触覚センサー装置およびそれを用いたロボット
【課題】より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置およびそれを用いた構造が簡単で小型のロボットを得ること。
【解決手段】触覚センサー８１，８２の検出期間がそれぞれ異なるので、他の触覚センサー８１または８２の振動の伝達による検出時のＳＮ比の低下を抑えることができる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置１０００を得ることができる。また、触覚センサー８１，８２を順次駆動するので配線が少なくてすみ、前述の効果を備え、構造が簡単で小型のロボット１００を得ることができる。
【解決手段】触覚センサー８１，８２の検出期間がそれぞれ異なるので、他の触覚センサー８１または８２の振動の伝達による検出時のＳＮ比の低下を抑えることができる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置１０００を得ることができる。また、触覚センサー８１，８２を順次駆動するので配線が少なくてすみ、前述の効果を備え、構造が簡単で小型のロボット１００を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の触覚センサーを備えた触覚センサー装置およびそれを用いたロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットには、種々のセンサーが用いられている。触覚センサーは、例えば、ロボットのアーム部の先にあるハンド部の把持部としての指部に装着され、指部に加わる力を検出するために使用されている。
ハンド部は、対象物を把持するために指部を複数備え、それぞれの指部に触覚センサーが設けられる。これら複数の触覚センサーは、触覚センサー装置を構成する。
触覚センサーとして、振動体素子の共振周波数の変化に基づいて接触情報を検出する触覚センサーが知られている。このような触覚センサーを複数用いると、それぞれの触覚センサーが振動による干渉を起こし、正確な力の検出が難しい。
振動体素子を用いた触覚センサーを複数備えたセンサー装置として、伝達振動低減手段を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、伝達振動低減手段として、振動吸収部材として弾性材料を用いたり、振動体素子の駆動電圧の位相を互いにずらしたりする。振動体素子としては、圧電体素子を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７１０５９号公報（３頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、振動吸収部材を用いたり、振動体素子の駆動電圧の位相を互いにずらしたりしても、振動の伝達を完全になくすことが困難である。したがって、より正確な力の検出が難しい。
また、複数の指部にそれぞれ触覚センサーを備えたロボットでは、触覚センサーで挟んだ対象物を伝わって振動が伝達し、より正確な力の検出が難しい。さらに、複数の触覚センサーを備えたロボットでは、各触覚センサーの配線の数が増えるために、配線スペースが増大し、ロボットの構造が複雑で大型になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
接触による共振周波数の変化に基づいて力を検出する複数の触覚センサーと、前記触覚センサーの検出期間を異ならせる制御部とを備えたことを特徴とする触覚センサー装置。
【０００７】
この適用例によれば、触覚センサーの検出期間がそれぞれ異なるので、他の触覚センサーの振動の伝達による検出時のＳＮ比の低下が抑えられる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置が得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記触覚センサー装置において、前記制御部は、前記触覚センサーの前記検出期間の間に休止期間を設けることを特徴とする触覚センサー装置。
この適用例では、検出期間の間に設けられた休止期間に、共振していた触覚センサーの振動が減衰し、より他の触覚センサーの振動の伝達による影響が少なくなる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置が得られる。
【０００９】
［適用例３］
上記触覚センサー装置において、前記触覚センサーは、弾性体を介して前記力を検出することを特徴とする触覚センサー装置。
この適用例では、弾性体を介して力を検出するので、対象物に応じて、弾性体の材質、形状を選択することにより、摩擦係数、力の検出範囲が変化する。したがって、対象物に応じて、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置が得られる。
【００１０】
［適用例４］
上記触覚センサー装置において、前記共振周波数は、圧電体素子を駆動することによって得られることを特徴とする触覚センサー装置。
この適用例では、圧電体素子は圧電体と電極で構成され、小型化の可能な圧電体素子を触覚センサーに用いている。したがって、より正確な力の検出が可能で小型の触覚センサー装置が得られる。
【００１１】
［適用例５］
上記触覚センサー装置において、前記圧電体素子の温度を検出する温度センサーを備え、前記温度に基づいて、検出された前記力を補正することを特徴とする触覚センサー装置。
この適用例では、圧電体素子の温度を検出する温度センサーを備えているので、温度変化によって圧電体素子の共振周波数が変化しても、検出された温度に基づいて検出された力が補正される。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置が得られる。
【００１２】
［適用例６］
上記触覚センサー装置を備えたロボットであって、前記触覚センサーが設けられた複数の指部と、前記指部を備えたハンド部と、前記ハンド部に配設され、ロボット制御部の信号に基づいて、前記触覚センサーを順次駆動する前記制御部とを備えたことを特徴とするロボット。
【００１３】
この適用例によれば、触覚センサーを順次駆動するので、配線が少なくてすみ、前述の効果を備え、構造が簡単で小型のロボットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ロボットの概略図。
【図２】ロボットによる部品の挿入作業を示す概略断面図。
【図３】ハンド部を説明する概略図。
【図４】触覚センサーの概略断面図。
【図５】荷重と共振周波数との関係を説明する図。
【図６】検出タイミングを説明する図。
【図７】検出タイミングを説明する図。
【図８】変形例１における触覚センサーの概略断面図。
【図９】温度ドリフトによる共振周波数ズレを説明する図。
【図１０】温度センサー付き触覚センサーの概略断面図。
【図１１】円柱形の対象物を把持する様子を示す概略断面図。
【図１２】（ａ）は、指部が対象物を把持していない状態の平面図、（ｂ）は、対象物を把持している状態の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１に、実施形態におけるロボット１００の概略図を示した。
図１において、床２００には、ロボット１００や図示しない組み立て装置本体が設置され、その作業エリアには、組立を行う作業台３００や対象物である部品４００を搬送する図示しない装置や治具などが設置されている。
【００１６】
ロボット１００は、ベースとなる台１０とロボット制御部２０と第１のアーム３０と第２のアーム４０と第３のアーム５０とハンド部６０とを備えている。台１０には、第１のアーム３０が設けられ、第１のアーム３０には第２のアーム４０が、第２のアーム４０には第３のアーム５０が回転可能に取り付けられている。
ハンド部６０は、第３のアーム５０の先端に回転可能に取り付けられている。また、ロボット制御部２０は、台１０に接続されている。
なお、アームの数は、３つに限らず、２つ、４つ以上であってもよい。また、ロボット制御部２０は、台１０に組み込まれていてもよい。
ハンド部６０は複数の指部７０を備えており、複数の指部７０で第１の部品４１０を把持することができる。指部７０として、触覚センサー８０を一つ以上有している。
【００１７】
ロボット１００の作業プロセスとしては、原点位置からハンド部６０を第１の部品４１０のある位置まで移動させる。指部７０を開いて、ハンド部６０と第１の部品４１０との位置をより近づける。
次に、ハンド部６０を第１の部品４１０のところまで降下させ、指部７０を閉じることによって第１の部品４１０を把持できる位置に保持する。次に、指部７０を閉じて、第１の部品４１０を適切な力で把持する。
指部７０が閉じた状態でアームを移動させて、ハンド部６０を作業台３００上のもう１つの第２の部品４２０まで近づける。
【００１８】
ここで、第２の部品４２０に第１の部品４１０を挿入する作業では、第２の部品４２０の挿入位置に第１の部品４１０を降下させ挿入する。その際に、ハンド部６０の指部７０のそれぞれの触覚センサー８０が、第１の部品４１０にかかる荷重を検出し、挿入が正常に行われているかを判断する。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｆ）に、ロボットによる部品の挿入作業を示す概略断面図を示した。
図２は、第１の部品４１０を指部７０で把持して、第２の部品４２０の穴に挿入する作業を示している。
（ａ）は、挿入前の状態を示している。
（ｂ）は、挿入作業が良好にいき、うまく第１の部品４１０が挿入される状態を示している。
（ｃ）は、第１の部品４１０と第２の部品４２０の位置が少しズレており、両者が接触して指部７０と第１の部品４１０との間で滑りを生じている状態を示している。
（ｄ）は、（ｃ）よりも位置のズレが更に大きくて、同様に両者が接触して指部７０と第１の部品４１０との間で滑りを生じている状態を示している。
（ｅ）は、第１の部品４１０と第２の部品４２０とが少し斜めに挿入されている状態を示している。
（ｆ）は、（ｅ）よりも第１の部品４１０と第２の部品４２０とが更に斜めに挿入されている状態を示している。
（ｃ）〜（ｆ）の状態で、正常に挿入作業が行われていない場合には、ハンド部６０の位置を修正するか、第１の部品４１０の挿入角度を修正するなどを行って挿入する。
【００２０】
図３に、ハンド部６０を詳しく説明する概略図を示した。図３に示したハンド部６０は、図１に示したハンド部６０と、触覚センサーの数や配置について異なるが、ここに示すものに限定されない。触覚センサーの数や配置は、第１の部品４１０の形状に応じて工夫することができる。
ロボット１００のハンド部６０は、指部７１，７２を備え、１対の触覚センサー８１，８２が、指部７１，７２の内側に対向して設けられている。
ハンド部６０には、図示しないモーターからのトルクが減速機を経由して伝達し、第１の部品４１０を指部７１，７２で把持する構造になっている。その際に、実際に第１の部品４１０が把持されているかを検知するために、触覚センサー８１，８２を利用している。
【００２１】
図４に、例として触覚センサー８１の概略断面図を示した。触覚センサー８２も同様の構造である。
図３および図４において、触覚センサー８１は、センサー容器８１１と、振動体素子としての圧電体素子８１２と、弾性体８１３とを備えている。圧電体素子８１２は、積層型であり、センサー容器８１１に収められている。
触覚センサー８２は、センサー容器８２１と、圧電体素子８２２と、弾性体８２３とを備えている。
【００２２】
圧電体素子８１２の材質としては、水晶（ＳｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）などの材質から、圧電定数、形状寸法、加工性、電極加工性などを総合して、適切なものを選択することができる。
【００２３】
弾性体８１３は、圧電体素子８１２に接触するように配置されている。実施形態では、弾性体８１３は、センサー容器８１１の蓋としての役割も果たしている。弾性体８１３の形状は、第１の部品４１０と直接接触する中心部が凸形状になっている。
ここで、弾性体８１３は、圧電体素子８１２に接触しないようにしておき、弾性体８１３に力が加わったときに変形して、ある力以上の力が加わったときに圧電体素子８１２と接触するようにしてもよい。
【００２４】
弾性体８１３の材質としては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムスチレンブタジエンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ニトリルゴム、多硫化ゴム、天然ゴムなどのゴム類、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート、環状ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドなどの樹脂類、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチックなどの複合材料等から、第１の部品４１０の材質、形状によって適正な材質を選択することができる。
また、指部７１，７２の一方と他方で材質を異なるものを選択したり、弾性体８１３を２分割して夫々を異なる材質で構成したりすることもできる。
【００２５】
図５に、触覚センサー８１を一例として、荷重と共振周波数との関係を説明する図を示す。横軸は荷重（ｋｇ）を、縦軸は共振周波数（Ｈｚ）を示している。
荷重がない時にｆ0で共振しているとすると、触覚センサー８１に与えられる荷重が増加するに連れて共振周波数は低下する。したがって、触覚センサー８１の共振周波数を検出することで、どの位の荷重が加えられたかを知ることができる。
【００２６】
図３および図５において、弾性体８１３が、第１の部品４１０と接触すると弾性体８１３を経由して、圧電体素子８１２に荷重Ｗ1が加わり、圧電体素子８１２の共振周波数ｆ0が、それより低い共振周波数ｆ1に変化することで検出できる。より大きな荷重が加われば、更に共振周波数は低く変化することになる。指部７１，７２や触覚センサー８１，８２の許容荷重を超えた場合には、指部７１，７２の把持力を制限するという制御がなされる。
【００２７】
詳しくは、図３において、第１の部品４１０の質量をｍ、重力加速度をｇ、触覚センサー８１，８２と第１の部品４１０との摩擦係数をμ、指部７１，７２の把持力をＮ0とすれば、指部７１，７２が第１の部品４１０を把持するために必要な力の釣り合い条件は、ｍｇ＝μＮ0となる。
これ以上の把持力を与えれば、第１の部品４１０は把持できることになるが、安全係数αと保護係数βを見込んで、実際の把持力Ｎは、α×Ｎ0≦Ｎ≦β×Ｎ0とするのが好ましい。通常、安全係数αは触覚センサー８１，８２の表面にある弾性体８１３，８２３の摩擦係数の経時変化を考慮し１．５〜３程度である。また、保護係数βは、第１の部品４１０や指部７１，７２の強度および第１の部品４１０の挿入作業であればその挿入力を考慮し、２．５〜１０程度である。
第１の部品４１０を把持する動作においては、それぞれの触覚センサー８１，８２が検知する力は、β×Ｎ0を超えないように制御することになる。具体的には指部７１，７２の位置をフィードバックしてより適切な位置に移動したり、指部７１，７２の把持力を弱めたりする。
【００２８】
以下に、触覚センサー８１，８２を例にとって、触覚センサー８０の制御について詳しく述べる。
図３において、触覚センサー８１，８２のそれぞれに対して発振回路９１，９２が対応して接続され、周波数検出回路９３へそれぞれの発振回路９１，９２が接続されている。
周波数検出回路９３は制御部９４を備え、順次触覚センサー８１，８２を切り替えて周波数を検出し、決められた順に信号を第１のアーム３０と第２のアーム４０と第３のアーム５０を経由して、ロボット制御部２０へ送信する。それによって、各発振回路９１，９２の配線を全てロボット制御部２０に接続する必要がなくなる。
触覚センサー８１，８２、発振回路９１，９２、周波数検出回路９３、制御部９４を備えたものが、触覚センサー装置１０００を構成する。
【００２９】
図６に、例えば、１本の指に３つの触覚センサーがある場合の検出タイミングを説明する図を示す。横軸は時間を示している。
図６において、第１の触覚センサー、第２の触覚センサー、第３の触覚センサーと順番に検出する。各センサーの検出期間はｔ１、ｔ２、ｔ３であり、各センサーの検出期間の間には、休止期間ｔｃが設けられている。
各センサーの検出期間ｔ１、ｔ２、ｔ３の間に休止期間ｔｃを設け、順番に検出するので、１つの触覚センサーを検出している検出期間や切替時間である休止期間ｔｃにおいては、他の触覚センサーの圧電体素子の駆動および検出は行われていない。
なお、検出のタイミングについては、ここに示したパターンのみならず、順番を変えたり、検出の頻度を変えたりすることも可能である。
【００３０】
図７に、例えば、第１、第２、第３の３本の指にそれぞれ３つの触覚センサーＡ，Ｂ，Ｃがある場合の検出タイミングの例を説明する図を示す。横軸は、図６と同様に時間を示している。
この場合には、触覚センサーが合計９つある。第１Ａ触覚センサーから第３Ｃ触覚センサーへと順番に検出しており、１つの触覚センサーの検出期間においては、他の触覚センサーの圧電体素子は共振していない。
検出のタイミングについては、ここに示したパターンのみならず、順番を変えたり、検出の頻度を変えたりすることも容易に可能である。この場合でも、ロボット制御部２０への配線は１つで済むことになる。
【００３１】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）触覚センサー８１，８２の検出期間がそれぞれ異なるので、他の触覚センサー８１または８２の振動の伝達による検出時のＳＮ比の低下を抑えることができる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００３２】
（２）検出期間の間に設けられた休止期間に、共振していた触覚センサー８１，８２の振動が減衰し、より他の触覚センサー８１または８２の振動の伝達による影響を少なくできる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００３３】
（３）弾性体８１３，８２３を介して力を検出するので、対象物に応じて、弾性体８１３，８２３の材質、形状を選択することにより、摩擦係数、力の検出範囲を変化させることができる。したがって、第１の部品４１０に応じて、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００３４】
（４）圧電体素子８１２，８２２は圧電体と電極で構成され、小型化の可能な圧電体素子８１２，８２２を触覚センサー８１，８２に用いている。したがって、より正確な力の検出が可能で小型の触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００３５】
（５）触覚センサー８１，８２を順次駆動するので、配線が少なくてすみ、前述の効果を備え、構造が簡単で小型のロボット１００を得ることができる。
【００３６】
（変形例１）
圧電体素子８１２には、積層型のほか、単層型、バイモルフ型などがあり、使用する荷重範囲や触覚センサー８１の形状によって使い分けをすることができる。
【００３７】
図８に、単層型の圧電体素子８１４を備えた触覚センサー８５の概略断面図を示した。
基本的には、触覚センサー８１と同様の構造であるが、弾性体８１５の中心部が平らである点が異なる。
【００３８】
このような変形例によれば、以下の効果がある。
（６）積層型では、大きな荷重を発生することができるので、比較的荷重範囲の高い領域に適しているのに対し、単層型では、比較的荷重範囲の低い領域に適している。また、圧電体素子８１４をより小型にすることで触覚センサー８５をより小さくでき、より小型の触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００３９】
図９に、温度ドリフトによる共振周波数ズレを説明する図を示す。
図５と同様に、横軸は荷重（ｋｇ）を、縦軸は共振周波数（Ｈｚ）を示している。
触覚センサーの圧電体素子の駆動方法や圧電体素子の温度係数によって、温度ドリフトが生じることがある。
図９において、圧電体素子に加えられる荷重を増やしていき、荷重を元に戻していくと、元の共振周波数ｆ0にならずｆ2になっている。こういう場合には、圧電体素子を駆動および検出する時間、つまり共振させている時間をできるだけ短くすることで改善される。しかし、それでも不十分な場合には、検出期間の後の非検出時間を温度が低下するまで長く設定する方法や温度補償をする方法がある。
【００４０】
（変形例２）
図１０（ａ）に、圧電体素子８１２が積層型で温度センサー８１６付きの触覚センサー８６、（ｂ）に、圧電体素子８１４が単層型で温度センサー８１６付の触覚センサー８７の概略断面図を示す。
図１０（ａ）において、温度センサー８１６付きの触覚センサー８６は、図４に示した触覚センサー８１とほぼ同じ構造で、異なる点は、圧電体素子８１２の中央部付近に、サーミスタなどの温度センサー８１６が圧電体素子８１２に密着して固定されている。圧電体素子８１２を共振させると、圧電体素子８１２内部で発生した熱によって圧電体素子８１２の温度は徐々に上昇していき、その温度変化を検出することができ、その温度情報によって、触覚センサー８６の検出期間や非検出期間を制御することが可能性になる。
【００４１】
図１０（ｂ）において、温度センサー８１６付きの触覚センサー８７は、図８に示した触覚センサー８５とほぼ同じ構造で、異なる点は、圧電体素子８１４の中央部付近に、サーミスタなどの温度センサー８１６が圧電体素子８１４に密着して固定されている。
【００４２】
このような変形例によれば、以下の効果がある。
（７）圧電体素子８１２，８１４の温度を検出する温度センサー８１６を備えているので、温度変化によって圧電体素子８１２，８１４の共振周波数が変化しても、検出された温度に基づいて検出された力を補正できる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００４３】
上述した実施形態および変形例以外にも、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、複数の触覚センサーを備えた触覚センサー装置では、圧電体素子にはばらつきがあり、全ての触覚センサーが同じ周波数で発振する訳ではない。
そこで、１つ１つの触覚センサーに周波数と荷重の関係（ルックアップテーブルなど）を予め記憶させておき、順次触覚センサーから検出された周波数信号を、その触覚センサーのルックアップテーブルに基づいて荷重に変換して制御を行うことで、どの触覚センサーでも正確な荷重の検出が可能になる。
さらに、このルックアップテーブルに、使用温度範囲に応じたテーブルを用意しておけば、使用温度が変わっても対応でき、より正確な力の検出が可能になる。
【００４４】
図１１は、ハンド部６１の指部７３，７４で、例えば、円柱形の部品４３０を把持する様子を示す概略断面図である。図１１（ａ）は、把持する前の状態を示す概略断面図、図１１（ｂ）は、把持後の概略断面図である。
図１１において、ハンド部６１は、指部７３，７４を備えている。指部７３には、円柱形の部品４３０の側面が当たって収まるように、Ｖ字型の溝７３１が形成されている。指部７３の溝７３１には２つの図８に示した触覚センサー８５が、指部７４には１つの触覚センサー８５が設けられている。
触覚センサー８５は、振動するとともに力を検出しながら部品４３０を把持する。したがって、図１１（ａ）のように部品４３０と指部７３，７４の位置がややずれている場合であっても、触覚センサー８５が接触した部分から振動が部品４３０に伝わり、徐々に溝７３１の中心部に収まり、図１１（ｂ）に示すように部品４３０が溝７３１に収まって把持できる。
【００４５】
また、金属などの硬くて変形し難い対象物と比較して、比較的柔らかい対象物も安定に把持するためには、部品４３０が直接接触する部分に摩擦係数が比較的高い弾性体８１５を用いることが望ましい。このように、部品４３０と弾性体８１５との摩擦力が大きい場合は、うまく部品４３０が中心に収まり難い場合もあるが、触覚センサー８５を振動させて力を検出しながら部品４３０を把持することによって、部品４３０が溝７３１に収まって把持できる。
【００４６】
図１２（ａ）は、ハンド部６２の指部７５，７６，７７が対象物を把持していない状態の平面図で、（ｂ）は、部品４４０を把持している状態の側面図である。
図１２において、指部７６が人間の親指に相当し、両側の２本の指部７５，７７が人間の人差し指と中指に相当する。それぞれの指部には、部品４４０を把持するときに部品４４０と接触する側に図示しない触覚センサーを備えており、部品４４０との接触力を検出することにより把持する力を適正に制御している。指部７５，７７と指部７６とが対向するように部品４４０を挟んでおり、部品４４０の大きさや形が変わっても把持することが比較的容易になっている。
【符号の説明】
【００４７】
２０…ロボット制御部、６０，６１，６２…ハンド部、７０，７１，７２，７５，７６，７７…指部、８１，８２，８５，８６，８７…触覚センサー、９４…制御部、１００…ロボット、８１２，８１４…圧電体素子、８１３，８１５…弾性体、８１６…温度センサー、１０００…触覚センサー装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の触覚センサーを備えた触覚センサー装置およびそれを用いたロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットには、種々のセンサーが用いられている。触覚センサーは、例えば、ロボットのアーム部の先にあるハンド部の把持部としての指部に装着され、指部に加わる力を検出するために使用されている。
ハンド部は、対象物を把持するために指部を複数備え、それぞれの指部に触覚センサーが設けられる。これら複数の触覚センサーは、触覚センサー装置を構成する。
触覚センサーとして、振動体素子の共振周波数の変化に基づいて接触情報を検出する触覚センサーが知られている。このような触覚センサーを複数用いると、それぞれの触覚センサーが振動による干渉を起こし、正確な力の検出が難しい。
振動体素子を用いた触覚センサーを複数備えたセンサー装置として、伝達振動低減手段を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、伝達振動低減手段として、振動吸収部材として弾性材料を用いたり、振動体素子の駆動電圧の位相を互いにずらしたりする。振動体素子としては、圧電体素子を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７１０５９号公報（３頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、振動吸収部材を用いたり、振動体素子の駆動電圧の位相を互いにずらしたりしても、振動の伝達を完全になくすことが困難である。したがって、より正確な力の検出が難しい。
また、複数の指部にそれぞれ触覚センサーを備えたロボットでは、触覚センサーで挟んだ対象物を伝わって振動が伝達し、より正確な力の検出が難しい。さらに、複数の触覚センサーを備えたロボットでは、各触覚センサーの配線の数が増えるために、配線スペースが増大し、ロボットの構造が複雑で大型になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
接触による共振周波数の変化に基づいて力を検出する複数の触覚センサーと、前記触覚センサーの検出期間を異ならせる制御部とを備えたことを特徴とする触覚センサー装置。
【０００７】
この適用例によれば、触覚センサーの検出期間がそれぞれ異なるので、他の触覚センサーの振動の伝達による検出時のＳＮ比の低下が抑えられる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置が得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記触覚センサー装置において、前記制御部は、前記触覚センサーの前記検出期間の間に休止期間を設けることを特徴とする触覚センサー装置。
この適用例では、検出期間の間に設けられた休止期間に、共振していた触覚センサーの振動が減衰し、より他の触覚センサーの振動の伝達による影響が少なくなる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置が得られる。
【０００９】
［適用例３］
上記触覚センサー装置において、前記触覚センサーは、弾性体を介して前記力を検出することを特徴とする触覚センサー装置。
この適用例では、弾性体を介して力を検出するので、対象物に応じて、弾性体の材質、形状を選択することにより、摩擦係数、力の検出範囲が変化する。したがって、対象物に応じて、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置が得られる。
【００１０】
［適用例４］
上記触覚センサー装置において、前記共振周波数は、圧電体素子を駆動することによって得られることを特徴とする触覚センサー装置。
この適用例では、圧電体素子は圧電体と電極で構成され、小型化の可能な圧電体素子を触覚センサーに用いている。したがって、より正確な力の検出が可能で小型の触覚センサー装置が得られる。
【００１１】
［適用例５］
上記触覚センサー装置において、前記圧電体素子の温度を検出する温度センサーを備え、前記温度に基づいて、検出された前記力を補正することを特徴とする触覚センサー装置。
この適用例では、圧電体素子の温度を検出する温度センサーを備えているので、温度変化によって圧電体素子の共振周波数が変化しても、検出された温度に基づいて検出された力が補正される。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置が得られる。
【００１２】
［適用例６］
上記触覚センサー装置を備えたロボットであって、前記触覚センサーが設けられた複数の指部と、前記指部を備えたハンド部と、前記ハンド部に配設され、ロボット制御部の信号に基づいて、前記触覚センサーを順次駆動する前記制御部とを備えたことを特徴とするロボット。
【００１３】
この適用例によれば、触覚センサーを順次駆動するので、配線が少なくてすみ、前述の効果を備え、構造が簡単で小型のロボットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ロボットの概略図。
【図２】ロボットによる部品の挿入作業を示す概略断面図。
【図３】ハンド部を説明する概略図。
【図４】触覚センサーの概略断面図。
【図５】荷重と共振周波数との関係を説明する図。
【図６】検出タイミングを説明する図。
【図７】検出タイミングを説明する図。
【図８】変形例１における触覚センサーの概略断面図。
【図９】温度ドリフトによる共振周波数ズレを説明する図。
【図１０】温度センサー付き触覚センサーの概略断面図。
【図１１】円柱形の対象物を把持する様子を示す概略断面図。
【図１２】（ａ）は、指部が対象物を把持していない状態の平面図、（ｂ）は、対象物を把持している状態の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１に、実施形態におけるロボット１００の概略図を示した。
図１において、床２００には、ロボット１００や図示しない組み立て装置本体が設置され、その作業エリアには、組立を行う作業台３００や対象物である部品４００を搬送する図示しない装置や治具などが設置されている。
【００１６】
ロボット１００は、ベースとなる台１０とロボット制御部２０と第１のアーム３０と第２のアーム４０と第３のアーム５０とハンド部６０とを備えている。台１０には、第１のアーム３０が設けられ、第１のアーム３０には第２のアーム４０が、第２のアーム４０には第３のアーム５０が回転可能に取り付けられている。
ハンド部６０は、第３のアーム５０の先端に回転可能に取り付けられている。また、ロボット制御部２０は、台１０に接続されている。
なお、アームの数は、３つに限らず、２つ、４つ以上であってもよい。また、ロボット制御部２０は、台１０に組み込まれていてもよい。
ハンド部６０は複数の指部７０を備えており、複数の指部７０で第１の部品４１０を把持することができる。指部７０として、触覚センサー８０を一つ以上有している。
【００１７】
ロボット１００の作業プロセスとしては、原点位置からハンド部６０を第１の部品４１０のある位置まで移動させる。指部７０を開いて、ハンド部６０と第１の部品４１０との位置をより近づける。
次に、ハンド部６０を第１の部品４１０のところまで降下させ、指部７０を閉じることによって第１の部品４１０を把持できる位置に保持する。次に、指部７０を閉じて、第１の部品４１０を適切な力で把持する。
指部７０が閉じた状態でアームを移動させて、ハンド部６０を作業台３００上のもう１つの第２の部品４２０まで近づける。
【００１８】
ここで、第２の部品４２０に第１の部品４１０を挿入する作業では、第２の部品４２０の挿入位置に第１の部品４１０を降下させ挿入する。その際に、ハンド部６０の指部７０のそれぞれの触覚センサー８０が、第１の部品４１０にかかる荷重を検出し、挿入が正常に行われているかを判断する。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｆ）に、ロボットによる部品の挿入作業を示す概略断面図を示した。
図２は、第１の部品４１０を指部７０で把持して、第２の部品４２０の穴に挿入する作業を示している。
（ａ）は、挿入前の状態を示している。
（ｂ）は、挿入作業が良好にいき、うまく第１の部品４１０が挿入される状態を示している。
（ｃ）は、第１の部品４１０と第２の部品４２０の位置が少しズレており、両者が接触して指部７０と第１の部品４１０との間で滑りを生じている状態を示している。
（ｄ）は、（ｃ）よりも位置のズレが更に大きくて、同様に両者が接触して指部７０と第１の部品４１０との間で滑りを生じている状態を示している。
（ｅ）は、第１の部品４１０と第２の部品４２０とが少し斜めに挿入されている状態を示している。
（ｆ）は、（ｅ）よりも第１の部品４１０と第２の部品４２０とが更に斜めに挿入されている状態を示している。
（ｃ）〜（ｆ）の状態で、正常に挿入作業が行われていない場合には、ハンド部６０の位置を修正するか、第１の部品４１０の挿入角度を修正するなどを行って挿入する。
【００２０】
図３に、ハンド部６０を詳しく説明する概略図を示した。図３に示したハンド部６０は、図１に示したハンド部６０と、触覚センサーの数や配置について異なるが、ここに示すものに限定されない。触覚センサーの数や配置は、第１の部品４１０の形状に応じて工夫することができる。
ロボット１００のハンド部６０は、指部７１，７２を備え、１対の触覚センサー８１，８２が、指部７１，７２の内側に対向して設けられている。
ハンド部６０には、図示しないモーターからのトルクが減速機を経由して伝達し、第１の部品４１０を指部７１，７２で把持する構造になっている。その際に、実際に第１の部品４１０が把持されているかを検知するために、触覚センサー８１，８２を利用している。
【００２１】
図４に、例として触覚センサー８１の概略断面図を示した。触覚センサー８２も同様の構造である。
図３および図４において、触覚センサー８１は、センサー容器８１１と、振動体素子としての圧電体素子８１２と、弾性体８１３とを備えている。圧電体素子８１２は、積層型であり、センサー容器８１１に収められている。
触覚センサー８２は、センサー容器８２１と、圧電体素子８２２と、弾性体８２３とを備えている。
【００２２】
圧電体素子８１２の材質としては、水晶（ＳｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）などの材質から、圧電定数、形状寸法、加工性、電極加工性などを総合して、適切なものを選択することができる。
【００２３】
弾性体８１３は、圧電体素子８１２に接触するように配置されている。実施形態では、弾性体８１３は、センサー容器８１１の蓋としての役割も果たしている。弾性体８１３の形状は、第１の部品４１０と直接接触する中心部が凸形状になっている。
ここで、弾性体８１３は、圧電体素子８１２に接触しないようにしておき、弾性体８１３に力が加わったときに変形して、ある力以上の力が加わったときに圧電体素子８１２と接触するようにしてもよい。
【００２４】
弾性体８１３の材質としては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムスチレンブタジエンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ニトリルゴム、多硫化ゴム、天然ゴムなどのゴム類、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート、環状ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドなどの樹脂類、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチックなどの複合材料等から、第１の部品４１０の材質、形状によって適正な材質を選択することができる。
また、指部７１，７２の一方と他方で材質を異なるものを選択したり、弾性体８１３を２分割して夫々を異なる材質で構成したりすることもできる。
【００２５】
図５に、触覚センサー８１を一例として、荷重と共振周波数との関係を説明する図を示す。横軸は荷重（ｋｇ）を、縦軸は共振周波数（Ｈｚ）を示している。
荷重がない時にｆ0で共振しているとすると、触覚センサー８１に与えられる荷重が増加するに連れて共振周波数は低下する。したがって、触覚センサー８１の共振周波数を検出することで、どの位の荷重が加えられたかを知ることができる。
【００２６】
図３および図５において、弾性体８１３が、第１の部品４１０と接触すると弾性体８１３を経由して、圧電体素子８１２に荷重Ｗ1が加わり、圧電体素子８１２の共振周波数ｆ0が、それより低い共振周波数ｆ1に変化することで検出できる。より大きな荷重が加われば、更に共振周波数は低く変化することになる。指部７１，７２や触覚センサー８１，８２の許容荷重を超えた場合には、指部７１，７２の把持力を制限するという制御がなされる。
【００２７】
詳しくは、図３において、第１の部品４１０の質量をｍ、重力加速度をｇ、触覚センサー８１，８２と第１の部品４１０との摩擦係数をμ、指部７１，７２の把持力をＮ0とすれば、指部７１，７２が第１の部品４１０を把持するために必要な力の釣り合い条件は、ｍｇ＝μＮ0となる。
これ以上の把持力を与えれば、第１の部品４１０は把持できることになるが、安全係数αと保護係数βを見込んで、実際の把持力Ｎは、α×Ｎ0≦Ｎ≦β×Ｎ0とするのが好ましい。通常、安全係数αは触覚センサー８１，８２の表面にある弾性体８１３，８２３の摩擦係数の経時変化を考慮し１．５〜３程度である。また、保護係数βは、第１の部品４１０や指部７１，７２の強度および第１の部品４１０の挿入作業であればその挿入力を考慮し、２．５〜１０程度である。
第１の部品４１０を把持する動作においては、それぞれの触覚センサー８１，８２が検知する力は、β×Ｎ0を超えないように制御することになる。具体的には指部７１，７２の位置をフィードバックしてより適切な位置に移動したり、指部７１，７２の把持力を弱めたりする。
【００２８】
以下に、触覚センサー８１，８２を例にとって、触覚センサー８０の制御について詳しく述べる。
図３において、触覚センサー８１，８２のそれぞれに対して発振回路９１，９２が対応して接続され、周波数検出回路９３へそれぞれの発振回路９１，９２が接続されている。
周波数検出回路９３は制御部９４を備え、順次触覚センサー８１，８２を切り替えて周波数を検出し、決められた順に信号を第１のアーム３０と第２のアーム４０と第３のアーム５０を経由して、ロボット制御部２０へ送信する。それによって、各発振回路９１，９２の配線を全てロボット制御部２０に接続する必要がなくなる。
触覚センサー８１，８２、発振回路９１，９２、周波数検出回路９３、制御部９４を備えたものが、触覚センサー装置１０００を構成する。
【００２９】
図６に、例えば、１本の指に３つの触覚センサーがある場合の検出タイミングを説明する図を示す。横軸は時間を示している。
図６において、第１の触覚センサー、第２の触覚センサー、第３の触覚センサーと順番に検出する。各センサーの検出期間はｔ１、ｔ２、ｔ３であり、各センサーの検出期間の間には、休止期間ｔｃが設けられている。
各センサーの検出期間ｔ１、ｔ２、ｔ３の間に休止期間ｔｃを設け、順番に検出するので、１つの触覚センサーを検出している検出期間や切替時間である休止期間ｔｃにおいては、他の触覚センサーの圧電体素子の駆動および検出は行われていない。
なお、検出のタイミングについては、ここに示したパターンのみならず、順番を変えたり、検出の頻度を変えたりすることも可能である。
【００３０】
図７に、例えば、第１、第２、第３の３本の指にそれぞれ３つの触覚センサーＡ，Ｂ，Ｃがある場合の検出タイミングの例を説明する図を示す。横軸は、図６と同様に時間を示している。
この場合には、触覚センサーが合計９つある。第１Ａ触覚センサーから第３Ｃ触覚センサーへと順番に検出しており、１つの触覚センサーの検出期間においては、他の触覚センサーの圧電体素子は共振していない。
検出のタイミングについては、ここに示したパターンのみならず、順番を変えたり、検出の頻度を変えたりすることも容易に可能である。この場合でも、ロボット制御部２０への配線は１つで済むことになる。
【００３１】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）触覚センサー８１，８２の検出期間がそれぞれ異なるので、他の触覚センサー８１または８２の振動の伝達による検出時のＳＮ比の低下を抑えることができる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００３２】
（２）検出期間の間に設けられた休止期間に、共振していた触覚センサー８１，８２の振動が減衰し、より他の触覚センサー８１または８２の振動の伝達による影響を少なくできる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００３３】
（３）弾性体８１３，８２３を介して力を検出するので、対象物に応じて、弾性体８１３，８２３の材質、形状を選択することにより、摩擦係数、力の検出範囲を変化させることができる。したがって、第１の部品４１０に応じて、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００３４】
（４）圧電体素子８１２，８２２は圧電体と電極で構成され、小型化の可能な圧電体素子８１２，８２２を触覚センサー８１，８２に用いている。したがって、より正確な力の検出が可能で小型の触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００３５】
（５）触覚センサー８１，８２を順次駆動するので、配線が少なくてすみ、前述の効果を備え、構造が簡単で小型のロボット１００を得ることができる。
【００３６】
（変形例１）
圧電体素子８１２には、積層型のほか、単層型、バイモルフ型などがあり、使用する荷重範囲や触覚センサー８１の形状によって使い分けをすることができる。
【００３７】
図８に、単層型の圧電体素子８１４を備えた触覚センサー８５の概略断面図を示した。
基本的には、触覚センサー８１と同様の構造であるが、弾性体８１５の中心部が平らである点が異なる。
【００３８】
このような変形例によれば、以下の効果がある。
（６）積層型では、大きな荷重を発生することができるので、比較的荷重範囲の高い領域に適しているのに対し、単層型では、比較的荷重範囲の低い領域に適している。また、圧電体素子８１４をより小型にすることで触覚センサー８５をより小さくでき、より小型の触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００３９】
図９に、温度ドリフトによる共振周波数ズレを説明する図を示す。
図５と同様に、横軸は荷重（ｋｇ）を、縦軸は共振周波数（Ｈｚ）を示している。
触覚センサーの圧電体素子の駆動方法や圧電体素子の温度係数によって、温度ドリフトが生じることがある。
図９において、圧電体素子に加えられる荷重を増やしていき、荷重を元に戻していくと、元の共振周波数ｆ0にならずｆ2になっている。こういう場合には、圧電体素子を駆動および検出する時間、つまり共振させている時間をできるだけ短くすることで改善される。しかし、それでも不十分な場合には、検出期間の後の非検出時間を温度が低下するまで長く設定する方法や温度補償をする方法がある。
【００４０】
（変形例２）
図１０（ａ）に、圧電体素子８１２が積層型で温度センサー８１６付きの触覚センサー８６、（ｂ）に、圧電体素子８１４が単層型で温度センサー８１６付の触覚センサー８７の概略断面図を示す。
図１０（ａ）において、温度センサー８１６付きの触覚センサー８６は、図４に示した触覚センサー８１とほぼ同じ構造で、異なる点は、圧電体素子８１２の中央部付近に、サーミスタなどの温度センサー８１６が圧電体素子８１２に密着して固定されている。圧電体素子８１２を共振させると、圧電体素子８１２内部で発生した熱によって圧電体素子８１２の温度は徐々に上昇していき、その温度変化を検出することができ、その温度情報によって、触覚センサー８６の検出期間や非検出期間を制御することが可能性になる。
【００４１】
図１０（ｂ）において、温度センサー８１６付きの触覚センサー８７は、図８に示した触覚センサー８５とほぼ同じ構造で、異なる点は、圧電体素子８１４の中央部付近に、サーミスタなどの温度センサー８１６が圧電体素子８１４に密着して固定されている。
【００４２】
このような変形例によれば、以下の効果がある。
（７）圧電体素子８１２，８１４の温度を検出する温度センサー８１６を備えているので、温度変化によって圧電体素子８１２，８１４の共振周波数が変化しても、検出された温度に基づいて検出された力を補正できる。したがって、より正確な力の検出が可能な触覚センサー装置１０００を得ることができる。
【００４３】
上述した実施形態および変形例以外にも、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、複数の触覚センサーを備えた触覚センサー装置では、圧電体素子にはばらつきがあり、全ての触覚センサーが同じ周波数で発振する訳ではない。
そこで、１つ１つの触覚センサーに周波数と荷重の関係（ルックアップテーブルなど）を予め記憶させておき、順次触覚センサーから検出された周波数信号を、その触覚センサーのルックアップテーブルに基づいて荷重に変換して制御を行うことで、どの触覚センサーでも正確な荷重の検出が可能になる。
さらに、このルックアップテーブルに、使用温度範囲に応じたテーブルを用意しておけば、使用温度が変わっても対応でき、より正確な力の検出が可能になる。
【００４４】
図１１は、ハンド部６１の指部７３，７４で、例えば、円柱形の部品４３０を把持する様子を示す概略断面図である。図１１（ａ）は、把持する前の状態を示す概略断面図、図１１（ｂ）は、把持後の概略断面図である。
図１１において、ハンド部６１は、指部７３，７４を備えている。指部７３には、円柱形の部品４３０の側面が当たって収まるように、Ｖ字型の溝７３１が形成されている。指部７３の溝７３１には２つの図８に示した触覚センサー８５が、指部７４には１つの触覚センサー８５が設けられている。
触覚センサー８５は、振動するとともに力を検出しながら部品４３０を把持する。したがって、図１１（ａ）のように部品４３０と指部７３，７４の位置がややずれている場合であっても、触覚センサー８５が接触した部分から振動が部品４３０に伝わり、徐々に溝７３１の中心部に収まり、図１１（ｂ）に示すように部品４３０が溝７３１に収まって把持できる。
【００４５】
また、金属などの硬くて変形し難い対象物と比較して、比較的柔らかい対象物も安定に把持するためには、部品４３０が直接接触する部分に摩擦係数が比較的高い弾性体８１５を用いることが望ましい。このように、部品４３０と弾性体８１５との摩擦力が大きい場合は、うまく部品４３０が中心に収まり難い場合もあるが、触覚センサー８５を振動させて力を検出しながら部品４３０を把持することによって、部品４３０が溝７３１に収まって把持できる。
【００４６】
図１２（ａ）は、ハンド部６２の指部７５，７６，７７が対象物を把持していない状態の平面図で、（ｂ）は、部品４４０を把持している状態の側面図である。
図１２において、指部７６が人間の親指に相当し、両側の２本の指部７５，７７が人間の人差し指と中指に相当する。それぞれの指部には、部品４４０を把持するときに部品４４０と接触する側に図示しない触覚センサーを備えており、部品４４０との接触力を検出することにより把持する力を適正に制御している。指部７５，７７と指部７６とが対向するように部品４４０を挟んでおり、部品４４０の大きさや形が変わっても把持することが比較的容易になっている。
【符号の説明】
【００４７】
２０…ロボット制御部、６０，６１，６２…ハンド部、７０，７１，７２，７５，７６，７７…指部、８１，８２，８５，８６，８７…触覚センサー、９４…制御部、１００…ロボット、８１２，８１４…圧電体素子、８１３，８１５…弾性体、８１６…温度センサー、１０００…触覚センサー装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触による共振周波数の変化に基づいて力を検出する複数の触覚センサーと、
前記触覚センサーの検出期間を異ならせる制御部とを備えた
ことを特徴とする触覚センサー装置。
【請求項２】
請求項１に記載の触覚センサー装置において、
前記制御部は、前記触覚センサーの前記検出期間の間に休止期間を設ける
ことを特徴とする触覚センサー装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の触覚センサー装置において、
前記触覚センサーは、弾性体を介して前記力を検出する
ことを特徴とする触覚センサー装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の触覚センサー装置において、
前記共振周波数は、圧電体素子を駆動することによって得られる
ことを特徴とする触覚センサー装置。
【請求項５】
請求項４に記載の触覚センサー装置において、
前記圧電体素子の温度を検出する温度センサーを備え、
前記温度に基づいて、検出された前記力を補正する
ことを特徴とする触覚センサー装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の触覚センサー装置を備えたロボットであって、
前記触覚センサーが設けられた複数の指部と、
前記指部を備えたハンド部と、
前記ハンド部に配設され、ロボット制御部の信号に基づいて、前記触覚センサーを順次駆動する前記制御部とを備えた
ことを特徴とするロボット。
【請求項１】
接触による共振周波数の変化に基づいて力を検出する複数の触覚センサーと、
前記触覚センサーの検出期間を異ならせる制御部とを備えた
ことを特徴とする触覚センサー装置。
【請求項２】
請求項１に記載の触覚センサー装置において、
前記制御部は、前記触覚センサーの前記検出期間の間に休止期間を設ける
ことを特徴とする触覚センサー装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の触覚センサー装置において、
前記触覚センサーは、弾性体を介して前記力を検出する
ことを特徴とする触覚センサー装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の触覚センサー装置において、
前記共振周波数は、圧電体素子を駆動することによって得られる
ことを特徴とする触覚センサー装置。
【請求項５】
請求項４に記載の触覚センサー装置において、
前記圧電体素子の温度を検出する温度センサーを備え、
前記温度に基づいて、検出された前記力を補正する
ことを特徴とする触覚センサー装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の触覚センサー装置を備えたロボットであって、
前記触覚センサーが設けられた複数の指部と、
前記指部を備えたハンド部と、
前記ハンド部に配設され、ロボット制御部の信号に基づいて、前記触覚センサーを順次駆動する前記制御部とを備えた
ことを特徴とするロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２８６２５４（Ｐ２０１０−２８６２５４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７９９７（Ｐ２００９−１３７９９７）
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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