対象物の材質等の種類に応じて袋状の形状で構成した袋の内部に入れる物質の量を制御し、所定値の電気信号を供給した各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得ることを特徴とする形状認識方法。
【請求項１１】
対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、気体、液体、粉体又は流動体等の物質を入れる請求項９又は１０に記載の形状認識方法。
【請求項１２】
対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、抵抗率が明らかな物質を入れる請求項９〜１１のいずれかに記載の形状認識方法。
【請求項１３】
対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、誘電率が明らかな物質を入れる請求項９〜１１のいずれかに記載の形状認識方法。
【請求項１４】
対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部の物質の圧力を検出する請求項９〜１３のいずれかに記載の形状認識方法。
【請求項１５】
対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に入れる物質の粘度Ｓｎと、計測された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化から求められる電極間の距離ｄとに基づき、対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋内部の物質の圧力値を求める請求項１４記載の形状認識方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は形状認識センサ、ロボットハンド及び形状認識方法に関し、詳細には接触式の形状計測に用いられるセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては部品などの形状の認識に関しては、接触式のゲージすなわちリニアゲージやレーザー測長器などの一次元方向の直線距離の測定器を、測定対象に対して走査するなどして形状認識を行っていた。また最近では画像処理技術の発展と画像処理装置の普及によりＣＣＤカメラを用いた画像処理による形状認識がある。すなわち測定対象物をＣＣＤカメラなどにより画像を取り込み、その取り込んだ画像情報を画像処理装置などを用いて演算を行うもので、現在の形状認識技術については、応用例がもっとも豊富な方法とも言えて、形状認識技術の主流になりつつある。ただ、ＣＣＤカメラによる画像処理手段は２次元方向の形状認識を容易に行う手段である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リニアゲージやレーザー測長器は元よりＣＣＤカメラによる画像処理においても測定対象物体の３次元的な形状認識は極めて困難である。例えばレーザー測長器で３次元的な形状認識を行うには測定対象物に沿って２次元的な走査を行う装置が必要になってくる。その方法は様々であるがいずれにしても余分な機構を必要とする。もちろんコストの面に関しても問題は多々存在する。また、ＣＣＤカメラによる画像処理においても測定対象物への照明の工夫や複数台のＣＣＤカメラの使用など、この方法においても３次元的な形状認識は困難である。
【０００４】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、上述の困難が発生することなく測定対象物の３次元形状の測定が可能となる形状認識センサ、ロボットハンド及び形状認識方法を提供することを目的とする。
【０００５】
前記問題点を解決するために、本発明の形状認識センサは、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部と、測定対象物の材質等の種類に応じて、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の入れ換えを制御する物質入れ換え制御手段と、各電極部材の電極に所定値の電気信号を出力する電気的出力手段と、各電極部材の電極間に生じる電気信号を電気的に計測する電気的計測手段とを設けた。そして、物質入れ換え制御手段によって袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の入れ換えを制御し、電気的出力手段から所定値の電気信号が供給された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を電気的計測手段によって計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得る。よって、３次元形状の情報を外乱の影響除去した安定した計測により電気信号で取り出すことが可能になり、その電気信号を元に３次元形状認識も容易になる。
【０００６】
また、本発明の形状認識センサは、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部と、測定対象物の材質等の種類に応じて、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の量を制御する物質量制御手段と、各電極部材の電極に所定値の電気信号を出力する電気的出力手段と、各電極部材の電極間に生じる電気信号を電気的に計測する電気的計測手段とを設けた。そして、物質量制御手段によって袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の量を測定対象物の材質等の種類に応じて制御し、電気的出力手段から所定値の電気信号が供給された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を電気的計測手段によって計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得る。よって、３次元形状の情報を外乱の影響除去した安定した計測により電気信号で取り出すことが可能になり、その電気信号を元に３次元形状認識も容易になる。
【０００７】
更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に気体、液体、粉体又は流動体等の物質を入れることにより、電極部の接触部分にコンプライアンス性を持たすことが可能になり柔軟な接触を可能にする。
【０００８】
また、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に、抵抗率が明らかな物質を入れることにより、電極間抵抗から電極間距離が線形な値として演算できる。
【０００９】
更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に、誘電率が明らかな物質を入れることにより、電極間容量から電極間距離が線形な値として演算できる。
【００１１】
更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内部の物質の圧力を検出するセンサ内物質圧力検出手段を備えたことにより、接触圧力を測定して様々な圧力測定範囲を設定できる。
【００１２】
また、センサ内物質圧力検出手段は、袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部に入れる物質の粘度Ｓｎと、電気的計測手段により計測された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化から求められる電極間の距離ｄとに基づき、袋状の形状で構成した電極部の袋内部の物質の圧力値を求めることにより、センサ内部の物質の粘度が既知なら簡単な構成によりセンサ内部の物質の圧力を求めることができる。
【００１３】
更に、別の発明としてのロボットハンドは、上記形状認識センサを用いたことに特徴がある。よって、多くの品質の部品等の測定対象物に対して形状認識を同一のセンサで測定することができる汎用性の高いロボットハンドを提供することができる。
【００１５】
更に、別の発明としての形状認識方法によれば、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部を用い、測定対象物の材質等の種類に応じて袋状の形状で構成した袋の内部に入れる物質の入れ換えを制御し、所定値の電気信号を供給した各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得ることに特徴がある。よって、３次元形状の情報を外乱の影響除去した安定した計測により電気信号で取り出すことが可能になり、その電気信号を元に３次元形状認識も容易になる。
【００１６】
また、別の発明としての形状認識方法によれば、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部を用い、測定対象物の材質等の種類に応じて袋状の形状で構成した袋内部に入れる物質の量を制御し、所定値の電気信号を供給した各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得ることに特徴がある。よって、３次元形状の情報を外乱の影響除去した安定した計測により電気信号で取り出すことが可能になり、その電気信号を元に３次元形状認識も容易になる。
【００１７】
また、対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、気体、液体、粉体又は流動体等の物質を入れることにより、電極部の接触部分にコンプライアンス性を持たすことが可能になり柔軟な接触を可能にする。
【００１８】
更に、対向させた電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、抵抗率が明らかな物質を入れることにより、電極間抵抗から電極間距離が線形な値として演算できる。
【００１９】
また、対向させた電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、誘電率が明らかな物質を入れることにより、電極間容量から電極間距離が線形な値として演算できる。
【００２１】
また、対向させた電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部の物質の圧力を検出することにより、接触圧力を測定して様々な圧力測定範囲を設定できる。
【００２２】
また、対向させた電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋内部に入れる物質の粘度Ｓｎと、計測された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化から求められる電極間の距離ｄとに基づき、袋状の形状で構成した袋の内部の物質の圧力値を求めることにより、センサ内部の物質の粘度が既知なら簡単な構成によりセンサ内部の物質の圧力を求めることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の形状認識センサは、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部と、測定対象物の材質等の種類に応じて、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の入れ換えを制御する物質入れ換え制御手段と、各電極部材の電極に所定値の電気信号を出力する電気的出力手段と、各電極部材の電極間に生じる電気信号を電気的に計測する電気的計測手段とを有する。
【００２７】
【実施例】
図１は本発明の第１の実施例に係る形状認識センサの概略構成を示す斜視図である。同図において、本実施例の形状認識センサ１は、マトリックス状電極フィルム１１とマトリックス状電極フィルム１２を図のような対向位置に配置して構成されている。マトリックス状電極フィルム１１上に実装されている電極接続端子１３を通して、接続ケーブル１４が電気的出力手段及び電気的計測手段を有する形状認識センサコントローラ１５に接続されている。同様に、マトリックス状電極フィルム１２上に実装されている電極接続端子１６を通して、接続ケーブル１７が形状認識センサコントローラ１５に接続されている。形状認識センサコントローラ１５はマトリックス状電極フィルム１１，１２間に電位差を生じさせて、マトリックス状電極毎の電位差を計測するものである。このような構成を有する形状認識センサ１において、図２に示すようにマトリックス状電極フィルム１１に測定対象物１８が接触したとき、マトリックス状電極フィルム１１の形状が測定対象物１８に沿って変化する。マトリックス状電極フィルム１１が接触した計測対象物１８に対して変形し、マトリックス状電極フィルム１１，１２との間の電極間距離１９が図２に示すように変化する。そして、形状認識線センサコントローラ１５が各マトリクス状電極フィルム１１，１２の間に対応して２次元状の電位差計測結果を出力する。
【００２８】
図３は本発明の第２の実施例に係る形状認識センサの概略構成を示す斜視図である。本実施例の形状認識センサ２は２枚のマトリックス状電極フィルムの少なくとも一辺を除く周囲又は全ての周囲を貼り合わせた形状認識センサである。貼り合わせ部２０により２枚のマトリックス状電極フィルムを貼り合わせることによりセンサ内部に物質を入れることが可能な袋状の形状になっている。なお、電極接続端子２１は図示していない接続ケーブルを介して形状認識センサコントローラに接続されている。実際には、図４に示すような注入部２２と排出部２３を備えることにより、気体や液体、紛体、流動体などの物質を袋内部に入れることができる。その内部の物質には抵抗率が明らかな物質を注入した場合、測定対象物の接触により形状認識センサのマトリックス状電極フィルムの形状が変化し、電極間ギャップが変化することにより電極間抵抗も変化するので、形状認識センサコントローラにより電位差も変化する。抵抗値の変化はギャップに比例して起こり、ギャップが短ければ抵抗値も小さくなる。また、誘電率が明らかな物質を注入した場合、上記と同様に測定対象物の接触により電極間ギャップが変化することにより電極間容量も変化する。容量値の変化はギャップに反比例して起こり、ギャップが短くなれば容量値は大きくなる。
【００２９】
このように、本実施例の形状認識センサ２の袋状内部に入れる物質を入れ換えることにより、コンプライアンス性の異なった形状認識センサを構成することができる。例えば、測定対象物が柔らかいもので、よりコンプライアンス性の高い微妙な測定が必要なときは気体をセンサ袋状内部に入れることにより可能になり、逆に硬い物質を測定したい場合でかつ接触部に大きな圧力がかかる場合などは紛体や流動体を入れて接触する部分のコンプライアンス性を低めて、接触時の衝撃力をより弱めることも可能になる。たとえ形状認識センサの測定対象物が変わったとしてもセンサ袋状内部に入れる物質を入れ換える制御することにより、様々な物質の測定が可能となる。
【００３０】
また、図５に示すように、センサ袋状内部の物質を入れ換えるセンサ内部物質入れ換え装置２４を備えることにより、上記のセンサ袋状内部の物質入れ換えの制御が可能になる。このようにセンサ内部物質入れ換え装置２４を備えてセンサ内部の物質の入れ換えを制御を行う方法について以下に図６に示す動作フローに従って説明する。先ず、様々な測定対象物に対して材質情報や形状情報を予め登録してあるデータベースを構築しておく。そして、オペレータは測定対象物の属性や型番などの種別データを上位装置に入力する（ステップＳ１０１）。入力された測定対象物の種別データに基づいてデータベースから測定対象物に適切な内部物質データを取得する（ステップＳ１０２）。取得した内部物質と既にセンサ内部に残存する内部物質とが整合しているか否かを判定し、整合していればそのまま残存する内部物質で形状認識を行う（ステップＳ１０３；ＹＥＳ、ステップＳ１０５，Ｓ１０４）。一方、整合していなければ、図５のセンサ内部物質入れ換え装置２４によって適切な内部物質に入れ換え、入れ換えた内部物質データを上位装置内の記憶部に記録しておき、入れ換えた内部物質で形状認識を行う（ステップＳ１０３；ＮＯ、ステップＳ１０５，Ｓ１０６）。このように、データベースからの測定対象物の種別データを元にセンサ内部の物質の入れ換えを制御し、センサ内部の物質を測定対象物に適した物質に入れ換えることができる。例えば、測定対象物が柔らかい材質である場合粘度が低く微妙な変化量に対応できる物質に入れ換え、あるいは硬い材質の測定対象物には粘度が高い物質を多くの量注入して高い圧力まで耐えられるセンサとすることが可能となる。組立や分解などを行う自動化ラインのロボットハンドに本発明の形状認識センサを採用した場合、多品質の部品に対しての形状認識を同一センサで測定することができる。
【００３１】
ここで、従来は図７に示すようにセンサへの注入部又は排出部の弁等に圧力計２５を取り付けて当該圧力計２５によって直接内部圧力を測定していた。これに対して、本発明の図８に示す形状認識センサ２は、上述のセンサ内部入れ換え装置２４とセンサを接続する部分にセンサ内部物質の圧力を検出するセンサ内部物質圧力検出センサ２６を取り付けたものである。このセンサ内部物質圧力検出センサ２６はセンサ接続ケーブル２７によって圧力測定装置２８に接続されており、センサ袋状内部の物質の圧力を測定することにより、測定対象物のセンサへの接触によりセンサ袋状内部の物質の圧力が変化し、その変化量を測定するものである。詳細には、センサ内部の物質の粘度とセンサ出力との相関を取り、センサ出力値、即ち電極フィルム間の距離から演算するものである。センサ内部の物質の粘度をＳｎ［ｃｐｓ］としたとき、電極間の距離ｄ［ｍｍ］と圧力Ｐ［Ｐａ］には以下の関係がある。
【００３２】
Ｐ＝ａ／（ｄ・Ｓｎ）
ただし、ａは定数［Ｐａ／（ｍｍ・ｃｐｓ）］、ｄ＞０、Ｓｎ＞０。
【００３３】
このように、圧力は物質粘度と距離に反比例している。よって、セン内部の物質の粘度が既知ならば、形状認識測定と同時にセンサ内部の物質の圧力を計測できるので、形状認識測定データから接触部分の面積が求まり、測定対象物への接触力を測定することも可能になる。また、センサ袋状内部の物質により圧力測定範囲を選択することができるので、一つのセンサで様々な圧力測定範囲を持つことが可能となる。
【００３４】
また、図９に示す形状認識センサ２は電気的計測手段により測定された電気信号を演算する測定電気信号演算装置３１を接続したものである。この測定電気信号演算装置３１はマトリックス状電極毎の測定値を３次元データとして演算できるものである。つまり、電極位置とそれぞれの位置での測定値からマトリックス状電極フィルムの形状変化を３次元データとして演算して、測定対象物の接触部分の形状を演算するものである。例えば、本実施例における形状認識センサの電極が１００×１００個配列されていたとすると、１００×１００行列の値でセンサ出力は検出される。１００×１００行列の各成分の値は形状認識センサの電極間抵抗値又は電極間容量値により求まる。その各成分の値が接触しているワークの形状を表すデータである。例えば図１０に示すような形状の測定対象面３２を測定する際に、接触式形状センサの非接触状態の基準抵抗値を１００とし、その時形状の出っ張り１ｍｍに対して抵抗値が１０だけ下がるとする。図１１に図１０の形状を測定したときのセンサ出力イメージを図示する。図１１の空白部分では基準抵抗値である１００が出力される。測定対象面の外形（３０ｍｍ×１６ｍｍ）の範囲３５でセンサ出力がなされる。この部分の抵抗値が９５と測定されると外形部分の接触深さが０．５ｍｍと定義できる。その場合に６ｍｍ×７ｍｍ×２．５ｍｍの形状の出っ張り部分が図１１の部分３３のように出力として現れて抵抗値としては２．５ｍｍ＋０．５ｍｍ＝３ｍｍなので抵抗値７０と出力される。また、４ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの形状部分は図１１の部分３４のように出力として現れて抵抗値としては１．５ｍｍなので抵抗値８５と出力される。即ち、センサ出力の抵抗値変化が形状データであり、深さデータであるので３次元データとして演算していることになる。
【００３５】
また、このような演算データを連続的に行うことにより測定対象物の接触時の時間的変化を演算できる接触形状時間的変化演算装置３６を接続した構成が図１２に示すものである。この接触形状時間的変化演算装置３６は上述した測定対象物の接触形状の演算を連続的に行い、接触時の時間的変化量を計測できるものである。よって、接触時の時間的変化を演算できることにより、接触部分の接触量を制御することが可能になり、接触部分が限定される測定対象物においても接触部分を制御した形状測定が可能となる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の形状認識センサは、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部と、測定対象物の材質等の種類に応じて、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の入れ換えを制御する物質入れ換え制御手段と、各電極部材の電極に所定値の電気信号を出力する電気的出力手段と、各電極部材の電極間に生じる電気信号を電気的に計測する電気的計測手段とを設けた。そして、物質入れ換え制御手段によって袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の入れ換えを制御し、電気的出力手段から所定値の電気信号が供給された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を電気的計測手段によって計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得る。よって、３次元形状の情報を外乱の影響除去した安定した計測により電気信号で取り出すことが可能になり、その電気信号を元に３次元形状認識も容易になる。
【００３８】
また、本発明の形状認識センサは、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部と、測定対象物の材質等の種類に応じて、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の量を制御する物質量制御手段と、各電極部材の電極に所定値の電気信号を出力する電気的出力手段と、各電極部材の電極間に生じる電気信号を電気的に計測する電気的計測手段とを設けた。そして、物質量制御手段によって袋状の形状で構成した電極部の袋内部に入れる物質の量を測定対象物の材質等の種類に応じて制御し、電気的出力手段から所定値の電気信号が供給された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を電気的計測手段によって計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得る。よって、３次元形状の情報を外乱の影響除去した安定した計測により電気信号で取り出すことが可能になり、その電気信号を元に３次元形状認識も容易になる。
【００３９】
更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に気体、液体、粉体又は流動体等の物質を入れることにより、電極部の接触部分にコンプライアンス性を持たすことが可能になり柔軟な接触を可能にする。
【００４０】
また、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に、抵抗率が明らかな物質を入れることにより、電極間抵抗から電極間距離が線形な値として演算できる。
【００４１】
更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内部に、誘電率が明らかな物質を入れることにより、電極間容量から電極間距離が線形な値として演算できる。
【００４３】
更に、袋状の形状で構成した電極部の袋内部の物質の圧力を検出するセンサ内物質圧力検出手段を備えたことにより、接触圧力を測定して様々な圧力測定範囲を設定できる。
【００４４】
また、センサ内物質圧力検出手段は、袋状の形状で構成した前記電極部の袋内部に入れる物質の粘度Ｓｎと、電気的計測手段により計測された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化から求められる電極間の距離ｄとに基づき、袋状の形状で構成した電極部の袋内部の物質の圧力値を求めることにより、センサ内部の物質の粘度が既知なら簡単な構成によりセンサ内部の物質の圧力を求めることができる。
【００４５】
更に、別の発明としてのロボットハンドは、上記形状認識センサを用いたことに特徴がある。よって、多くの品質の部品等の測定対象物に対して形状認識を同一のセンサで測定することができる汎用性の高いロボットハンドを提供することができる。
【００４７】
更に、別の発明としての形状認識方法によれば、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部を用い、測定対象物の材質等の種類に応じて袋状の形状で構成した袋の内部に入れる物質の入れ換えを制御し、所定値の電気信号を供給した各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得ることに特徴がある。よって、３次元形状の情報を外乱の影響除去した安定した計測により電気信号で取り出すことが可能になり、その電気信号を元に３次元形状認識も容易になる。
【００４８】
また、別の発明としての形状認識方法によれば、柔軟かつ伸縮可能な絶縁性のあるフィルム状の電極部材の表面又は内部に、規則性のある配列で電極を配した電極部材を少なくとも２枚用いて対向位置に配して貼り合わせることで袋状の形状にした電極部を用い、測定対象物の材質等の種類に応じて袋状の形状で構成した袋内部に入れる物質の量を制御し、所定値の電気信号を供給した各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化を計測し、計測した電気信号の変化に基づいて電極部材に接した測定対象物の形状を認識する形状認識情報を得ることに特徴がある。よって、３次元形状の情報を外乱の影響除去した安定した計測により電気信号で取り出すことが可能になり、その電気信号を元に３次元形状認識も容易になる。
【００４９】
また、対向させた前記電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、気体、液体、粉体又は流動体等の物質を入れることにより、電極部の接触部分にコンプライアンス性を持たすことが可能になり柔軟な接触を可能にする。
【００５０】
更に、対向させた電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、抵抗率が明らかな物質を入れることにより、電極間抵抗から電極間距離が線形な値として演算できる。
【００５１】
また、対向させた電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部に、誘電率が明らかな物質を入れることにより、電極間容量から電極間距離が線形な値として演算できる。
【００５３】
また、対向させた電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋の内部の物質の圧力を検出することにより、接触圧力を測定して様々な圧力測定範囲を設定できる。
【００５４】
また、対向させた電極部材を少なくとも２枚用いて貼り合せて構成した袋内部に入れる物質の粘度Ｓｎと、計測された各電極部材の電極間に生じた電気信号の変化から求められる電極間の距離ｄとに基づき、袋状の形状で構成した袋の内部の物質の圧力値を求めることにより、センサ内部の物質の粘度が既知なら簡単な構成によりセンサ内部の物質の圧力を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る形状認識センサの概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施例の形状認識センサに測定対象物を接触させたときの様子を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る形状認識センサの概略構成を示す斜視図である。
【図４】袋状内部への注入・排出口を備えた形状認識センサの構成を示す概略斜視図である。
【図５】センサ内部物質入れ換え装置を備えた形状認識センサの構成を示す概略斜視図である。
【図６】センサ内部物質入れ換え制御の動作を示すフローチャートである。
【図７】従来のセンサ内部の圧力測定の構成を示す概略斜視図である。
【図８】圧力測定装置を備えた形状認識センサの構成を示す概略斜視図である。
【図９】測定電気信号演算装置を備えた形状認識センサの構成を示す概略斜視図である。
【図１０】測定対象物を袋状形状の形状認識センサに入れた様子を示す図である。
【図１１】形状認識センサの出力イメージを示す図である。
【図１２】接触形状時間的変化演算装置を備えた形状認識センサの構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１，２；形状認識センサ、１１，１２；マトリックス状電極フィルム、
１３，１６，２１；電極接続端子、１４，１７，２９；接続ケーブル、
１５；形状認識センサコントローラ、１８；測定対象物、
１９；電極間距離、２０；貼り合わせ部、２２；注入部、２３；排出部、
２４；センサ内部物質入れ換え装置、２５；圧力計、
２６；センサ内部物質圧力検出センサ、
２７；センサ接続ケーブル、２８；圧力測定装置、
３１；測定電気信号演算装置、３６；接触形状時間的変化演算装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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