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公開番号2024108240
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-13
出願番号2023012505
出願日2023-01-31
発明の名称触覚検出装置、触覚検出システム、プログラム、及び触覚検出方法
出願人豊田合成株式会社,国立研究開発法人理化学研究所,タッチエンス株式会社
代理人個人,個人
主分類G01L 5/165 20200101AFI20240805BHJP(測定;試験)
要約【課題】接触対象物の触覚情報を推定する精度を向上させる。
【解決手段】触覚検出装置11は、第1検出面21Aを有し、第1検出面21Aに加えられた荷重を検出する感圧センサ21と、感圧センサ21の第1検出面21Aに配置された中間部材22と、中間部材22の表面に配置され、第1検出面21Aよりも小さい面積の第2検出面23Aを有し、第2検出面23Aに加えられた外力を検出する多軸力覚センサ23と、を備える。感圧センサ21は、多軸力覚センサ23及び中間部材22を通じて第1検出面21Aに加えられた圧力を検出する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１検出面を有し、前記第１検出面に加えられた荷重を検出する感圧センサと、
前記感圧センサの前記第１検出面に配置された中間部材と、
前記中間部材の表面に配置され、前記第１検出面よりも小さい面積の第２検出面を有し、前記第２検出面に加えられた外力を検出する多軸力覚センサと、を備え、
前記感圧センサは、前記多軸力覚センサ及び前記中間部材を通じて前記第１検出面に加えられた圧力を検出する触覚検出装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記多軸力覚センサは、３次元直交座標の各座標軸方向の圧力、及び前記３次元直交座標の各座標軸周りのモーメントを検出する請求項１に記載の触覚検出装置。
【請求項３】
前記感圧センサの前記第１検出面に対する前記第２検出面の角度が異なる複数の前記多軸力覚センサを備える請求項１に記載の触覚検出装置。
【請求項４】
前記感圧センサは、エラストマー製の静電容量式感圧センサである請求項１に記載の触覚検出装置。
【請求項５】
前記多軸力覚センサを間に挟んで前記中間部材の表面を覆う被覆体を備え、
前記被覆体は、前記中間部材よりも柔らかい弾性材料により形成されている請求項１に記載の触覚検出装置。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか一項に記載の触覚検出装置と、
前記感圧センサ及び前記多軸力覚センサの各検出結果に基づいて、前記触覚検出装置に接触した接触対象物の触覚情報を推定する情報処理装置とを備える触覚検出システム。
【請求項７】
請求項１～５のいずれか一項に記載の触覚検出装置の検出結果に基づいて、前記触覚検出装置に接触した接触対象物の触覚情報を推定する処理を実行する情報処理装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記感圧センサの検出結果及び前記多軸力覚センサの検出結果に基づいて前記触覚情報を推定する処理を前記コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項８】
第１検出面に加えられた荷重を検出する感圧センサの前記第１検出面に中間部材を配置し、
前記第１検出面よりも小さい面積の第２検出面を有し、前記第２検出面に加えられた外力を検出する多軸力覚センサを前記中間部材の表面に配置し、
前記中間部材の表面に直接又は間接的に接触対象物を接触させた際に、前記多軸力覚センサの前記第２検出面に加えられた圧力を検出するとともに、前記多軸力覚センサ及び前記中間部材を通じて前記感圧センサの前記第１検出面に加えられた圧力を検出し、
前記感圧センサの検出結果及び前記多軸力覚センサの検出結果に基づいて前記接触対象物の触覚情報を推定する触覚検出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚検出装置、触覚検出システム、プログラム、及び触覚検出方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
人の物体認知において、直接触れることによって得られる情報である感触（例えば、重さ、硬軟、表面粗さ）は大きな役割を果たしている。近年、ロボットや義手などの機械に触覚機能を付与する技術の開発が行われている。例えば、特許文献１には、弾性体により形成される球殻構造体と、球殻構造体の内部に配置された２個の歪みゲージとを備える触覚検出装置が開示されている。この触覚検出装置は、球殻構造体の表面が接触対象物と接触することによって該表面に生じる歪み分布を歪みゲージによって検出し、その検出結果に基づいて接触対象物の材質を認知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００７－０１７２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
触覚検出装置には、触覚に基づく人の認識体系に近い物体認知ができるようにするために、接触対象物に関して、人が触覚から取得する情報である触覚情報（例えば、接触対象物の硬軟）を機械的に推定する精度を向上させることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する態様を記載する。
［態様１］
第１検出面を有し、前記第１検出面に加えられた荷重を検出する感圧センサと、前記感圧センサの前記第１検出面に配置された中間部材と、前記中間部材の表面に配置され、前記第１検出面よりも小さい面積の第２検出面を有し、前記第２検出面に加えられた外力を検出する多軸力覚センサと、を備え、前記感圧センサは、前記多軸力覚センサ及び前記中間部材を通じて前記第１検出面に加えられた圧力を検出する触覚検出装置。
【０００６】
上記構成によれば、触覚検出装置に接触対象物を接触させる触動作時において、中間部材の表面に加えられる局所的な外力、及び中間部材全体に加えられた総荷重の２種類の情報を取得できる。これらの２種類の情報を組み合わせて触覚情報を推定することにより、多軸力覚センサの検出結果のみに基づいて触覚情報を推定する場合と比較して、推定の精度が向上する。
【０００７】
［態様２］
前記多軸力覚センサは、３次元直交座標の各座標軸方向の圧力、及び前記３次元直交座標の各座標軸周りのモーメントを検出する態様１に記載の触覚検出装置。
【０００８】
上記構成によれば、触覚情報の推定の精度が更に向上する。
［態様３］
前記感圧センサの前記第１検出面に対する前記第２検出面の角度が異なる複数の前記多軸力覚センサを備える態様１又は態様２に記載の触覚検出装置。
【０００９】
上記構成によれば、接触対象物が接触している部分の推定、及び接触対象物が接触している角度の推定の精度が向上する。これらの結果、触覚情報の推定の精度が更に向上する。
【００１０】
［態様４］
前記感圧センサは、エラストマー製の静電容量式感圧センサである態様１～３のいずれか一つに記載の触覚検出装置。
（【００１１】以降は省略されています）

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