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公開番号2025122740
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-22
出願番号2024018350
出願日2024-02-09
発明の名称静電容量式センサ及びロボットシステム
出願人国立大学法人東京大学,株式会社不二越
代理人個人,個人
主分類G01V 3/08 20060101AFI20250815BHJP(測定;試験)
要約【課題】空気状態の変化に対して物体検知の補正が可能であると共に、補正に係る構成を簡易化することのできる静電容量式センサを提供する。
【解決手段】静電容量式センサとしてのセンサ6は、検知用電極25を有し、検知用電極25と人H等の物体との間に生じる静電容量に応じたセンサ値を出力する検知用センサ11と、検知用電極25と対向して設けられ、スイッチ30bを介して基準電位へ接続された参照用電極12と、スイッチ30bを開閉制御して、参照用電極12が開放された第1状態と、参照用電極12が基準電位へ接続された第2状態とを切り替える処理装置13と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
検知用電極を有し、前記検知用電極と物体との間に生じる静電容量に応じたセンサ値を出力する検知用センサと、
前記検知用電極と対向して設けられ、スイッチを介して基準電位へ接続された参照用電極と、
前記スイッチを開閉制御して、前記参照用電極が開放された第１状態と、前記参照用電極が基準電位へ接続された第２状態とを切り替える処理装置と、
を備えることを特徴とする静電容量式センサ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記処理装置は、前記第１状態における前記センサ値を、前記第２状態における前記センサ値により補正することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項３】
前記第１状態における前記センサ値は、開放された前記参照用電極を介して、前記検知用電極と、物体との間に形成される静電容量に応じた値であり、
前記第２状態における前記センサ値は、前記検知用電極と、基準電位へ接続された前記参照用電極との間に形成される静電容量に応じた値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量式センサ。
【請求項４】
検知用電極を有し、前記検知用電極と物体との間に生じる静電容量に応じたセンサ値を出力する検知用センサと、
前記検知用電極と異なる位置に設けられ、周囲空気を介して対を成す電極を有する参照用センサと、
前記参照用センサに基づいて前記周囲空気に対応する誘電率を算出し、前記センサ値を前記誘電率により補正する処理装置と、
を備えることを特徴とする静電容量式センサ。
【請求項５】
前記検知用センサの前記検知用電極と、前記参照用センサとは異なる部材にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項４に記載の静電容量式センサ。
【請求項６】
前記検知用センサは複数設けられており、
前記参照用センサは複数の前記検知用センサに対して１つ設けられており、
前記処理装置は、前記参照用センサにより算出した前記誘電率を用いて前記検知用センサのそれぞれの前記センサ値を補正することを特徴とする請求項４又は５に記載の静電容量式センサ。
【請求項７】
基台と、
前記基台に対して設けられた複数のアームと、
請求項１又は２に記載の静電容量式センサと、
を備え、
前記検知用電極及び前記参照用電極は、前記アームに設けられていることを特徴とするロボットシステム。
【請求項８】
基台と、
前記基台に対して設けられた複数のアームと、
請求項４又は５に記載の静電容量式センサと、
を備え、
前記検知用センサの前記検知用電極は、前記アームに設けられ、
前記参照用センサは、前記基台に設けられることを特徴とするロボットシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式センサ及びロボットシステムに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
人とロボットとが協働してワークに対して作業を行う場合がある。このような場合に用いるロボットを協働ロボットという。協働ロボットは、作業環境を人と共有するため、人に対する安全性が求められる。このため、協働ロボットにおいて、近くの物体を検知する静電容量式センサが搭載される場合がある。
【０００３】
静電容量式センサは、周囲の温度や湿度の変化により既知のドリフトが発生する場合がある。ドリフトが発生すると検出精度が劣化する可能性がある。特に、静電容量式センサにおいて検知可能な距離を長く設定する場合にドリフトの影響が顕著となる。
【０００４】
例えば特許文献１においては、静電容量式センサであって、検知電極と参照電極とを用い、温度や湿度といった空気状態の変化に対する検知電極の信号の変動を、参照電極の信号により補正することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００６－１４５４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、補正用の参照電極において物体が検知されないようにする必要がある。このため、特許文献１では、参照電極の周囲に十分なスペースを確保してシールド等を設置するといった周囲環境が必要となる可能性がある。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、空気状態の変化に対して物体検知の補正が可能であると共に、補正に係る構成を簡易化することのできる静電容量式センサ及びロボットシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る静電容量式センサは、検知用電極を有し、前記検知用電極と物体との間に生じる静電容量に応じたセンサ値を出力する検知用センサと、前記検知用電極と対向して設けられ、スイッチを介して基準電位へ接続された参照用電極と、前記スイッチを開閉制御して、前記参照用電極が開放された第１状態と、前記参照用電極が基準電位へ接続された第２状態とを切り替える処理装置と、を備える。
【０００９】
また、静電容量式センサにおいて、前記処理装置は、前記第１状態における前記センサ値を、前記第２状態における前記センサ値により補正する。
【００１０】
また、静電容量式センサにおいて、前記第１状態における前記センサ値は、開放された前記参照用電極を介して、前記検知用電極と、物体との間に形成される静電容量に応じた値であり、前記第２状態における前記センサ値は、前記検知用電極と、基準電位へ接続された前記参照用電極との間に形成される静電容量に応じた値である。
（【００１１】以降は省略されています）

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