JPH10318865A - 圧覚検出方法及び圧覚センサ - Google Patents
圧覚検出方法及び圧覚センサInfo
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- JPH10318865A JPH10318865A JP12955697A JP12955697A JPH10318865A JP H10318865 A JPH10318865 A JP H10318865A JP 12955697 A JP12955697 A JP 12955697A JP 12955697 A JP12955697 A JP 12955697A JP H10318865 A JPH10318865 A JP H10318865A
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】圧覚検出方法及び圧覚センサを提供する。
【解決手段】金属粉体を混入した弾性体１ａに隣接させ
て渦電流コイル１ｂを配設し、該渦電流コイル１ｂに高
周波信号を印加した状態で弾性体１ａに負荷が加わった
際に生じる渦電流損から圧力を測定する。
て渦電流コイル１ｂを配設し、該渦電流コイル１ｂに高
周波信号を印加した状態で弾性体１ａに負荷が加わった
際に生じる渦電流損から圧力を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、従来測定が不可能
であった環境においても、正確に圧力を検出する圧覚検
出方法及び圧覚センサに関するものである。
であった環境においても、正確に圧力を検出する圧覚検
出方法及び圧覚センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から圧力センサとして、金属粉体が
混入した弾性体の抵抗値を測定することによって上記弾
性体に印加された圧力を検出する装置は存在し、実際の
圧力測定に使用されている。
混入した弾性体の抵抗値を測定することによって上記弾
性体に印加された圧力を検出する装置は存在し、実際の
圧力測定に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属粉
体が混入した弾性体の抵抗値は環境温度による影響を受
けやすく不安定であり、しかも上記弾性体の両端にリー
ド線を接続する必要が有るが、例えば水の中で測定する
場合、上記弾性体と上記リード線の接触抵抗が問題にな
り、特に導電性を有する液体中では測定を行うこと自体
が不可能であった。
体が混入した弾性体の抵抗値は環境温度による影響を受
けやすく不安定であり、しかも上記弾性体の両端にリー
ド線を接続する必要が有るが、例えば水の中で測定する
場合、上記弾性体と上記リード線の接触抵抗が問題にな
り、特に導電性を有する液体中では測定を行うこと自体
が不可能であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は前記従来の欠点
を解消し、また、従来からの要望に鑑み提案されたもの
で、金属粉体を混入した絶縁物質である弾性体からなる
圧覚部と、該圧覚部と隣接して配設された渦電流コイル
から構成され、該渦電流コイルに高周波信号を流して上
記圧覚部で渦電流を発生させて、上記圧覚部が加圧され
た際の渦電流損から上記加圧に要した圧力を検出する圧
覚検出方法を提供するものである。
を解消し、また、従来からの要望に鑑み提案されたもの
で、金属粉体を混入した絶縁物質である弾性体からなる
圧覚部と、該圧覚部と隣接して配設された渦電流コイル
から構成され、該渦電流コイルに高周波信号を流して上
記圧覚部で渦電流を発生させて、上記圧覚部が加圧され
た際の渦電流損から上記加圧に要した圧力を検出する圧
覚検出方法を提供するものである。
【０００５】また、本発明は、金属粉体を混入した絶縁
物質である弾性体からなる圧覚部と、該圧覚部と隣接し
て配設された渦電流コイルと、該渦電流コイルに高周波
信号を印加する発信手段から構成され、該発信手段によ
り、上記圧覚部で発生する渦電流損の変化から、上記圧
覚部が加圧された際の上記加圧に要した圧力を検出する
圧覚センサを提供するものである。
物質である弾性体からなる圧覚部と、該圧覚部と隣接し
て配設された渦電流コイルと、該渦電流コイルに高周波
信号を印加する発信手段から構成され、該発信手段によ
り、上記圧覚部で発生する渦電流損の変化から、上記圧
覚部が加圧された際の上記加圧に要した圧力を検出する
圧覚センサを提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態における
検出部を示す概略図である。図において、１はセンサプ
ローブを示し、１ａは弾性体であり、該弾性体１ａは内
部に金属粉体が混入されており、圧力検出面１ａ′とし
てケース１ｃから一端が突出している部分以外はケース
１ｃ内に収まっている。また、１ｂは渦電流コイルであ
り、渦電流コイル１ｂは弾性体１ａと接してケース１ｃ
内に収まっており、渦電流コイル１ｂの両端の線材１
ｂ′のみがケース１ｃから外部に導出されている。
基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態における
検出部を示す概略図である。図において、１はセンサプ
ローブを示し、１ａは弾性体であり、該弾性体１ａは内
部に金属粉体が混入されており、圧力検出面１ａ′とし
てケース１ｃから一端が突出している部分以外はケース
１ｃ内に収まっている。また、１ｂは渦電流コイルであ
り、渦電流コイル１ｂは弾性体１ａと接してケース１ｃ
内に収まっており、渦電流コイル１ｂの両端の線材１
ｂ′のみがケース１ｃから外部に導出されている。
【０００７】弾性体１ａは例えば適度な粘弾性を有しか
つ絶縁部材であるシリコンゴムに粒子径が１０〜１００
μｍ程度のニッケル・鉄磁性合金の粉末を１０〜４０容
積％程度混入したコンパウンド状のものであり、特にニ
ッケル・鉄磁性合金の粉末を２０容量％含んだものは、
実用上最も適していることが分かった。尚、上記合金の
成分構成を表１に記すると共に、弾性体１ａの物理特性
を表２に、更にセンサプローブ１の特性を表３に示す。
つ絶縁部材であるシリコンゴムに粒子径が１０〜１００
μｍ程度のニッケル・鉄磁性合金の粉末を１０〜４０容
積％程度混入したコンパウンド状のものであり、特にニ
ッケル・鉄磁性合金の粉末を２０容量％含んだものは、
実用上最も適していることが分かった。尚、上記合金の
成分構成を表１に記すると共に、弾性体１ａの物理特性
を表２に、更にセンサプローブ１の特性を表３に示す。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【表２】
【００１０】
【表３】
【００１１】また、渦電流コイル１ｂは後述する発信器
から高周波信号を受けており、弾性体１ａにおける外部
からの圧力による収縮によって、弾性体１ａ中の金属粒
子の密度が高まり、渦電流コイル１ｂの渦電流損が増加
し、渦電流コイル１ｂのインピーダンスが増加して、出
力信号となって現れる。すなわち、弾性体１ａにおける
負荷（圧力）に対応した出力が現れる。
から高周波信号を受けており、弾性体１ａにおける外部
からの圧力による収縮によって、弾性体１ａ中の金属粒
子の密度が高まり、渦電流コイル１ｂの渦電流損が増加
し、渦電流コイル１ｂのインピーダンスが増加して、出
力信号となって現れる。すなわち、弾性体１ａにおける
負荷（圧力）に対応した出力が現れる。
【００１２】図２は本発明の圧覚センサの構成を示して
おり、センサプローブ１は発信器２の一部をなし、常に
３００ＫＨｚの搬送波が印加されており、振幅変調され
た発信器２の出力からディテクタ３において信号成分が
取り出され、更にその出力はリニアライザ４によって、
センサプローブ１に印加した圧力と比例した電圧出力が
得られるように変換され、オフセット補償器５で電圧の
ＤＣオフセット成分を除去し、増幅器６で増幅して出力
される。
おり、センサプローブ１は発信器２の一部をなし、常に
３００ＫＨｚの搬送波が印加されており、振幅変調され
た発信器２の出力からディテクタ３において信号成分が
取り出され、更にその出力はリニアライザ４によって、
センサプローブ１に印加した圧力と比例した電圧出力が
得られるように変換され、オフセット補償器５で電圧の
ＤＣオフセット成分を除去し、増幅器６で増幅して出力
される。
【００１３】図３は本実施形態における圧覚センサの評
価装置を示しており、図において、弾性体１ａは評価装
置７の一部としてロードセル８上に載置されたスペーサ
９に接して配設され、評価装置７のシフトアジャスタ７
ａを操作することによって弾性体１ａの負荷を標準ロー
ドセル８で測定する構成となっている。尚、弾性体１ａ
の圧縮による長さの変異量はダイヤルインジケータ１０
で測定出来るように構成されている。
価装置を示しており、図において、弾性体１ａは評価装
置７の一部としてロードセル８上に載置されたスペーサ
９に接して配設され、評価装置７のシフトアジャスタ７
ａを操作することによって弾性体１ａの負荷を標準ロー
ドセル８で測定する構成となっている。尚、弾性体１ａ
の圧縮による長さの変異量はダイヤルインジケータ１０
で測定出来るように構成されている。
【００１４】上記の評価装置７を用いて得られた弾性体
１ａの特性を図４に示す。図４は弾性体１ａに印加され
た圧力とそれに伴う歪量を示しており、●は負荷を増大
したときの値を示しており、また、○は負荷を減少した
ときの値を示している。尚、負荷の増大の際と減少の際
において歪量が一致しないのは、弾性体１のヒステリシ
ス特性によるものであり、本来はセンサとしては好まし
くない特性である。
１ａの特性を図４に示す。図４は弾性体１ａに印加され
た圧力とそれに伴う歪量を示しており、●は負荷を増大
したときの値を示しており、また、○は負荷を減少した
ときの値を示している。尚、負荷の増大の際と減少の際
において歪量が一致しないのは、弾性体１のヒステリシ
ス特性によるものであり、本来はセンサとしては好まし
くない特性である。
【００１５】図５は上記の弾性体１ａをセンサプローブ
１に組み込んで、弾性体１ａを加圧した際と減圧した際
における圧覚センサの出力電圧を示しており、●は加圧
時の特性を示しており、○は減圧時の特性を示してい
る。
１に組み込んで、弾性体１ａを加圧した際と減圧した際
における圧覚センサの出力電圧を示しており、●は加圧
時の特性を示しており、○は減圧時の特性を示してい
る。
【００１６】この際、圧覚センサの出力電圧もヒステリ
シス特性を有しているが、減圧時の特性は圧覚センサに
求められる機能から考えて必要としない場合が多いの
で、問題にならない。尚、マニピュレータ等において圧
覚を検出する場合には、対象物を掴む場合とはなす場合
とでは、ヒステリシス特性が問題になるので、この場合
には、マニピュレータの動きに基づいて、リニアライザ
４のキャリブレーションを２通り用意して操作に伴って
使い分ければ良い。
シス特性を有しているが、減圧時の特性は圧覚センサに
求められる機能から考えて必要としない場合が多いの
で、問題にならない。尚、マニピュレータ等において圧
覚を検出する場合には、対象物を掴む場合とはなす場合
とでは、ヒステリシス特性が問題になるので、この場合
には、マニピュレータの動きに基づいて、リニアライザ
４のキャリブレーションを２通り用意して操作に伴って
使い分ければ良い。
【００１７】以上、本発明を図面に記載された実施の形
態に基づいて説明したが、本発明は上記した実施の形態
だけではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しな
い限りどのようにでも実施することができる。例えば荷
重を負担するアクティブセンサと荷重を負担しないダミ
ーセンサとを設け、２つのセンサの出力差を求めれば、
容易に温度補償が実施できる。
態に基づいて説明したが、本発明は上記した実施の形態
だけではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しな
い限りどのようにでも実施することができる。例えば荷
重を負担するアクティブセンサと荷重を負担しないダミ
ーセンサとを設け、２つのセンサの出力差を求めれば、
容易に温度補償が実施できる。
【００１８】
【発明の効果】以上要するに、本発明によれば、金属粉
体を含んだ弾性体と渦電流コイルとを組み合わせて圧覚
センサを構成したので、装置全体が小型で感度が良好で
あり、また、耐環境特性に優れており、応答速度も早
く、しかも制作費用も同様のセンサとしては低価格であ
り、量産することも可能であるので、例えばロボットア
ームの指の触覚センサなどに応用でき、実用的価値の高
いものとなる。
体を含んだ弾性体と渦電流コイルとを組み合わせて圧覚
センサを構成したので、装置全体が小型で感度が良好で
あり、また、耐環境特性に優れており、応答速度も早
く、しかも制作費用も同様のセンサとしては低価格であ
り、量産することも可能であるので、例えばロボットア
ームの指の触覚センサなどに応用でき、実用的価値の高
いものとなる。
【図１】本発明の一実施形態の圧覚センサにおけるセン
サプローブの要部断面図である。
サプローブの要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における圧覚センサを示す
概略ブロック図である。
概略ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における圧覚センサの評価
装置の構成を示す概略側面図である。
装置の構成を示す概略側面図である。
【図４】本発明の一実施形態の圧覚センサにおける弾性
体に印加された圧力と歪を示す特性図である。
体に印加された圧力と歪を示す特性図である。
【図５】本発明の一実施形態の圧覚センサにおける入出
力特性を示す特性図である。
力特性を示す特性図である。
１ センサプローブ １ａ 弾性体 １ａ′ 圧力検出面 １ｂ 渦電流コイル １ｂ′ 線材 １ｃ ケース ２ 発信器 ３ ディテクタ ４ リニアライザ ５ オフセット補償器 ６ 増幅器 ７ 圧覚センサの評価装置 ７ａ シフトアジャスタ ８ ロードセル ９ スペーサ １０ ダイヤルインジケータ
Claims (2)
- 【請求項１】 金属粉体を混入した絶縁物質である弾性
体からなる圧覚部と、該圧覚部と隣接して配設された渦
電流コイルから構成され、該渦電流コイルに高周波信号
を流して上記圧覚部で渦電流を発生させて、上記圧覚部
が加圧された際の渦電流損から上記加圧に要した圧力を
検出することを特徴とする圧覚検出方法。 - 【請求項２】 金属粉体を混入した絶縁物質である弾性
体からなる圧覚部と、該圧覚部と隣接して配設された渦
電流コイルと、該渦電流コイルに高周波信号を印加する
発信手段から構成され、該発信手段により、上記圧覚部
で発生する渦電流損の変化から、上記圧覚部が加圧され
た際の上記加圧に要した圧力を検出することを特徴とす
る圧覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12955697A JP2913025B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 圧覚検出方法及び圧覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12955697A JP2913025B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 圧覚検出方法及び圧覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10318865A true JPH10318865A (ja) | 1998-12-04 |
| JP2913025B2 JP2913025B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=15012427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12955697A Expired - Lifetime JP2913025B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 圧覚検出方法及び圧覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2913025B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7337651B2 (en) * | 2005-04-05 | 2008-03-04 | General Electric Company | Method for performing model based scanplan generation of a component under inspection |
| US7513163B2 (en) | 2005-08-24 | 2009-04-07 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | Pressure sensor and device for measuring pressure |
| CN102865950A (zh) * | 2012-09-20 | 2013-01-09 | 保定供电公司 | 高压隔离开关触指压力测试仪器 |
| DE102008002925B4 (de) * | 2007-11-12 | 2016-05-12 | W. Zimmermann Gmbh & Co. Kg | Druck- und Dehnungsmessung bei Flächengebilden |
| CN108981975A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-12-11 | 北京航空航天大学 | 一种压力传感器及分布力测量方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6943480B2 (ja) * | 2017-09-05 | 2021-09-29 | 国立大学法人大阪大学 | 触覚センサ |
-
1997
- 1997-05-20 JP JP12955697A patent/JP2913025B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7337651B2 (en) * | 2005-04-05 | 2008-03-04 | General Electric Company | Method for performing model based scanplan generation of a component under inspection |
| US7513163B2 (en) | 2005-08-24 | 2009-04-07 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | Pressure sensor and device for measuring pressure |
| DE102008002925B4 (de) * | 2007-11-12 | 2016-05-12 | W. Zimmermann Gmbh & Co. Kg | Druck- und Dehnungsmessung bei Flächengebilden |
| CN102865950A (zh) * | 2012-09-20 | 2013-01-09 | 保定供电公司 | 高压隔离开关触指压力测试仪器 |
| CN108981975A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-12-11 | 北京航空航天大学 | 一种压力传感器及分布力测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2913025B2 (ja) | 1999-06-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |