特許7876836IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

圧力や荷重等の力学量を検出する力学量センサ及びその力学量センサを有するロボット並びに力学量のセンシング方法及び力学量センサの製造方法

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、従来の力学量センサは、弾性体のどの位置に力が与えられているかを検知することはできないため、従来の力学量センサを用いて人工皮膚のどの位置にどのような大きさの力が与えられているかを検知するには、多数の微小な力学量センサを隙間なく人工皮膚に配列する必要がある。この点、力学量センサのコンパクト化には限界がある。また、たとえ、数十ナノオーダーの大きさの力学量センサを製造できたとしても、一定以上(例えば、20cm2以上)の大きさの人口皮膚に対して、膨大な数の力学量センサが必要となり、経済面で現実的ではない。 本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、弾性体において力が与えられている位置を検知可能な力学量センサ及びそれを有するロボット並びに力学量のセンシング方法及び力学量センサの製造方法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[発明の詳細な説明]から抜粋

前記目的に沿う第1の発明に係る力学量センサは、与えられた力の大きさを検出する力学量センサにおいて、前記力が与えられて弾性変形し電気抵抗特性が変化する電気伝導体と、前記電気伝導体に電圧を印加する入力電極と、電圧が印加された状態の前記電気伝導体の異なる箇所からそれぞれ電気信号を取り出す複数の出力電極と、前記各出力電極により取り出された前記電気信号を入力値として、機械学習により、前記電気伝導体の前記力・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

第1の発明に係る力学量センサ及び第2の発明に係るロボットは、力が与えられて弾性変形し電気抵抗特性が変化する電気伝導体と、電気伝導体に電圧を印加する入力電極と、電圧が印加された状態の電気伝導体の異なる箇所からそれぞれ電気信号を取り出す複数の出力電極と、各出力電極により取り出された電気信号を入力値として、機械学習により、電気伝導体の力を与えられて弾性変形している位置を導出する演算部を備えるので、弾性体である電気伝導体において力を与えられている位置を検知可能である。
また、第3の発明に係る力学量のセンシング方法は、電圧が印加された状態の電気伝導体の異なる箇所からそれぞれ取り出した複数の電気信号を入力値として、機械学習により、電気伝導体の力を与えられて弾性変形している位置を導出する工程を有するので、弾性体である電気伝導体において力を与えられている位置を検知可能である。
第4の発明に係る力学量センサの製造方法は、板状又は箔状の入力電極及び板状又は箔状の出力電極を基板の一側面に形成する工程と、力が与えられて弾性変形し電気抵抗特性が変化する電気伝導体を、シランカップリング剤によって、入力電極及び出力電極に接触した状態で、基板の一側面に固定する工程とを有するので、第1の発明に係る力学量センサの作成に対応している。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 (A)、(B)はそれぞれ、本発明の一実施の形態に係る力学量センサの平面図及び側面図である。
【図2】 (A)、(B)はそれぞれ、同力学量センサから電気伝導体を取り除いた様子を示す平面図及び側面図である。
【図3】 (A)、(B)はそれぞれ、同力学量センサの電気伝導体が弾性変形した様子を示す説明図である。
【図4】 (A)、(B)はそれぞれ同力学量センサを有するロボットの説明図である。
【図5】 第1~第3の実験で用いた電気伝導体及び基板等の説明図である。
【図6】 第1~第3の実験で用いた力学量センサの説明図である。
【図7】 同力学量センサの電気伝導体に設定した各領域及びピンの配置の説明図である。
【図8】 第1の実験において各出力電極から出力された電圧信号を示す説明図である。
【図9】 (A)、(B)はそれぞれ、第1の実験の計測結果を示す説明図である。
【図10】 (A)、(B)はそれぞれ、第1の実験の計測結果を示す説明図である。
【図11】 (A)、(B)はそれぞれ、第1の実験の計測結果を示す説明図である。
【図12】 (A)、(B)はそれぞれ、第1の実験の計測結果を示す説明図である。
【図13】 (A)、(B)はそれぞれ、第2の実験の計測結果を示す説明図である。
【図14】 第2の実験の計測結果を示す説明図である。
【図15】 (A)、(B)はそれぞれ、第2の実験の計測結果を示す説明図である。
【図16】 第2の実験の計測結果を示す説明図である。
【図17】 (A)、(B)はそれぞれ、第3の実験の計測結果を示す説明図である。
【図18】 (A)、(B)はそれぞれ、第3の実験の計測結果を示す説明図である。
【図19】 (A)、(B)はそれぞれ、第3の実験の計測結果を示す説明図である。
【図20】 (A)、(B)はそれぞれ、第3の実験の計測結果を示す説明図である。
【図21】 (A)、(B)はそれぞれ、第4の実験の計測結果を示す説明図である。
【図22】 (A)、(B)はそれぞれ、第4の実験の計測結果を示す説明図である。
【図23】 (A)、(B)はそれぞれ、第5の実験の計測結果を示す説明図である。
【図24】 (A)、(B)はそれぞれ、第5の実験の計測結果を示す説明図である。
【図25】 変形例に係る力学量センサの説明図である。

代表図 図1本件の代表的な図

10:力学量センサ、11:電気伝導体、12:出力電極、13:演算部、14:導電片、15:弾性部、16:基板、17:導線、18:入力電極、19:棒材、30:ロボット、31:把持部、32:制御手段、33:表示入力手段、34:、通信手段、35:センサ、36:AD変換手段、37:駆動手段、38:DA変換手段、40:ピン、41:基板、42:電気伝導体、43:演算部、44:力学量センサ、45、46:ピン、47:分銅、50:力学量センサ、51:入力電極、52:出力電極、53:ポリイミドフイルム

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