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力覚センサ

国内特許コード	P07A010688
掲載日	2007年10月4日
出願番号	特願2005-138460
公開番号	特開2006-317222
登録番号	特許第4825967号
出願日	平成17年5月11日(2005.5.11)
公開日	平成18年11月24日(2006.11.24)
登録日	平成23年9月22日(2011.9.22)
発明者	余永茶園尚志辻尾昇三
出願人	国立大学法人　鹿児島大学
発明の名称	力覚センサ
発明の概要	【課題】剛性を低くしなくても感度を向上させることができ、好ましくは３軸方向における感度を均等にすることができる力覚センサを提供する。【解決手段】力覚センサ１には、平面形状が十字型の梁部２及びこの梁部２の中心から突出する突出部３を備えた構造体１１が設けられている。構造体１１は、例えばステンレス製である。梁部２の４つの端部は、夫々弾性梁４に回転可能に連結されている。弾性梁４は、例えばジュラルミン製である。即ち、各弾性梁４の下端及び梁部２の各端部には、これらを貫通する穴が形成されており、この穴の中にシャフトが挿入されている。そして、これらが筐体５に収納されている。筐体５の内側には、４つの固定部が設けられており、この固定部５１の各々に各弾性梁４が回転可能に固定されている。即ち、各弾性梁４の上端及び各突出部には、これらを貫通する穴が形成されており、この穴の中にシャフトが挿入されている。【選択図】図１
従来技術、競合技術の概要	ロボットの指先には力覚センサが用いられている。図１１は、従来の力覚センサを示す模式図である。従来の力覚センサにおいては、構造体１１１の梁部１０２に歪ゲージ（図示せず）が貼り付けている。更に、構造体１１１には、梁部１０２の中央から突出する突出部１０３が形成されている。そして、突出部１０３の先端に力Ｆ_xやＦ_zが作用すると、梁部１０２に表面歪が発生し、この歪量が歪ゲージを用いて読み取られる。この読み取り値から突出部１０３の先端に作用した力の方向及び大きさが分析される。また、従来の力覚センサには、Ｘ－Ｙ軸方向の感度とＺ軸方向の感度とが相違するという特徴がある。例えば、力Ｆ_Zが作用した場合には、支点からｘの位置に、ε₀＝（Ｆ_Zｘ／ＥＩ）・（Ｈ／８）で表される歪ε₀が発生する。但し、Ｅは梁部１０２の縦弾性係数であり、Ｉは梁部１０２の断面２次モーメントであり、Ｈは梁部１０２の高さである。このような構成の従来の力覚センサにおいて、感度を高めるためには、構造体１１１の剛性を低くする必要がある。しかしながら、構造体１１１の剛性を低くすると、過剰な力入力があった場合、センサが容易に破壊されてしまう。即ち、感度と剛性を両立させることは困難である。【特許文献１】特開２００４－４５０４４号公報
産業上の利用分野	本発明は、ロボットの指先に好適な力覚センサに関する。
特許請求の範囲	【請求項1】外部からの力が作用する第１の梁部材と、前記第１の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第１の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第２の梁部材と、前記第２の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、を有し、前記対を成す第２の梁部材の各たわみの大きさに応じて前記外部からの力の大きさと方向が検出されることを特徴とする力覚センサ。【請求項2】前記第２の梁部材は、前記一端と前記他端との間に、前記一端及び前記他端よりも径が小さいくびれ部を有することを特徴とする請求項１に記載の力覚センサ。【請求項3】外部からの力が作用する第１の梁部材と、前記第１の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第１の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第２の梁部材と、前記第２の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、を有し、前記第２の梁部材は、前記一端と前記他端との間に、前記一端及び前記他端よりも径が小さいくびれ部を有することを特徴とする力覚センサ。【請求項4】前記固定手段は、前記第１の梁部材及び前記第２の梁部材を収納する筐体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の力覚センサ。【請求項5】外部からの力が作用する第１の梁部材と、前記第１の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第１の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第２の梁部材と、前記第２の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、を有し、前記固定手段は、前記第１の梁部材及び前記第２の梁部材を収納する筐体であることを特徴とする力覚センサ。【請求項6】前記第１の梁部材は、前記力が作用する領域を交点として、互いに交差する２つの梁を有し、前記第２の梁部材は、前記２つの梁毎に１対ずつ取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の力覚センサ。【請求項7】外部からの力が作用する第１の梁部材と、前記第１の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第１の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第２の梁部材と、前記第２の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、を有し、前記第１の梁部材は、前記力が作用する領域を交点として、互いに交差する２つの梁を有し、前記第２の梁部材は、前記２つの梁毎に１対ずつ取り付けられていることを特徴とする力覚センサ。
国際特許分類(IPC)	G01L 5/16 力の複数分力を測定するもの
Fターム	2F051AA10 マニュピレータ 2F051AB09 歪ゲージ、ロードセル 2F051CA01 分力検出（図面） 2F051DA03 ３分力
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出願権利状態	登録

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発明の名称	FORCE SENSOR
発明の概要	PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a force sensor which can improve sensitivity without decreasing rigidity and preferably equalize sensitivity in three axis directions. SOLUTION: The force sensor 1 is provided with a structure 11 having a beam part 2 with a cross shape in the plan view and a protrusion part 3 protruding from the center of the beam part 2. The structure 11 is made of, for example, stainless steel. Four ends of the beam part 2 are rotatably connected to elastic beams 4, respectively. The elastic beam 4 is made of, for example, duralumin. The lower end of each elastic beam 4 and each end of the beam part 2 are provided with a hole passing through it, and a shaft is inserted into the hole. They are housed in a casing 5. Four fixation parts are provided within the casing 5. Each elastic beam 4 is rotatably fixed to each fixation part 51. The upper end of each elastic beam 4 and each protrusion part are provided with a hole passing through it, and a shaft is inserted into the hole.

発明の名称

FORCE SENSOR

発明の概要

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a force sensor which can improve sensitivity without decreasing rigidity and preferably equalize sensitivity in three axis directions.
SOLUTION: The force sensor 1 is provided with a structure 11 having a beam part 2 with a cross shape in the plan view and a protrusion part 3 protruding from the center of the beam part 2. The structure 11 is made of, for example, stainless steel. Four ends of the beam part 2 are rotatably connected to elastic beams 4, respectively. The elastic beam 4 is made of, for example, duralumin. The lower end of each elastic beam 4 and each end of the beam part 2 are provided with a hole passing through it, and a shaft is inserted into the hole. They are housed in a casing 5. Four fixation parts are provided within the casing 5. Each elastic beam 4 is rotatably fixed to each fixation part 51. The upper end of each elastic beam 4 and each protrusion part are provided with a hole passing through it, and a shaft is inserted into the hole.

※ 公開特許は弊社ホームページ内で開示資料とともに、特許公報も掲載しております。
アドレスは　http://www.ktlo.co.jp/002_seeds_.html