KR20160084030A - Hydraulic touch sensor for measuring a friction coefficient and a method for measuring the friction coefficient using the same - Google Patents
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Abstract
미끄럼 지수 계측이 가능한 유체형 촉각센서 및 이를 이용한 미끄럼 지수 계측 방법에서, 상기 유체형 촉각센서는 몸체부, 터치패드부, 측정부, 정보 처리부 및 계측부를 포함한다. 상기 몸체부는 내부에 수납공간을 형성한다. 상기 터치패드부는 상기 몸체부의 끝단에 고정되며, 대상물과 접촉하여 대상물의 형상에 따라 변형되는 터치패드를 포함한다. 상기 측정부는 상기 수납공간의 내부에 고정되어 상기 터치패드의 변형된 형상을 촬영한다. 상기 정보 처리부는 상기 측정부에서 촬영된 영상으로부터 상기 터치패드의 변형된 형상을 추출하고, 상기 터치패드에 인가되는 압력에 관한 정보를 입력받는다. 상기 계측부는 상기 정보 처리부로부터 제공받은 정보를 바탕으로, 상기 대상물과 상기 터치패드 사이의 미끄럼 지수를 계측한다. The fluid tactile sensor includes a body portion, a touch pad portion, a measurement portion, an information processing portion, and a measurement portion. The body portion forms a storage space therein. The touch pad unit includes a touch pad fixed to an end of the body and being deformed according to the shape of the object in contact with the object. The measuring unit is fixed inside the storage space to photograph a deformed shape of the touch pad. The information processing unit extracts a deformed shape of the touch pad from the image photographed by the measurement unit, and receives information on the pressure applied to the touch pad. The measuring unit measures a slip index between the object and the touch pad based on information provided from the information processing unit.
Description
본 발명은 미끄럼 지수 계측이 가능한 유체형 촉각센서 및 이를 이용한 미끄럼 지수 계측 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 대상물과의 접촉시 대상물과 유체형 촉각센서의 접촉부에서의 미끄럼 지수 계측이 가능한 유체형 촉각센서 및 이를 이용한 미끄럼 지수 계측 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid tactile sensor capable of measuring a sliding index and a method of measuring a sliding index using the same. More particularly, the present invention relates to a fluid tactile sensor capable of measuring a sliding index at a contact portion between an object and a fluid tactile sensor And a method of measuring a slip index using the same.
로봇이나 매니퓰레이터(manipulator)의 정밀제어를 위해서는 작업대상물과 로봇이나 매니퓰레이터 사이에 미끄럼 지수의 측정이 필요하며, 측정된 미끄럼 지수를 바탕으로 작업대상물의 파지를 위한 최적의 힘의 제어가 가능하게 된다. In order to precisely control a robot or a manipulator, it is necessary to measure the slip index between the workpiece and the robot or the manipulator, and it is possible to control the optimum force for grasping the workpiece based on the measured slip index.
일반적으로 이러한 로봇이나 매니퓰레이터의 끝단, 즉 엔드이펙터(end effector)에 3축 힘과 3축 모멘트를 포함한 6축력을 측정할 수 있는 측정센서가 설치되어, 상기 외력을 측정하고, 측정된 외력을 바탕으로 작업대상물과 로봇이나 매니퓰레이터 사이의 미끄럼 지수를 측정하게 된다. In general, a measurement sensor capable of measuring a six-axis force including a three-axis force and a three-axis moment is provided at an end of the robot or the manipulator, that is, an end effector. The external force is measured, The slip index between the workpiece and the robot or the manipulator is measured.
이러한 로봇이나 매니퓰레이터의 끝단의 6축력을 측정하기 위한 기술로, 대한민국 특허출원 제10-2011-0036967호에서는 로봇의 손가락 끝에 위치하여 6축력의 연산을 수행하는 연산처리부를 내장하여 스트레인 게이지의 개수를 줄이는 기술을 개시하고 있다. Korean Patent Application No. 10-2011-0036967 discloses a technology for measuring the six-axis force of the end of such a robot or a manipulator. In Korean Patent Application No. 10-2011-0036967, an arithmetic processing unit for performing a calculation of a six- And the like.
또한, 대한민국 특허출원 제10-2013-0046800호에서는 구면의 표면을 가지며 내부에 스트레인 게이지를 포함하여 접촉정보를 측정하는 기술을 개시하고 있다. Korean Patent Application No. 10-2013-0046800 discloses a technique for measuring contact information by having a spherical surface and including a strain gauge therein.
이와 같이, 현재까지 로봇이나 매니퓰레이터의 끝단에서의 접촉력 등을 측정하기 위해서 스트레인 게이지를 이용하는 기술이 보편적으로 개발되고 있다. As described above, techniques for using a strain gauge to measure the contact force at the end of a robot or a manipulator have been universally developed.
그러나, 최근 물건을 파지하기 위한 로봇의 개발에서, 인간의 손가락 등과 같은 부드러운 유연성 소재로 로봇의 파지부를 제작하는 기술적 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라, 유연성 소재로 물건을 파지하면서도 정확하고 세밀한 파지를 위한 미끄럼지수 계측 기술의 필요성이 요구되고 있다. However, recently, in the development of robots for gripping objects, there has been an increasing technical demand for manufacturing grip parts of robots using soft flexible materials such as human fingers. Accordingly, while grasping objects with a flexible material, There is a demand for a slip-index measuring technique for a sliding surface.
그럼에도, 종래의 스트레인 게이지 등의 측정센서를 이용한 미끄럼 지수 측정기술은 유연성 소재의 로봇의 파지부를 제작하는데 적용하기에는 기술적 한계가 있다. Nevertheless, there is a technical limitation in applying a slip index measuring technique using a conventional strain gauge or the like to the manufacture of a grip portion of a flexible material.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 보다 정확한 미끄럼 지수 계측이 가능한 유체형 촉각센서에 관한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a fluid tactile sensor capable of more accurate sliding index measurement.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 유체형 촉각센서를 이용한 미끄럼 지수 계측 방법에 관한 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of measuring a slip index using the fluid tactile sensor.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 유체형 촉각센서는 몸체부, 터치패드부, 측정부, 정보 처리부 및 계측부를 포함한다. 상기 몸체부는 내부에 수납공간을 형성한다. 상기 터치패드부는 상기 몸체부의 끝단에 고정되며, 대상물과 접촉하여 대상물의 형상에 따라 변형되는 터치패드를 포함한다. 상기 측정부는 상기 수납공간의 내부에 고정되어 상기 터치패드의 변형된 형상을 촬영한다. 상기 정보 처리부는 상기 측정부에서 촬영된 영상으로부터 상기 터치패드의 변형된 형상을 추출하고, 상기 터치패드에 인가되는 압력에 관한 정보를 입력받는다. 상기 계측부는 상기 정보 처리부로부터 제공받은 정보를 바탕으로, 상기 대상물과 상기 터치패드 사이의 미끄럼 지수를 계측한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a fluid tactile sensor including a body portion, a touch pad portion, a measurement portion, an information processing portion, and a measurement portion. The body portion forms a storage space therein. The touch pad unit includes a touch pad fixed to an end of the body and being deformed according to the shape of the object in contact with the object. The measuring unit is fixed inside the storage space to photograph a deformed shape of the touch pad. The information processing unit extracts a deformed shape of the touch pad from the image photographed by the measurement unit, and receives information on the pressure applied to the touch pad. The measuring unit measures a slip index between the object and the touch pad based on information provided from the information processing unit.
일 실시예에서, 대상물들의 종류에 따른 최적의 파지(把持)를 위한 미끄럼 지수 정보가 저장된 데이터 베이스, 및 상기 계측부에서 계측된 미끄럼 지수 및 상기 데이터 베이스의 최적의 미끄럼 지수를 비교하여, 상기 대상물의 파지를 위해 상기 몸체부의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, a database storing slip index information for an optimal grasp according to a kind of objects, and a slip index measured by the measurement unit and an optimal slip index of the database, And a control unit for controlling the movement of the body part for gripping.
일 실시예에서, 상기 계측부는, 상기 터치패드의 변형되는 형상으로부터 상기 대상물이 상기 터치패드에 접촉한 접촉면적을 계측하는 접촉면적 계측부, 및 상기 터치패드의 변형되는 형상 및 상기 터치패드에 인가되는 압력에 관한 정보로부터 상기 대상물의 접촉에 의해 상기 터치패드에 인가되는 수직력을 계측하는 수직력 계측부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the metering unit includes: a contact area measuring unit that measures a contact area of the object with respect to the touch pad from a deformed shape of the touch pad; And a vertical force measuring unit for measuring the vertical force applied to the touch pad by the contact of the object from the information about the pressure.
일 실시예에서, 상기 터치패드의 내부에는 유체가 채워지며, 상기 터치패드는 반구형 형상으로 외부로 돌출될 수 있다. In one embodiment, the interior of the touch pad is filled with fluid, and the touch pad may protrude outward in a hemispherical shape.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 미끄럼 지수 계측 방법은, According to another aspect of the present invention, there is provided a sliding index measuring method,
일 실시예에서, 상기 계측된 미끄럼 지수와, 기 저장된 최적의 미끄럼 지수를 비교하여, 상기 대상물의 파지(把持)를 위해 상기 대상물과의 접촉력을 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of comparing the measured slip index with the previously stored optimal slip index may further include changing the contact force with the object for grasping the object.
일 실시예에서, 상기 수직력을 계측하는 단계는, 상기 터치패드를 미소 면소로 분할하는 단계, 상기 분할된 각각의 미소 면소에서 힘 평형 방정식(force balance equation)을 적용하여 각 미소 면소에 작용하는 좌우, 상하 방향의 힘을 각각 산출하는 단계, 상기 각 미소 면소에 작용하는 좌우, 상하 방향의 힘으로부터 각 미소 면소에서의 X, Y, Z 축 방향의 힘을 산출하는 단계, 및 상기 각 미소 면소에서의 Z 축 방향의 힘을 합산하여 상기 터치패드 전체에 작용하는 수직력을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of measuring the normal force may include dividing the touch pad into a plurality of fine patterns, applying a force balance equation to each of the divided fine patterns, Calculating force in the vertical direction, calculating forces in the X, Y and Z axes at the respective fine surface areas from the left and right and upward and downward forces acting on the respective fine surface areas, And summing the forces in the Z-axis direction of the touch pad to calculate the normal force acting on the entire touch pad.
일 실시예에서, 상기 각 미소 면소에 작용하는 좌우, 상하 방향의 힘을 각각 산출하는 단계에서, In one embodiment, in the step of calculating the left and right vertical force acting on each fine face,
식 (2) Equation (2)
(Fl: 미소 면소에 작용하는 좌측방향 힘, Fr: 미소 면소에 작용하는 우측방향 힘, Fu: 미소 면소에 작용하는 상측방향 힘, Fd: 미소 면소에 작용하는 하측방향 힘, p: 미소 면소에 작용하는 압력, S: 미소 면소의 면적)(F l : leftward force acting on fine face, F r : rightward force acting on fine face, F u : upward force acting on fine face, F d : downward force acting on fine face, p : Pressure acting on fine cotton, S: area of fine cotton)
상기 식 (2)의 힘 평형 방정식을 적용할 수 있다. The force equilibrium equation of the above equation (2) can be applied.
일 실시예에서, 상기 미끄럼 지수를 계측하는 단계는, 상기 계측된 수직력을 상기 계측된 접촉면적으로 나누어 계측할 수 있다. In one embodiment, measuring the slip index can be performed by dividing the measured vertical force by the measured contact area.
본 발명의 실시예들에 의하면, 유체가 포함된 터치패드에 대상물이 접촉하는 경우, 터치패드의 변형된 형상 및 터치패드에 인가되는 압력을 바탕으로 터치패드와 대상물 사이의 미끄럼 지수를 계측할 수 있으므로, 종래에 스트레인 게이지 등을 이용한 별도의 계측 센서를 생략할 수 있어, 상대적으로 간단한 구조로 정확한 미끄럼 지수의 계측이 가능하다. According to embodiments of the present invention, when an object comes into contact with a touch pad including a fluid, the sliding index between the touch pad and the object can be measured based on the deformed shape of the touch pad and the pressure applied to the touch pad Therefore, it is possible to omit a separate measuring sensor using a strain gauge or the like in the past, and it is possible to accurately measure the slip index with a relatively simple structure.
또한, 계측된 미끄럼 지수와 기 저장된 참조 미끄럼 지수를 비교하여 최적의 파지를 위한 제어가 가능하므로, 최적의 힘으로 대상물을 파지할 수 있어, 대상물의 파손이나 미끄러짐 등을 방지할 수 있다. In addition, since the control for optimal gripping can be performed by comparing the measured slip index with the previously stored reference slip index, it is possible to grasp the object with the optimum force, and to prevent breakage or slip of the object.
특히, 상기 유체형 촉각센서는 상기 터치패드의 내부에 유체가 포함되고 상기 터치패드는 탄성재로 형성되므로, 실제 로봇이나 매니퓰레이터(manipulator)에 적용되는 경우 인간이 물건을 파지하는 것과 유사한 매커니즘의 구현이 가능하다. Particularly, since the fluid tactile sensor includes a fluid inside the touch pad and the touch pad is formed of an elastic material, when the touch sensor is applied to a robot or a manipulator, a mechanism similar to a human gripping object This is possible.
나아가, 상기 수직력의 계측에서, 상기 터치패드를 미소 면소로 분할한 후, 힘 평형 방정식을 통해 미소면소에 작용하는 힘을 통해 수직력을 산출하는 것으로, 종래에 터치패드의 끝단부에 edge marker 등의 마킹을 통한 측면 끝단부의 변위 계측을 수행하지 않고도, 터치패드에 작용하는 수직력을 산출할 수 있다. Further, in the measurement of the vertical force, the touchpad is divided into minute facets, and then the normal force is calculated through a force acting on the minute facet through the equilibrium equations. Conventionally, The vertical force acting on the touch pad can be calculated without performing the displacement measurement of the side end portion through the marking.
즉, 상기 터치패드의 끝단부에 작용하는 장력이나 힘의 정보를 측정하지 않으면서도, 전체 터치패드에 인가되는 압력, 터치패드의 형상 및 면적에 관한 정보만으로 터치패드가 대상물과 접촉함에 따라 터치패드에 인가되는 수직력의 산출이 가능하다. That is, without measuring tension or force information acting on the end portion of the touch pad, only the information about the pressure applied to the entire touch pad, the shape and area of the touch pad, It is possible to calculate the vertical force applied to the surface.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 미끄럼 지수 계측이 가능한 유체형 촉각센서를 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 유체형 촉각 센서를 이용한 미끄럼 지수 계측방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 도 1의 접촉면적 계측부에서 접촉 면적을 계측하는 상태를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 2의 수직력 계측부에서의 수직력 계측 단계를 도시한 흐름도이다.
도 5는 도 1의 유체형 촉각 센서에 대상물이 접촉하는 경우의 접촉력이 작용하는 상태를 도시한 모식도이다.
도 6은 도 4에서 터치패드를 미소 면소로 분할한 상태를 도시한 모식도이다.
도 7은 도 4에서 각 미소 면소에서의 평형 방정식을 도출하기 위한 모식도이다.
도 8은 XY 평면상에서 도 4의 각 미소 면소에 작용하는 힘을 도시한 모식도이다.
도 9는 XZ 평면상에서 도 4의 각 미소 면소에 작용하는 힘을 도시한 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing a fluid tactile sensor capable of measuring a sliding index according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of measuring a slip index using the fluid tactile sensor of FIG.
Fig. 3 is a plan view showing a state in which the contact area measuring unit of Fig. 1 measures the contact area. Fig.
4 is a flowchart showing a vertical force measuring step in the vertical force measuring unit of FIG.
Fig. 5 is a schematic diagram showing a state in which a contact force acts when an object contacts the fluid tactile sensor of Fig. 1. Fig.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which the touch pad is divided into minute facets in FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram for deriving the equilibrium equation at each fine surface in FIG.
Fig. 8 is a schematic diagram showing forces acting on the respective minute surface areas in Fig. 4 on the XY plane.
Fig. 9 is a schematic diagram showing forces acting on the respective minute surface areas of Fig. 4 on the XZ plane.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, the term "comprises" or "comprising ", etc. is intended to specify that there is a stated feature, figure, step, operation, component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 미끄럼 지수 계측이 가능한 유체형 촉각센서를 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 유체형 촉각 센서를 이용한 미끄럼 지수 계측방법을 도시한 흐름도이다. 도 3은 도 1의 접촉면적 계측부에서 접촉 면적을 계측하는 상태를 도시한 평면도이다. 1 is a schematic diagram showing a fluid tactile sensor capable of measuring a sliding index according to an embodiment of the present invention. 2 is a flowchart illustrating a method of measuring a slip index using the fluid tactile sensor of FIG. Fig. 3 is a plan view showing a state in which the contact area measuring unit of Fig. 1 measures the contact area. Fig.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 유체형 촉각센서(10)는 몸체부(100), 터치패드부(110), 측정부(130), 정보 처리부(140), 계측부(150), 제어부(160) 및 데이터 베이스(170)를 포함한다. 1 and 2, the fluid
상기 몸체부(100)는 예를 들어, 로봇의 손가락이나 매니퓰레이터(manipulator)의 끝단에 해당하는 것으로, 대상물(1)을 파지(把持)하기 위한 용도로 사용될 수 있다. The
상기 몸체부(100)의 내부에는 수납공간(101)이 형성되어, 상기 측정부(130)가 상기 수납공간(1)의 내부로 위치한다. A
상기 터치패드부(110)는 플레이트부(111) 및 터치패드(112)를 포함하며, 상기 몸체부(100)의 하부에 고정된다. 상기 플레이트부(111)는 상기 몸체부(100)의 수납공간(1)과 상기 터치패드(112)를 구분하며, 상기 터치패드(112)의 내부에는 유체가 봉입된다. The touch pad unit 110 includes a
상기 터치패드(112)는 소정의 탄성력을 가지는 재질로 형성되며, 내부에 유체가 봉입된 상태이므로, 외면에 대상물(1)이 접촉하는 경우 상기 터치패드(112)의 형상은 변형된다. Since the
특히, 상기 터치패드(112)의 내부에 유체가 채워져 있으며 반구형으로 외부로 돌출된 형상을 가지므로, 상기 터치패드(112)는 상기 유체에 의해 외측 방향으로 압력을 받는 상태이다. 따라서, 상기 외면에 대상물(1)이 접촉하여 상기 유체가 외부로 작용하는 압력보다 큰 압력을 받는 경우 상기 터치패드(112)는 형상이 변형된다. Particularly, since the interior of the
상기 측정부(130)는 상기 터치패드(112)의 변형된 형상을 촬영하며, 이를 위해 한 쌍의 카메라들(131, 132)이 상기 터치패드(112)를 향하도록 배치된다. 이 경우, 상기 측정부(130)는 하나의 카메라만 포함할 수도 있으며, 한 쌍의 카메라를 포함하는 경우 스테레오 방식으로 상기 터치패드(112)의 변형된 형상을 촬영할 수 있다. The
이와 같이, 상기 측정부(130)에서 촬영된 상기 터치패드의 변형된 형상에 관한 정보는 상기 정보 처리부(140)로 제공되어 촬영 데이터가 처리되어, 상기 터치패드의 변형된 형상이 추출된다. The information about the deformed shape of the touch pad captured by the measuring
한편, 상기 플레이트부(111)는 상기 몸체부(100)와 상기 터치패드(112) 사이의 경계를 형성하면서, 상기 터치패드(112)가 상기 대상물(1)과 접촉하여 상기 대상물(1)로부터 소정의 압력을 인가받는 경우, 상기 터치패드(112)에 인가되는 압력을 측정한다. 이를 위해, 상기 플레이트부(111)는 별도의 압력 측정 센서가 구비될 수도 있다. The
상기 플레이트부(111)에서 측정된 상기 터치패드(112)에 인가되는 압력에 관한 정보는 상기 정보 처리부(140)로 제공되어, 상기 정보 처리부(140)에서 정확한 압력 정보를 추출한다. Information about the pressure applied to the
즉, 상기 정보 처리부(140)는 상기 측정부(130)에서 측정된 상기 터치패드(112)의 변형된 형상에 관한 정보 및 상기 플레이트부(111)에서 측정된 압력에 관한 정보를 처리하고, 이렇게 처리된 터치패드의 형상 및 압력에 관한 정보는 상기 계측부(150)로 입력된다(단계 S10).That is, the
상기 계측부(150)는 접촉면적 계측부(151) 및 수직력 계측부(152)를 포함하여, 상기 정보 처리부(140)로부터 입력된 터치패드의 형상 및 압력에 관한 정보를 바탕으로 접촉면적 및 수직력을 계측한다(단계 S20 및 S30). The measuring
구체적으로, 도 3을 동시에 참조하면, 상기 대상물(1)이 상기 터치패드(112)와 접촉하는 경우, 상기 측정부(130)에서 상기 터치패드(112)의 변형된 형상을 촬영하면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 대상물(1)과 상기 터치패드(112)가 서로 접촉한 영역(S)은 변형되어 표시된다. 3, when the
따라서, 상기 접촉면적 계측부(151)는 상기 정보 처리부(140)로부터 도 3에 도시된 바와 같이 처리된 영상 데이터를 제공받아, 상기 접촉 영역(S)의 면적을 계측한다(단계 S20).Accordingly, the contact
또한, 상기 수직력 계측부(152)는 상기 정보 처리부(140)로부터 상기 터치패드의 형상 및 압력에 관한 정보를 바탕으로 상기 대상물(1)의 접촉에 의해 상기 터치패드(112)에 인가되는 수직력을 계측한다(단계 S30). 이 경우, 상기 수직력 계측부(152)에서 수직력을 계측하는 구체적인 방법에 대하여는 후술되는 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한다. The vertical
이 후, 상기 계측부(150)는 상기 접촉면적 및 상기 수직력의 계측 결과를 바탕으로, 상기 대상물(1)과 상기 터치패드(112) 사이의 미끄럼 지수를 계측한다(단계 S40). Thereafter, the measuring
이 경우, 상기 미끄럼 지수는, 상기 접촉면적을 상기 수직력으로 나눈 값으로 정의될 수 있다. In this case, the slip index may be defined as a value obtained by dividing the contact area by the vertical force.
이와 같이, 상기 계측부(150)에서 계측된 미끄럼 지수에 관한 정보는, 상기 제어부(160)로 제공되며, 상기 제어부(160)는 상기 대상물(1)이 상기 터치패드(112)에 접촉한 상태에서의 실제 미끄럼 지수에 관한 정보를 획득하게 된다. In this way, the information about the slip index measured by the measuring
한편, 본 실시예에서는, 상기 데이터 베이스(170)에 대상물들의 종류에 따른 최적의 파지(把持)를 위한 미끄럼 지수 정보가 저장될 수 있다. 즉, 상기 대상물(1)은 재질이나 형상 등에 따라 다양하게 구별될 수 있으며, 각각의 대상물의 종류에 따라 최적의 파지를 위한 최적의 미끄럼 지수 정보가 상기 데이터 베이스(170)에 저장될 수 있다. Meanwhile, in the present embodiment, slip index information for optimal grip according to the type of objects can be stored in the
예를 들어, 유리 재질의 컵, 종이 재질의 컵, 고무 재질의 컵 등 재질에 따라 최적의 미끄럼 지수 정보가 저장될 수 있으며, 크기에 따라 또는 형상에 따라서도 최적의 미끄럼 지수 정보가 저장될 수 있다. For example, the optimum slip index information can be stored according to materials such as a glass-made cup, a paper-made cup, and a rubber-made cup, and optimal slip index information can be stored depending on the size or shape have.
따라서, 파지 등의 대상이 되는 상기 대상물(1)의 종류에 따라 상기 데이터 베이스(170)로부터 파지를 위한 최적의 미끄럼 지수 정보를 제공받으면, 상기 제어부(160)는 상기 계측부(150)에 의해 실제 접촉된 상태의 미끄럼 지수 정보와 비교하여, 상기 대상물(1)과의 접촉력을 제어 또는 변경한다(단계 S50). Therefore, when the optimal slip index information for gripping is received from the
즉, 상기 제어부(160)는 상기 대상물(1)과의 접촉 상태를 제어하여, 상기 데이터 베이스(170)에서 제공된 최적의 미끄럼 지수와 실제 계측된 미끄럼 지수가 동일하도록 한다. 이에 따라, 상기 유체형 촉각센서(10)는 최적의 힘으로 상기 대상물(1)을 파지할 수 있게 된다. That is, the
예를 들어, 상기 제어부(160)는 상기 몸체부(100)를 상기 대상물(1) 방향으로 이동시키거나 상기 대상물(1)로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜, 상기 대상물(1)과의 접촉면적 또는 수직력을 변경시키며 최적의 미끄럼 지수를 유지하도록 제어할 수 있다. For example, the
이하에서는, 상기 수직력 계측부(152)에 의해, 상기 터치패드(112)에 작용하는 수직력, 즉 Z 방향으로 작용하는 힘의 총합력을 산출하는 방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of calculating the total resultant force of the normal force acting on the
도 4는 도 2의 수직력 계측부에서의 수직력 계측 단계를 도시한 흐름도이다. 도 5는 도 1의 유체형 촉각 센서에 대상물이 접촉하는 경우의 접촉력이 작용하는 상태를 도시한 모식도이다. 도 6은 도 4에서 터치패드를 미소 면소로 분할한 상태를 도시한 모식도이다. 도 7은 도 4에서 각 미소 면소에서의 평형 방정식을 도출하기 위한 모식도이다. 도 8은 XY 평면상에서 도 4의 각 미소 면소에 작용하는 힘을 도시한 모식도이다. 도 9는 XZ 평면상에서 도 4의 각 미소 면소에 작용하는 힘을 도시한 모식도이다. 4 is a flowchart showing a vertical force measuring step in the vertical force measuring unit of FIG. Fig. 5 is a schematic diagram showing a state in which a contact force acts when an object contacts the fluid tactile sensor of Fig. 1. Fig. FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which the touch pad is divided into minute facets in FIG. FIG. 7 is a schematic diagram for deriving the equilibrium equation at each fine surface in FIG. Fig. 8 is a schematic diagram showing forces acting on the respective minute surface areas in Fig. 4 on the XY plane. Fig. 9 is a schematic diagram showing forces acting on the respective minute surface areas of Fig. 4 on the XZ plane.
도 4 및 도 5를 참조하면, 우선, 상기 수직력의 계측을 위해, 상기 터치패드(112)의 수평한 바닥부(base), 즉 상기 플레이트부(111)와 접촉하는 부분에 대하여, 상기 대상물(1)에 의해 상기 유체가 상기 터치패드의 바닥부에 인가되는 압력(p)과 상기 터치패드(112)의 모서리부에 인가되는 힘의 총합이 상기 터치패드(112)의 바닥부(base)에 인가되는 힘(Fbase)으로 정의되며, 이를 힘 평형 방정식(force balance equation)으로 표현하면 하기 식 (1)과 같다. 4 and 5, for the measurement of the vertical force, a horizontal base of the
식 (1) Equation (1)
우선, 상기 수직력의 계측 단계(S30)에서는, 도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 터치패드(112)를 도 6에 도시된 바와 같이 미소면소로 분할한다(단계 S31). 이 경우, Z축 방향으로 m개의 라인으로 상기 터치패드(112)를 분할하는 경우, 상기 분할된 미소면소에 대하여 Z축 방향의 모든 미소면소에 대한 힘(F1, F2, F3, ..., Fm-2, Fm-1, Fm)을 합하면 상기 터치패드(112)에 작용하는 Z축 방향의 합력, 즉 수직력을 산출할 수 있다. 4 and 6, in step S30, the
이와 같이 분할된 상기 터치패드(112)의 임의의 미소면소는 도 7에 도시된다. An arbitrary minute surface area of the
이 후, 도 4 및 도 7을 참조하면, 상기 미소면소들 각각에 대하여 힘 평형 방정식을 적용하여 Fr, Fl, Fu, Fd를 각각 산출한다(단계 S32). Referring to FIGS. 4 and 7, F r , F l , F u and F d are respectively calculated by applying a force equilibrium equation to each of the fine patterns (step S 32).
이 경우, Fr, Fl, Fu, Fd은 각각 상기 미소면소에 작용하는 우측(right)방향의 힘, 좌측(left)방향의 힘, 상부(upper)방향의 힘, 하부(lower)방향의 힘을 의미하며, 상기 미소면소의 면적은 S, 상기 미소면소에 작용하는 압력은 P로 표현된다. In this case, F r , F l , F u , and F d are forces in the right direction, force in the left direction, force in the upper direction, Direction, the area of the fine pattern area is represented by S, and the pressure acting on the fine pattern area is represented by P.
즉, 하기 식 (1)의 힘 평형 방정식을 상기 미소면소에 적용하면 하기 식 (2)와 같이 기술된다. That is, when the force equilibrium equation of the following equation (1) is applied to the micro face, it is described as the following equation (2).
식 (2) Equation (2)
도 8은, 임의의 XY 평면에서 미소면소를 도시한 것이고, 상기 임의의 미소면소에 대하여 XY 평면상에서 힘 평형 방정식을 기술하면 상기 식 (2)는 하기 식 (3) 및 식 (4)와 같이 표현할 수 있다. Fig. 8 is a diagram showing a micro pattern on an arbitrary XY plane. When the force equilibrium equation is described on an XY plane with respect to the arbitrary fine pattern, the equation (2) can be expressed by the following equations (3) and Can be expressed.
이 때, (i, j)cell은 힘 평형 방정식이 적용되는 해당 미소 면소이며 (i, j+1)cell 또는 (i, j-1)cell은 (i, j)cell에 인접한 미소면소로 정의된다. 이에 따라, θxy(i,j)는 XY평면상의 해당 미소면소 (i, j)cell의 일 끝단의 접선방향과 X축과 이루는 각으로 정의되고, θxy(i,j+1)은 XY평면상의 (i, j)cell에 인접한 (i, j+1)cell의 일 끝단의 접선방향과 X축이 이루는 각으로 정의된다. In this case, (i, j) cell is a corresponding micro-scale to which the equilibrium equations are applied, and (i, j + 1) do. Accordingly, θ xy (i, j) is the XY plane corresponding smile myeonso (i, j) of one end of the cell is defined as a tangential direction and the X axis and the angle, θ xy (i, j + 1) are XY on the Is defined as the angle formed by the tangential direction of one end of the (i, j + 1) cell adjacent to the (i, j) cell on the plane and the X axis.
식 (3) Equation (3)
식 (4) Equation (4)
또한, 도 9는, 임의의 XZ평면에서 미소면소를 도시한 것이고, 상기 임의의 미소면소에 대하여 XZ 평면상에서 힘 평형 방정식을 기술하면 상기 식 (2)는 하기 식 (5)와 같이 표현할 수 있다. Fig. 9 is a diagram showing a micro pattern on an arbitrary XZ plane. When a force equilibrium equation is described on an XZ plane with respect to the arbitrary fine pattern, the above equation (2) can be expressed by the following equation (5) .
마찬가지로, θz(i,j)는 XZ평면상의 해당 미소면소 (i, j)cell의 일 끝단의 접선방향과 X축과 이루는 각으로 정의되고, θz(i,j+1)은 XZ평면상의 (i, j)cell에 인접한 (i, j+1)cell의 일 끝단의 접선방향과 X축이 이루는 각으로 정의된다. Similarly, θ z (i, j) is defined as an angle formed by the tangential direction of one end of the corresponding fine surface (i, j) cell on the XZ plane and the X axis , Is defined as the angle formed by the tangential direction of one end of the (i, j + 1) cell adjacent to the (i, j) cell of the phase and the X axis.
식 (5) Equation (5)
상기 식 (3), 식 (4) 및 식 (5)를 각각 X축, Y축 및 Z축 성분으로 보다 구체적으로 표현하면 하기 식 (6), 식 (7) 및 식 (8)로 나타내진다. Expressions (6), (7), and (8) below are expressed more specifically as the X-axis, Y-axis, and Z- .
식 (6) Equation (6)
식 (7) Equation (7)
식 (8) Equation (8)
이 때, Sx는 해당 미소면소의 X축 방향의 면적, Sy는 해당 미소면소의 Y축 방향의 면적, Sz는 해당 미소면소의 Z축 방향의 면적에 해당된다. In this case, S x corresponds to the area in the X-axis direction of the corresponding micro face, S y corresponds to the area in the Y-axis direction of the corresponding micro face, and S z corresponds to the area in the Z axis direction of the corresponding micro face.
나아가, 상기 식 (6)은 해당 미소면소가 XY평면에서 제1 및 제2 사분면에 해당되면 식 (9)로, 해당 미소면소가 XY평면에서 제3 및 제4 사분면에 해당되면 식 (10)으로 수정된다. (9), and if the corresponding fine pattern is in the third and fourth quadrants in the XY plane, the equation (6) .
식 (9) Equation (9)
식 (10) Equation (10)
마찬가지로, 식 (7)은 해당 미소면소가 XY평면에서 제1 및 제4 사분면에 해당되면 식 (11)로, 해당 미소면소가 XY평면에서 제2 및 제3 사분면에 해당되면 식 (12)로 수정된다. Equation (7) can be expressed as Equation (11) if the corresponding fine surface is in the first and fourth quadrants in the XY plane, and Equation (12) is obtained if the corresponding fine surface is in the second and third quadrants in the XY plane. Is modified.
식 (11) Equation (11)
식 (12) Equation (12)
나아가, 식 (8)의 해당 미소면소에서의 Z축 방향의 성분은 방향성을 고려하여 식 (13)으로 수정되며, 추가로 식 (14)와 같은 Fr, Fl, Fu, Fd들 사이의 추가식이 도출된다. Further, the component in the Z-axis direction at the corresponding fine surface of the equation (8) is corrected to the equation (13) in consideration of the directionality, and further, F r , F l , F u , F d Lt; / RTI >
식 (13) Equation (13)
식 (14) Equation (14)
이상과 같이, 상기 식 (9) 내지 식 (14)를 이용하여, 해당 미소면소 (i, j)cell에서의 Fr, Fl, Fu, Fd들을 산출할 수 있다. 즉, 해당 미소면소에 작용하는 4방향의 힘을 모두 산출할 수 있다. As described above, F r , F l , F u , and F d in the corresponding small surface area (i, j) cell can be calculated using the above equations (9) to (14). That is, it is possible to calculate all of the forces in the four directions acting on the fine surface.
이와 같이, 해당 미소면소에 작용하는 4방향의 힘 Fr, Fl, Fu, Fd들을 산출한 후, 상기 미소면소를 중심으로 한 4방향의 힘 Fr, Fl, Fu, Fd들을 X축, Y축 및 Z축 방향으로 변환한 Fx, Fy, Fz를 해당 미소면소에 대하여 산출한다(단계 S33). After calculating the forces F r , F l , F u , and F d in the four directions acting on the fine surface as described above, the force F r , F l , F u , F F x , F y , and F z obtained by converting ds into the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions are calculated for the corresponding small facet (step S33).
이 후, 각각의 미소면소에서 산출된 Z축 방향의 힘인 Fz를 모두 합산하면(단계 S34), Z축 방향으로 상기 터치패드(112)에 작용하는 힘, 즉 수직력을 계측할 수 있다. Thereafter, all of the forces F z in the Z-axis direction calculated at the respective fine face areas are summed (step S34), and the force acting on the
이와 같이, 본 실시예에서는 상기 터치패드(112)에 edge marker 등의 마커를 사용하여 상기 터치 패드(112) 측면의 변위를 계측하거나, 상기 터치 패드(112) 측면에 작용하는 힘에 관한 정보를 입력받지 않은 상태에서, 단순히 상기 터치 패드(112)의 변형된 형상, 상기 터치 패드(112)에 작용하는 압력에 관한 정보를 바탕으로, 상기 터치 패드(112)를 미소 면소로 분할하는 것으로 상기 터치패드(112)에 작용하는 수직력을 산출할 수 있다. As described above, in this embodiment, a marker such as an edge marker is used for the
이와 같이, 산출된 수직력에 관한 정보를 바탕으로, 상기 계측부(150)는 미끄럼 지수를 계측하여, 상기 제어부(160)로 관련 정보를 제공하게 된다. In this way, based on the information on the calculated vertical force, the measuring
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 유체가 포함된 터치패드에 대상물이 접촉하는 경우, 터치패드의 변형된 형상 및 터치패드에 인가되는 압력을 바탕으로 터치패드와 대상물 사이의 미끄럼 지수를 계측할 수 있으므로, 종래에 스트레인 게이지 등을 이용한 별도의 계측 센서를 생략할 수 있어, 상대적으로 간단한 구조로 정확한 미끄럼 지수의 계측이 가능하다. According to this embodiment, when the object comes into contact with the touch pad including the fluid, the sliding index between the touch pad and the object can be measured based on the deformed shape of the touch pad and the pressure applied to the touch pad Therefore, it is possible to omit a separate measuring sensor using a strain gauge or the like in the past, and it is possible to accurately measure the slip index with a relatively simple structure.
또한, 계측된 미끄럼 지수와 기 저장된 참조 미끄럼 지수를 비교하여 최적의 파지를 위한 제어가 가능하므로, 최적의 힘으로 대상물을 파지할 수 있어, 대상물의 파손이나 미끄러짐 등을 방지할 수 있다. In addition, since the control for optimal gripping can be performed by comparing the measured slip index with the previously stored reference slip index, it is possible to grasp the object with the optimum force, and to prevent breakage or slip of the object.
특히, 상기 유체형 촉각센서는 상기 터치패드의 내부에 유체가 포함되고 상기 터치패드는 탄성재로 형성되므로, 실제 로봇이나 매니퓰레이터(manipulator)에 적용되는 경우 인간이 물건을 파지하는 것과 유사한 매커니즘의 구현이 가능하다. Particularly, since the fluid tactile sensor includes a fluid inside the touch pad and the touch pad is formed of an elastic material, when the touch sensor is applied to a robot or a manipulator, a mechanism similar to a human gripping object This is possible.
나아가, 상기 수직력의 계측에서, 상기 터치패드를 미소 면소로 분할한 후, 힘 평형 방정식을 통해 미소면소에 작용하는 힘을 통해 수직력을 산출하는 것으로, 종래에 터치패드의 끝단부에 edge marker 등의 마킹을 통한 측면 끝단부의 변위 계측을 수행하지 않고도, 터치패드에 작용하는 수직력을 산출할 수 있다. Further, in the measurement of the vertical force, the touchpad is divided into minute facets, and then the normal force is calculated through a force acting on the minute facet through the equilibrium equations. Conventionally, The vertical force acting on the touch pad can be calculated without performing the displacement measurement of the side end portion through the marking.
즉, 상기 터치패드의 끝단부에 작용하는 장력이나 힘의 정보를 측정하지 않으면서도, 전체 터치패드에 인가되는 압력, 터치패드의 형상 및 면적에 관한 정보만으로 터치패드가 대상물과 접촉함에 따라 터치패드에 인가되는 수직력의 산출이 가능하다. That is, without measuring tension or force information acting on the end portion of the touch pad, only the information about the pressure applied to the entire touch pad, the shape and area of the touch pad, It is possible to calculate the vertical force applied to the surface.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.
본 발명에 따른 미끄럼 지수 계측이 가능한 유체형 촉각센서 및 이를 이용한 미끄럼 지수 계측 방법은 손가락으로 물건을 파지하는 로봇 등에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다. The fluid tactile sensor capable of measuring the slip index according to the present invention and the slip index measuring method using the fluid tactile sensor have industrial applicability that can be used for robots that hold objects with their fingers.
10 : 유체형 촉각센서
1 : 대상물
100 : 몸체부
110 : 터치패드부
111 : 플레이트부
112 : 터치패드
130 : 측정부
140 : 영상 처리부
150 : 산출부
151 : 정보 입력부
152 : 연산부10: fluid tactile sensor 1: object
100: body part 110: touch pad part
111: plate portion 112: touch pad
130: measuring unit 140: image processing unit
150: Calculator 151: Information input unit
152:
Claims (9)
상기 몸체부의 끝단에 고정되며, 대상물과 접촉하여 대상물의 형상에 따라 변형되는 터치패드를 포함하는 터치패드부;
상기 수납공간의 내부에 고정되어 상기 터치패드의 변형된 형상을 촬영하는 측정부;
상기 측정부에서 촬영된 영상으로부터 상기 터치패드의 변형된 형상을 추출하고, 상기 터치패드에 인가되는 압력에 관한 정보를 입력받는 정보 처리부; 및
상기 정보 처리부로부터 제공받은 정보를 바탕으로, 상기 대상물과 상기 터치패드 사이의 미끄럼 지수를 계측하는 계측부를 포함하는 유체형 촉각센서. A body portion forming a storage space therein;
A touch pad portion fixed to an end of the body portion and including a touch pad which is in contact with an object and is deformed according to the shape of the object;
A measurement unit fixed inside the storage space to capture a deformed shape of the touch pad;
An information processing unit for extracting a deformed shape of the touch pad from the image photographed by the measuring unit and inputting information about a pressure applied to the touch pad; And
And a measuring unit for measuring a slip index between the object and the touch pad based on information provided from the information processing unit.
대상물들의 종류에 따른 최적의 파지(把持)를 위한 미끄럼 지수 정보가 저장된 데이터 베이스; 및
상기 계측부에서 계측된 미끄럼 지수 및 상기 데이터 베이스의 최적의 미끄럼 지수를 비교하여, 상기 대상물의 파지를 위해 상기 몸체부의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 유체형 촉각센서. The method according to claim 1,
A database storing slip index information for optimal grasping according to the types of objects; And
And a control unit for comparing the slip index measured by the measuring unit and the optimal slip index of the database to control the movement of the body for gripping the object.
상기 터치패드의 변형되는 형상으로부터 상기 대상물이 상기 터치패드에 접촉한 접촉면적을 계측하는 접촉면적 계측부; 및
상기 터치패드의 변형되는 형상 및 상기 터치패드에 인가되는 압력에 관한 정보로부터 상기 대상물의 접촉에 의해 상기 터치패드에 인가되는 수직력을 계측하는 수직력 계측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체형 촉각센서. The apparatus according to claim 1,
A contact area measuring unit for measuring a contact area of the object with the touch pad from a deformed shape of the touch pad; And
And a vertical force measuring unit for measuring the vertical force applied to the touch pad by the contact of the object, based on the information about the deformed shape of the touch pad and the pressure applied to the touch pad.
상기 터치패드의 내부에는 유체가 채워지며, 상기 터치패드는 반구형 형상으로 외부로 돌출된 것을 특징으로 하는 유체형 촉각센서. The method according to claim 1,
Wherein a fluid is filled in the inside of the touch pad, and the touch pad protrudes outward in a hemispherical shape.
상기 터치패드의 형상에 관한 정보를 바탕으로, 상기 대상물이 상기 터치패드에 접촉한 접촉면적을 계측하는 단계;
상기 터치패드의 변형되는 형상 및 상기 터치패드에 인가되는 압력에 관한 정보를 바탕으로, 상기 대상물의 접촉에 의해 상기 터치패드에 인가되는 수직력을 계측하는 단계; 및
상기 접촉면적 및 상기 수직력을 바탕으로 상기 대상물과 상기 터치패드 사이의 미끄럼 지수를 계측하는 단계를 포함하는 미끄럼 지수 계측 방법. Inputting information about a shape of a touch pad deformed in contact with an object and a pressure applied to the touch pad in contact with the object;
Measuring a contact area where the object contacts the touch pad based on information about the shape of the touch pad;
Measuring a vertical force applied to the touch pad by the contact of the object based on the shape of the touch pad and the pressure applied to the touch pad; And
Measuring a slip index between the object and the touch pad based on the contact area and the vertical force.
상기 계측된 미끄럼 지수와, 기 저장된 최적의 미끄럼 지수를 비교하여, 상기 대상물의 파지(把持)를 위해 상기 대상물과의 접촉력을 변경하는 단계를 더 포함하는 미끄럼 지수 계측 방법. 6. The method of claim 5,
And comparing the measured slip index with a previously stored optimal slip index to change the contact force with the object for grasping the object.
상기 터치패드를 미소 면소로 분할하는 단계;
상기 분할된 각각의 미소 면소에서 힘 평형 방정식(force balance equation)을 적용하여 각 미소 면소에 작용하는 좌우, 상하 방향의 힘을 각각 산출하는 단계;
상기 각 미소 면소에 작용하는 좌우, 상하 방향의 힘으로부터 각 미소 면소에서의 X, Y, Z 축 방향의 힘을 산출하는 단계; 및
상기 각 미소 면소에서의 Z 축 방향의 힘을 합산하여 상기 터치패드 전체에 작용하는 수직력을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 지수 계측 방법. 7. The method of claim 6, wherein the measuring the vertical force comprises:
Dividing the touch pad into minute facets;
A force balance equation is applied to each of the subdivided areas to thereby calculate left and right and upward and downward forces acting on the respective minute facets;
Calculating force in the X, Y, and Z axial directions at the respective fine surface areas from the lateral force and the vertical force acting on each of the fine surface areas; And
Calculating a vertical force acting on the entirety of the touch pad by summing the forces in the Z-axis direction at the respective fine surface areas.
식 (2)
(Fl: 미소 면소에 작용하는 좌측방향 힘, Fr: 미소 면소에 작용하는 우측방향 힘, Fu: 미소 면소에 작용하는 상측방향 힘, Fd: 미소 면소에 작용하는 하측방향 힘, p: 미소 면소에 작용하는 압력, S: 미소 면소의 면적)
상기 식 (2)의 힘 평형 방정식을 적용하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 지수 계측 방법. 8. The method according to claim 7, wherein, in the step of calculating left and right and upward and downward forces acting on the respective minute facets,
Equation (2)
(F l : leftward force acting on fine face, F r : rightward force acting on fine face, F u : upward force acting on fine face, F d : downward force acting on fine face, p : Pressure acting on fine cotton, S: area of fine cotton)
Wherein the force equilibrium equation of the formula (2) is applied.
상기 계측된 수직력을 상기 계측된 접촉면적으로 나누어 계측하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 지수 계측 방법. 7. The method of claim 6, wherein measuring the slip index comprises:
And measuring the vertical force by dividing the measured vertical force by the measured contact area.
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KR20190014953A (en) * | 2017-08-04 | 2019-02-13 | 한국해양대학교 산학협력단 | Non-contact haptic sensing system on imaging |
KR102464787B1 (en) * | 2022-07-21 | 2022-11-07 | 성균관대학교산학협력단 | Touch-pressure sensor apparatus of robot fingertip |
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2015
- 2015-01-05 KR KR1020150000422A patent/KR20160084030A/en active Search and Examination
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