传感器系统、机械手、用于校准传感器系统的方法和程序技术方案

本发明专利技术涉及传感器系统、机械手、用于校准传感器系统的方法和程序。根据本公开的传感器系统包括：带有基准平面的基板；布置在基板上的多个运动感觉传感器，该多个运动感觉传感器中的每一个被构造成根据在受力部处接收到的来自物体的外力输出分别与垂直于基准平面的正交轴线方向和平行于基准平面的两个轴向方向对应的三个轴向方向的信号；控制单元，该控制单元被构造成判定信号中的每一个的值是否大于预定阈值，并且基于该判定的结果，计算从物体接收到的在正交轴线方向上的挤压力或绕正交轴线的力矩；和被构造成输出计算的结果的输出单元。

Sensor system, manipulator, method and procedure for calibrating sensor system

【技术实现步骤摘要】
传感器系统、机械手、用于校准传感器系统的方法和程序
本公开涉及一种传感器系统、一种机械手、一种用于校准传感器系统的方法和一种程序。
技术介绍
检测在多个轴向方向上的压力和绕多条轴线的力矩的运动感觉传感器的开发已经在进行中。此外，已经提出，通过使用多个这样的运动感觉传感器构造一种传感器系统并且将该传感器系统应用于机械手等。例如，日本未审专利申请特开第2011-158404号公开了一种物理量导出设备等，其能够导出关于在水平方向上作用在运动感觉传感器的接触构件上的物理量的信息。
技术实现思路
在通过使用这样的运动感觉传感器检测从物体施加的力的情况下，当施加的力超过安装的传感器系统能够检测到该力的范围时，即，当施加的力超过传感器系统的动态范围时，传感器系统无法正确检测施加的力。然而，为了扩展传感器系统的动态范围，必须改变运动感觉传感器的机械特性或采用在牺牲分辨率的情况下扩展动态范围的结构。每当传感器系统的动态范围改变时，传感器系统的设计者选择最佳的运动感觉传感器是麻烦的。此外，作为传感器系统的设计，采用牺牲分辨率来扩展动态范围的结构不是理想的。已经做出本公开以解决上述问题，并且本专利技术的目的是提供例如能够容易地扩展其动态范围同时防止或最小化检测所施加的力的分辨率降低的传感器系统。第一示例性方面是一种传感器系统，其包括：基板，所述基板具有基准平面；多个运动感觉传感器，所述多个运动感觉传感器被布置在基板上，所述多个运动感觉传感器中的每一个运动感觉传感器被构造成根据在受力部处接收到的来自物体的外力输出分别与垂直于基准平面的正交轴线方向和平行于基准平面的两个轴向方向对应的三个轴向方向的信号；控制单元，所述控制单元被构造成判定所述信号中的每一个信号的值是否大于预定阈值，并且基于所述判定的结果，计算从物体接收到的在正交轴线方向上的挤压力或绕正交轴线的力矩；以及输出单元，所述输出单元被构造成输出所述计算的结果。通过上述构造，传感器系统能够首先从从多个运动感觉传感器获取到的信号选择用于在正交轴线方向上的挤压力或绕正交轴线的力矩的计算的、用于计算的信号(下文中也称为计算信号)，并且然后计算该挤压力或该力矩。在上述传感器系统中，该多个运动感觉传感器可以是电容式传感器。以这种方式，传感器系统能够适当地计算挤压力或力矩。在上述传感器系统中，基板可以包括凸出部，所述凸出部包括平行于基准平面的顶表面，并且所述多个运动感觉传感器可以被分别布置在基准平面和顶表面上。以这种方式，能够扩展传感器系统的动态范围，同时防止或最小化分辨率的降低。在上述传感器系统中，凸出部优选地在正交轴线方向上是能压缩的。以这种方式，能够适当地扩展传感器系统的动态范围。传感器系统还可以包括接触部，所述接触部被紧密地连接到受力部并且包括接触表面，所述接触表面被构造成在物体被抓握时与该物体形成接触。所述多个运动感觉传感器可以包括第一运动感觉传感器和第二运动感觉传感器。从被紧密地连接到第一运动感觉传感器的受力部的接触部的接触表面到基准平面的高度可以大于从被紧密地连接到第二运动感觉传感器的受力部的接触部的接触表面到基准平面的高度。通过上述构造，可以提供一种能够容易地组装并且其动态范围能够容易地扩展的传感器系统。在上述传感器系统中，接触部可以在正交轴线方向上是能压缩的。以这种方式，能够适当地扩展传感器系统的动态范围。在上述传感器系统中，控制单元可以基于由多个运动感觉传感器中的至少一个运动感觉传感器输出的信号来执行计算，所述至少一个运动感觉传感器的与三个轴向方向对应的所有的信号都等于或小于阈值。以这种方式，可以执行更准确的计算。在传感器系统中，控制单元可以基于由多个运动感觉传感器中的至少一个运动感觉传感器输出的信号计算在正交轴线方向上的挤压力，在由多个运动感觉传感器输出的对应于正交轴线方向的信号中，所述至少一个运动感觉传感器已经输出不大于阈值的信号。以这种方式，可以更准确地计算挤压力。另一个示例性方面是一种机械手，其包括：多个抓握部，所述多个抓握部中的每个抓握部均包括基板和多个运动感觉传感器，所述抓握部被构造成抓握物体，抓握部被构造成抓握物体；驱动单元，所述驱动单元被构造成使多个抓握部朝向彼此移动以使得抓握部彼此相对；以及上述传感器系统中的任一种传感器系统。以这种方式，能够扩展机械手的动态范围，同时防止分辨率的降低。另一个示例性方面是一种用于校准传感器系统的方法，其包括：抓握用于校准的基准物体；控制机械手的姿势以使得基准平面变得平行于或垂直于重力方向；判定是否应对在受控姿势中由传感器系统输出的计算结果进行校准；以及基于所述判定来设定用于校准输出的校准值。以这种方式，可以容易地校准运动感觉传感器。另一个示例性方面是一种传感器系统校准程序，所述传感器系统校准程序用于使计算机执行用于校准传感器系统的方法，所述方法包括：抓握用于校准的基准物体；控制机械手的姿势以使得基准平面变得平行于或垂直于重力方向；判定是否应对在受控姿势中由传感器系统输出的计算结果进行校准；以及基于所述判定来设定用于校准输出的校准值。以这种方式，可以容易地校准运动感觉传感器。根据本公开，可以提供一种例如能够容易地扩展其动态范围同时防止或最小化检测所施加的力的分辨率的降低的传感器系统。从以下给出的详细描述和附图，将更全面地理解本公开的以上和其它目的、特征和优点，附图仅以示意的方式给出，并且因此不应视为限制本公开。附图说明图1是根据实施例的机械手的外观的透视图；图2示出抓握部的构造；图3示出抓握部的构造；图4是从z轴正侧观察的运动感觉传感器的分解透视图；图5是从xz平面观察的运动感觉传感器的截面视图；图6A是用于解释运动感觉传感器的移动部的移动的透视图；图6B是用于解释运动感觉传感器的移动部的移动的透视图；图6C是用于解释运动感觉传感器的移动部的移动的透视图；图7是用于解释运动感觉传感器的电容基于此改变的原理的透视图；图8是根据实施例的传感器系统的功能框图；图9是示出由传感器系统执行的过程的流程图；图10是示出机械手正在抓握物体的状态的外观的透视图；图11示出在z轴方向上的挤压力正被施加到第一指状部的状态的示例；图12示出在z轴方向上的挤压力正被施加到第一指状部的状态的另一个示例；图13是示出运动感觉传感器的信号和在z轴方向上的挤压力之间的关系的曲线图；图14是用于解释施加到运动感觉传感器的力矩的图；图15是示出对传感器系统进行校准的机械手的状态的外观的透视图；图16是用于解释第一指状部的细节的图；图17是由传感器系统执行的校准过程的流程图；图18是用于解释执行校准过程的机械手的图；图19是用于解释执行校准过程的机械手的图；图20是用于解释实施例的变型示例1的图；图21是用于解释实施例的变型示例2的图；图22是用于解释实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器系统，包括：/n基板，所述基板具有基准平面；/n多个运动感觉传感器，所述多个运动感觉传感器被布置在所述基板上，所述多个运动感觉传感器中的每一个运动感觉传感器被构造成根据在受力部处接收到的来自物体的外力输出分别与垂直于所述基准平面的正交轴线方向和平行于所述基准平面的两个轴向方向对应的三个轴向方向的信号；/n控制单元，所述控制单元被构造成判定所述信号中的每一个信号的值是否大于预定阈值，并且基于所述判定的结果，计算从所述物体接收到的在所述正交轴线方向上的挤压力或绕所述正交轴线的力矩；以及/n输出单元，所述输出单元被构造成输出所述计算的结果。/n

【技术特征摘要】
20180830 JP 2018-1613651.一种传感器系统，包括：
基板，所述基板具有基准平面；
多个运动感觉传感器，所述多个运动感觉传感器被布置在所述基板上，所述多个运动感觉传感器中的每一个运动感觉传感器被构造成根据在受力部处接收到的来自物体的外力输出分别与垂直于所述基准平面的正交轴线方向和平行于所述基准平面的两个轴向方向对应的三个轴向方向的信号；
控制单元，所述控制单元被构造成判定所述信号中的每一个信号的值是否大于预定阈值，并且基于所述判定的结果，计算从所述物体接收到的在所述正交轴线方向上的挤压力或绕所述正交轴线的力矩；以及
输出单元，所述输出单元被构造成输出所述计算的结果。


2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述多个运动感觉传感器是电容式传感器。


3.根据权利要求1或2所述的传感器系统，其中：
所述基板包括凸出部，所述凸出部包括平行于所述基准平面的顶表面，并且
所述多个运动感觉传感器被分别布置在所述基准平面和所述顶表面上。


4.根据权利要求3所述的传感器系统，其中，所述凸出部在所述正交轴线方向上是能压缩的。


5.根据权利要求1或2所述的传感器系统，还包括接触部，所述接触部被紧密地连接到所述受力部并且包括接触表面，所述接触表面被构造成在所述物体被抓握时与所述物体形成接触，其中：
所述多个运动感觉传感器包括第一运动感觉传感器和第二运动感觉传感器，并且
从被紧密地连接到所述第一运动感觉传感器的所述受力部的所述接触部的所述接触表面到所述基准平面的高度大于从被紧密地连接到所述第二运动感觉传感器的所述受力部的所述接触部的所述接触表面到所述基准平面的高度。


6.根据权利要求5所述的传感器系统，其中，所述接触部在所述正交轴线方向上是能...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山贵裕，藤吉基弘，畑良幸，大村义辉，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP