[發(fā)明專(zhuān)利]傳感器裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710569932.1
• 申請(qǐng)日: 2017-07-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107621322B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佐藤和宏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 發(fā)那科株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): G01L5/00
• 分類(lèi)號(hào): G01L5/00;G01L25/00;G05B19/048
• 代理公司: 11243 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 范勝杰;曹鑫<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=

本發(fā)明涉及一種傳感器裝置(10)，該傳感器裝置(10)具備：多個(gè)系統(tǒng)(S)，其具有傳感器元件(12)、根據(jù)傳感器元件(12)檢測(cè)出的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算附加給檢測(cè)對(duì)象的預(yù)先決定的軸方向的力以及力矩中的至少一方的值作為第一值的計(jì)算部(20)；以及異常判斷部(22)，其比較多個(gè)系統(tǒng)(S)的各個(gè)計(jì)算部(20)計(jì)算出的第一值，當(dāng)其差在預(yù)定量以上時(shí)，判斷為有異常。并且，多個(gè)系統(tǒng)(S)的至少一個(gè)系統(tǒng)(S)的計(jì)算部(20)根據(jù)多個(gè)系統(tǒng)(S)的各個(gè)傳感器元件(12)檢測(cè)出的多個(gè)檢測(cè)信號(hào)，計(jì)算附加給檢測(cè)對(duì)象的軸方向的力以及力矩中的至少一方的值作為第二值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檢測(cè)施加給檢測(cè)對(duì)象的外力以及力矩中的至少一方的傳感器裝置。

背景技術(shù)

作為用于檢測(cè)施加給機(jī)器人等檢測(cè)對(duì)象的外力或力矩等的單元，有應(yīng)變計(jì)式傳感器和靜電容量式傳感器等。靜電容量式傳感器在生產(chǎn)性和成本方面優(yōu)于應(yīng)變計(jì)式傳感器，但是靜電容量值的變化相對(duì)于力不為線性，因此會(huì)有檢測(cè)精度低的問(wèn)題。

以下，簡(jiǎn)單說(shuō)明靜電容量式傳感器的檢測(cè)原理。如果附加外力，則根據(jù)外力在設(shè)置了構(gòu)成靜電容量式傳感器的電極對(duì)(2個(gè)電極)的外殼上產(chǎn)生應(yīng)變，電極對(duì)的距離(電極間的距離)對(duì)應(yīng)于應(yīng)變而發(fā)生變化。靜電容量值(檢測(cè)值)根據(jù)電極間的距離而變化，因此通過(guò)測(cè)量該檢測(cè)值能夠計(jì)算施加給檢測(cè)對(duì)象的外力或力矩。

這里，外力與設(shè)置了電極對(duì)的外殼的應(yīng)變之間的關(guān)系為線性，設(shè)置了電極對(duì)的外殼的應(yīng)變與電極間的距離之間的關(guān)系也成為線性，但是電極間的距離與檢測(cè)值(靜電容量值)之間的關(guān)系為非線性。若構(gòu)成電極對(duì)的2個(gè)電極平行，并且電極間的距離與電極面積相比足夠小，則靜電容量值相對(duì)于電極間的距離成為反比例的關(guān)系。另一方面，在2個(gè)電極不平行而傾斜時(shí)等不滿(mǎn)足平行電容器的條件的情況下，不能夠通過(guò)反比例的關(guān)系簡(jiǎn)單地進(jìn)行表現(xiàn)。

一般，作為根據(jù)測(cè)量到的值求出外力以及力矩等的方法，有以下方法，即假設(shè)表示檢測(cè)出的檢測(cè)值與附加給檢測(cè)對(duì)象的外力以及力矩之間的關(guān)系的模型函數(shù)，使用該模型函數(shù)根據(jù)檢測(cè)值求出外力以及力矩。通過(guò)包括1個(gè)以上的未知參數(shù)的函數(shù)來(lái)表現(xiàn)該模型函數(shù)。

以下，舉例說(shuō)明作為一般模型函數(shù)之一的一次多項(xiàng)式的模型函數(shù)。作為具體例子，考慮以下情況，通過(guò)6個(gè)傳感器元件(靜電電容式傳感器元件)檢測(cè)外力以及力矩，根據(jù)6個(gè)傳感器元件的檢測(cè)值求出6個(gè)軸方向的外力以及力矩。

如果用6維向量表示6個(gè)傳感器元件的檢測(cè)值，則成為以下所示的式(1)。另外，如果用6維向量表示求出的外力以及力矩，則成為以下所示的式(2)。

v＝[v₁,…,v₆]^T···(1)

f＝[f₁,…,f₆]^T···(2)

在如式(3)所示那樣通過(guò)6×6的矩陣表現(xiàn)未知的參數(shù)時(shí)，能夠通過(guò)式(4)表示針對(duì)外力以及力矩的模型函數(shù)。

f＝C·v···(4)

為了決定通過(guò)式(3)表示的矩陣C的各個(gè)參數(shù)的值，將多個(gè)模式(1、……、N)的力以及力矩賦予檢測(cè)對(duì)象，取得傳感器元件檢測(cè)出的值。所取得的多個(gè)數(shù)據(jù)為(f_i，v_i)。其中，設(shè)i＝1、……、N。根據(jù)所取得的多個(gè)數(shù)據(jù)(f_i，v_i)決定矩陣C的各個(gè)參數(shù)的值。一般，按照平方誤差的最小化等預(yù)先決定的基準(zhǔn)來(lái)決定矩陣C的各個(gè)參數(shù)。例如，在通過(guò)平方誤差的最小化決定各個(gè)參數(shù)時(shí)，決定矩陣C的各個(gè)參數(shù)，使得下述所示的式(5)的cm為最小。