專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)式觸覺(jué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，特別是涉及機(jī)械手用的觸覺(jué)式傳感器等的觸覺(jué)傳感器。
背景技術(shù)：
在考慮通過(guò)觸覺(jué)傳感器感覺(jué)接觸面的接觸狀態(tài)時(shí)，施加在各接觸面的各點(diǎn)的力是具有大小和方向的三個(gè)分量的矢量。將所述矢量用圖10的座標(biāo)系表示為f(x、y)。但因?yàn)閒是矢量，所以實(shí)際在各點(diǎn)上具有x、y、z三個(gè)分量。在明示地表示各個(gè)成分的場(chǎng)合下，表示為f(x、y)＝[fx(x、y)、fy(x、y)、fz(x、y)]。
因?yàn)榱Ψ植荚诟鹘佑|點(diǎn)上具有三個(gè)分量，所以為了通過(guò)觸覺(jué)傳感器再構(gòu)成接觸面的力分布而至少對(duì)接觸面的各點(diǎn)必需得到三個(gè)自由度以上的信息。然而實(shí)際上使用的許多面形接觸傳感器，象例如用導(dǎo)電性橡膠的場(chǎng)合那樣，在接觸面的各點(diǎn)上至多只能得到一個(gè)自由度的信息。因此，即使知道大致的力的施加情況及其分布，也很難判別所述力是否對(duì)例如表面垂直或是否水平地施加。這是因?yàn)閷?duì)要知道的信息的量只得到1/3信息。
另外作為具體的傳感手段光學(xué)式觸覺(jué)傳感器近年來(lái)正在引人注目。在這種方式中不使用象過(guò)去那樣的直接測(cè)應(yīng)力的機(jī)械元件(壓電元件)，傳感器本體由透明的彈性體和使光學(xué)的行為隨著作用在所述彈性體內(nèi)部的某種力而變化的標(biāo)記制成。然后想要通過(guò)用CCD元件等攝像系統(tǒng)對(duì)標(biāo)記的行為進(jìn)行攝像推定接觸面的狀態(tài)。作為其優(yōu)點(diǎn)可以舉出隨著近年攝像元件的進(jìn)步，可以構(gòu)成比機(jī)械的傳感器穩(wěn)定得多、高密度的觸覺(jué)傳感器這一點(diǎn)。然而在所述方式中，在許多場(chǎng)合下，所述信息是上下位移量或壓力，不能解決上述信息量的缺漏問(wèn)題?，F(xiàn)有的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器也同樣只不過(guò)是只引出一種信息(一元的信息)的器件。
本發(fā)明是要解決所述現(xiàn)有的觸覺(jué)式傳感器的不合適的情況的方案，其目的是提供一種通過(guò)把利用顏色即光譜的多通道的傳感引入到光學(xué)式觸覺(jué)傳感器上能在面的各點(diǎn)上得到多自由度的信息的觸覺(jué)傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決所述課題的方案，是一種包括觸覺(jué)部和攝像手段的光學(xué)式觸覺(jué)式檢測(cè)器，所述觸覺(jué)部由透明彈性體和設(shè)置在所述彈性體內(nèi)的多個(gè)標(biāo)記群構(gòu)成，各標(biāo)記群由各自的有色標(biāo)記構(gòu)成，構(gòu)成不同的標(biāo)記群的標(biāo)記的每組的顏色互相不同，具有能用所述攝影手段對(duì)在物體接觸在所述彈性體上時(shí)的所述有色標(biāo)記的動(dòng)作進(jìn)行攝影的構(gòu)成。通過(guò)對(duì)所述有色的標(biāo)記的行為進(jìn)行攝影觀測(cè)在物體接觸在所述彈性體上時(shí)的所述有色標(biāo)記的位移、變形和傾斜中的至少一個(gè)以上。從接觸對(duì)象接觸在傳感器上時(shí)的有色標(biāo)記的信息檢測(cè)出透明彈性體內(nèi)部的變形信息、和在進(jìn)一步根據(jù)所述變形信息計(jì)算出的接觸對(duì)象的形狀和接觸界面(包含彈性體的面，接觸對(duì)象的面兩者)等上作用的力的信息。按照本發(fā)明，能通過(guò)這個(gè)“色區(qū)分”的簡(jiǎn)單方法個(gè)別地采集多種信息，同時(shí)能用光學(xué)式得到多種觸覺(jué)信息。另外，按照本發(fā)明，通過(guò)“色區(qū)分”收集比未未知數(shù)的數(shù)目多的獨(dú)立觀測(cè)值，因穩(wěn)定地解決逆問(wèn)題，而可以在推定力矢量后再構(gòu)筑力矢量。
有色標(biāo)記被攝像手段(一個(gè)優(yōu)選的例是CCD攝像機(jī))攝影后進(jìn)行圖像處理。例如通過(guò)比較物體接觸時(shí)與接觸前的狀態(tài)(在透明體上沒(méi)有外力作用的狀態(tài))的圖像，檢測(cè)標(biāo)記的移動(dòng)量?；蛘咴诔r(shí)(在透明彈性體上沒(méi)有外力作用的狀態(tài))預(yù)先在不能識(shí)別標(biāo)記那樣的配設(shè)狀態(tài)將標(biāo)記埋設(shè)在透明彈性體中，根據(jù)在物體接觸在透明彈性體上時(shí)隨著在各標(biāo)記存在位置周?chē)淖冃萎a(chǎn)生的標(biāo)記的位移、變形、傾斜來(lái)認(rèn)識(shí)標(biāo)記，根據(jù)觀察有色標(biāo)記檢測(cè)出信息。
所述攝影手段的一個(gè)優(yōu)選的方式是配置與所述透明彈性體的物體接觸的側(cè)的相反側(cè)的位置上。另外，在具有互相不同的顏色的多個(gè)有色標(biāo)記的場(chǎng)合下，最好通過(guò)選擇某個(gè)有色標(biāo)記個(gè)別捕捉盡量經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行最好處理。有色標(biāo)記的選擇通過(guò)用例如濾色器進(jìn)行。
按照一個(gè)優(yōu)選的方式，在所述透明彈性體內(nèi)埋設(shè)多個(gè)標(biāo)記群，各標(biāo)記群分別由多個(gè)標(biāo)記構(gòu)成，構(gòu)成不同的標(biāo)記群的標(biāo)記顏色互相不同，并且所述標(biāo)記群具有互相不同的空間排列。作為所述不同空間的排列的例子可以舉出在所述彈性體的壁厚內(nèi)配設(shè)成層疊狀的多個(gè)標(biāo)記群或互相交錯(cuò)配設(shè)的多個(gè)標(biāo)記群。通過(guò)這樣做，使得到的圖像變成業(yè)已進(jìn)行某種信息處理(例如提供某種二維信息處理的)的狀態(tài)。關(guān)于它們的優(yōu)選方式將在實(shí)施例欄中詳細(xì)描述。
對(duì)有色標(biāo)記的形狀沒(méi)有特別的限制，如果舉出優(yōu)選的例子，則可以考慮球狀，圓筒狀，圓柱狀，帶片狀，平面形狀等。關(guān)于這些形狀的優(yōu)選方式將在實(shí)施方式欄中詳細(xì)描述。


圖1是與本發(fā)明有關(guān)的傳感器裝置的原理圖。
圖2是與第一實(shí)施方式有關(guān)的傳感器的原理圖。
圖3是表示與第一實(shí)施方式有關(guān)的傳感器的制造工序的圖。
圖4是與第二實(shí)施方式有關(guān)的傳感器的原理圖。
圖5是例示在與第二實(shí)施方式有關(guān)的傳感器中接觸時(shí)得到的象的圖。
圖6是表示與第二實(shí)施方式有關(guān)的傳感器的制造工藝的圖。
圖7是與第三實(shí)施方式有關(guān)的傳感器的原理圖。
圖8是表示與第三實(shí)施方式的傳感器制造工藝的圖。
圖9是與第五實(shí)施方式有關(guān)的傳感器的原理圖。
圖10是表示在觸覺(jué)傳感器與接觸對(duì)象之間產(chǎn)生的力矢量分布的圖。
圖11是表示用標(biāo)記移動(dòng)測(cè)定的光學(xué)式觸覺(jué)檢測(cè)器的圖。
圖12是表示在沿垂直方向按壓一點(diǎn)的場(chǎng)合下再構(gòu)筑的力矢量分布的圖。
圖13是在沿水平方向按壓一點(diǎn)的場(chǎng)合下再構(gòu)筑的力矢量分布的圖。
圖14是表示在按壓二點(diǎn)的場(chǎng)合下再構(gòu)筑的力矢量分布的圖。
圖15是從橫方向看與第四實(shí)施方式有關(guān)的階梯方式的圖。
圖16是通過(guò)從圖15中所示的彈性體的上面的觀測(cè)得到的圖像，其中(a)示出正常狀態(tài)，b示出了在接觸面上施加水平力的場(chǎng)合，c示出了在接觸面上施加垂直力的場(chǎng)合。
圖17示出了棱錐形狀的底面，朝向同一方向的三組面分別著紅、綠和青色，在從上部觀察的場(chǎng)合各色混合成白色。
圖18示出了傾角不同的各面的著色的圖。
圖19是表示利用具有方向性的光源觀測(cè)被白色面散射光的場(chǎng)合的圖。
圖20是表示具有階梯狀的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器和導(dǎo)光路膜的組合的傳感器的圖。
圖21是表示施加導(dǎo)光路上的力和由所述力使階梯面與導(dǎo)光路的接觸變化，并觀測(cè)的圖像變化的狀態(tài)的圖。
具體實(shí)施例方式
下面說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)成。圖1是與本發(fā)明有關(guān)的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器裝置的原理圖，傳感器裝置包括由透光性彈性材料組成的透明彈性體1，在透明彈性體1的內(nèi)部埋設(shè)有色標(biāo)記2，由透明彈性體1和有色標(biāo)記2構(gòu)成觸覺(jué)部。傳感器裝置具有當(dāng)物體3接觸在透明體1時(shí)能引起設(shè)置在透明彈性體1的內(nèi)部的有色標(biāo)記2移動(dòng)或變形的構(gòu)成。傳感器裝置還包括作為攝像手段的攝像機(jī)4和光源5。光學(xué)式攝像機(jī)4隔著透明彈性體1位于與物體3所接觸的一側(cè)的相反側(cè)定位配置，以便能用攝像機(jī)4對(duì)標(biāo)記的變移、變形進(jìn)行攝像。光源5也可以用光導(dǎo)管(光纖)的光源。
透明彈性體1最好是由硅橡膠構(gòu)成，但也可由其它橡膠和彈性材料等其它彈性部件構(gòu)成。標(biāo)記優(yōu)選的是由彈性部件構(gòu)成，更優(yōu)選的是由與透明體相同的材料構(gòu)成，在一個(gè)優(yōu)選的方式中，由在硅橡膠上加色素的部件構(gòu)成。因?yàn)椴辉试S標(biāo)記防礙彈性體的變形，所以標(biāo)記也由彈性部件(最好具有與彈性相同彈性系數(shù)的彈性部件)構(gòu)成。并且只要標(biāo)記是在不阻礙彈性本體變形的限度上十分微小的部件，則對(duì)標(biāo)記的材料沒(méi)有特別限定。并且也可是彈性體的部分所構(gòu)成標(biāo)記的部件。
在本發(fā)明中，使許多光學(xué)的標(biāo)記在透明彈性體1中分布，隨著物體接觸在彈性體上引起的彈性體1的變形，通過(guò)攝像機(jī)對(duì)在標(biāo)記上發(fā)生位移和變形和傾斜的情況進(jìn)行攝影來(lái)檢測(cè)接觸對(duì)象的信息和由接觸引起的彈性體內(nèi)部的位移、變形的信息。
作為攝影手段的攝像機(jī)是數(shù)字式攝像機(jī)即把圖像數(shù)據(jù)變成電信號(hào)輸出的攝像機(jī)，在一個(gè)優(yōu)選的例中是CCD攝像機(jī)。但與本發(fā)明有關(guān)的攝像手段不限定于CCD攝像機(jī)，也可以用例如C-MOS式圖像傳感器的數(shù)字式攝像機(jī)。另外，通過(guò)顏色識(shí)別有色標(biāo)記識(shí)別提高本發(fā)明的傳感器的智能的最重要的方式之一，最好將濾色器搭載在攝像元件上。并且在攝像元件上沒(méi)有濾色器的情況下(只能對(duì)這時(shí)的光強(qiáng)度即黑白圖像進(jìn)行攝像)，作為組裝在傳感器內(nèi)部的光源，如果只考慮把具有內(nèi)包含在標(biāo)記反射的顏色矢量中的光譜的參量分類(lèi)，則因?yàn)樵谑垢鞴庠窗l(fā)光時(shí)拍攝的圖像只捕捉來(lái)自對(duì)應(yīng)的發(fā)光，所以與攝像元件的濾色器進(jìn)行相同的動(dòng)作。如果具體地說(shuō)明上述的情況，則考慮用紅、綠、青三種顏色作為標(biāo)記時(shí)，為了個(gè)別捕捉這些顏色而有下述二種方法(1)用攝像元件的濾色器分開(kāi)(這時(shí)如果看攝像機(jī)的RGB輸出，則個(gè)別地對(duì)其各色按原樣攝影)的方法，(2)攝像元件只捕捉光的強(qiáng)度，考慮用紅、綠、青作光源(在使發(fā)紅光時(shí)只有從紅的標(biāo)記反射光，其它二種的光標(biāo)記因吸收光，結(jié)果攝像機(jī)只捕捉紅標(biāo)記。如果也對(duì)綠、青色進(jìn)行時(shí)間分割標(biāo)記，則得到與(1)等同的信息)的方法。另外，在此所謂紅、青、綠這三種顏色只不過(guò)是簡(jiǎn)單地例示，實(shí)際上顏色光譜是無(wú)限的，標(biāo)記的“顏色”(確切地說(shuō)反射光譜)如果是彼此獨(dú)立的，則理論上可以無(wú)限地選擇。
本發(fā)明的典型的方式在于通過(guò)在各標(biāo)記上附著各自不同的顏色使攝影的圖像具有多維或多個(gè)自由度的信息。下面描述的實(shí)施例是把在標(biāo)記存在位置附近的位移和變形變換成圖像信息的例子。
本發(fā)明以用有色標(biāo)記為特征，但在本發(fā)明中主要有兩個(gè)區(qū)分方式。一個(gè)是標(biāo)記本身的竅門(mén)少，但通過(guò)在PC上進(jìn)行處理得到的圖像便能得到彈性體的變形信息，是所謂的圖像處理方式，下述的第一實(shí)施方式與此相當(dāng)。另一個(gè)是使標(biāo)記本身具有智能，得到的圖像業(yè)已變成某種彈性信息，是所謂智能資料的方式，下述的第二、第三、第四和第五實(shí)施方式與此相當(dāng)。
第一實(shí)施方式是使球狀標(biāo)記沿深度方向并列。如圖2所示那樣，利用顏色區(qū)分的球狀微細(xì)物作為標(biāo)記，使其按色別分成數(shù)層分布。例如如分成RGB(紅、綠、青)，則通過(guò)攝像機(jī)的濾色器將顏色逐層分離后進(jìn)行捕捉是容易的。在圖中，在從彈性體1的物體3所接觸的面開(kāi)始的第一淺的部分(遠(yuǎn)離攝像機(jī)一側(cè))中埋設(shè)由紅色的微細(xì)狀標(biāo)記構(gòu)成的標(biāo)記群2A、在比埋設(shè)有標(biāo)記的層更深的部分中埋設(shè)由綠色微細(xì)球狀標(biāo)記構(gòu)成的標(biāo)記群2B，又在比埋設(shè)有標(biāo)記2B的層更深的部分中(靠近攝像機(jī)一側(cè))埋設(shè)青色微細(xì)球狀標(biāo)記2C。在圖2中，攝像機(jī)未示出，但攝像機(jī)3與物體3所接觸的面的相反側(cè)的面相對(duì)地配設(shè)。
形成各層的球狀標(biāo)記最好不沿著層的方向(在圖中上下方向)互相重合，通過(guò)例如使形成各層的球狀標(biāo)記以某種程度的密度隨機(jī)分布可以得到這種狀態(tài)。因?yàn)槿绻麡?biāo)記能雜散地定位則各個(gè)圖像是空間的自相關(guān)極小的圖像(所謂二值化的白色噪聲(白噪聲)圖像)，所以通過(guò)比較物體接觸時(shí)與接觸前的圖像可以求出在各地點(diǎn)的圖像移動(dòng)量。具體地說(shuō)，通過(guò)事先攝影的圖像接觸后的圖像的相關(guān)計(jì)算來(lái)檢測(cè)出各點(diǎn)的移動(dòng)矢量。為了進(jìn)行上述的檢測(cè)，標(biāo)記最好是使攝像的象素是1×1以上，10×10以下的程度的尺寸。
通過(guò)設(shè)置在彈性1不同的深度上提供不同的顏色可以測(cè)定個(gè)別深度的水平移動(dòng)量。另外，最好使各層中的標(biāo)記的存在密度越靠近上層(從物體所接觸的面遠(yuǎn)離側(cè))即越靠近攝像機(jī)部分越小，因?yàn)榈谝簧蠈拥臉?biāo)記有隱蔽下層的傾向，這對(duì)圖像處理不是希望的，第二因?yàn)樯蠈舆h(yuǎn)離接觸表面，所以位移的空間頻率低，因此為了計(jì)算而不需要高密度的標(biāo)記。
攝像機(jī)最好是應(yīng)所述用在整個(gè)深度中合焦的針孔攝像機(jī)或焦點(diǎn)深度深的象機(jī)，但如果用帶焦點(diǎn)深度淺的攝像機(jī)時(shí)最好使最下層合焦，因?yàn)槿缟纤瞿菢樱蠈拥奈灰埔蚩臻g頻率低而捕捉所述位移不需要高分辨率，即使使最下層合焦，上層中的引線污點(diǎn)也不會(huì)因此而對(duì)圖像處理產(chǎn)生影響。
下面就在包括圖11中所示的二層標(biāo)記的傳感器中的根據(jù)標(biāo)記的移動(dòng)測(cè)定的矢量的再構(gòu)成及其結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。將多個(gè)著色的小球(標(biāo)記)埋入彈性體中，通過(guò)CCD攝像機(jī)攝影測(cè)定各點(diǎn)的移動(dòng)。因?yàn)檫@時(shí)測(cè)定的移動(dòng)是水平移動(dòng)，所以具有x、y兩個(gè)分量。因此就能從各標(biāo)記得到兩個(gè)自由度的信息。能得到移動(dòng)矢量的最終的面分布。如上述那樣，力矢量在各點(diǎn)具有三個(gè)分量，所以僅在對(duì)上述那樣的面的兩個(gè)分量的傳感器而言，在構(gòu)成力矢量是不充分的。可是在此當(dāng)如圖11所示那樣再準(zhǔn)備一層標(biāo)記時(shí)，可以再得到一組移動(dòng)矢量分布。為了能獨(dú)立地檢測(cè)在最終面的各點(diǎn)上四個(gè)移動(dòng)分量，而可以由此再構(gòu)成三個(gè)分量的表面力矢量分布。通過(guò)將各自不同的顏色著色在埋入在這些個(gè)別層中的標(biāo)記群上，使各標(biāo)記群從攝影的圖像中分開(kāi)，可以分別計(jì)算各個(gè)移動(dòng)矢量。標(biāo)記可以是例如微細(xì)的白噪聲(白色噪聲)，也可以是直徑數(shù)μ的球。在此次試作中標(biāo)記使用直徑1mm左右的球，因此可能產(chǎn)生下層的標(biāo)記被上層遮蔽這樣的問(wèn)題。為了防止這類(lèi)問(wèn)題發(fā)生而將各層的標(biāo)記配置在不互相重合的位置上。
圖12至圖14是實(shí)驗(yàn)結(jié)果再構(gòu)成的矢量。圖12是向垂直方向按壓接觸面的中心一點(diǎn)的場(chǎng)合，圖13是向水平方向按壓同一點(diǎn)的場(chǎng)合。這兩個(gè)結(jié)果表明，作用在至少一點(diǎn)的力的力能夠作為矢量再構(gòu)成。圖14是以二點(diǎn)按壓接觸面的場(chǎng)合，所述結(jié)果表明可以再構(gòu)成面接觸的力分布。本方式的原理簡(jiǎn)單而制作容易，但因?yàn)閳D像按其原樣變成觸覺(jué)信息，所以必需通過(guò)從圖像中計(jì)算求出水平移動(dòng)矢量。然而隨著近年的計(jì)算機(jī)的進(jìn)步，計(jì)算負(fù)擔(dān)基本上可以消除，實(shí)際上在上述例中，從圖像攝影到求出力矢量分布所需的時(shí)間在100ms以下(使用PentiumIII800MHz的PC的場(chǎng)合)，這個(gè)時(shí)間大致與作為對(duì)象的接觸面的面積成比例。
下面說(shuō)明與第一實(shí)施方式有關(guān)的傳感器的優(yōu)選的一個(gè)制造工藝。(1)首先制作混入有有色微細(xì)球狀標(biāo)記的各層。這時(shí)因?yàn)闃?biāo)記對(duì)傳感器本體的變形沒(méi)有影響，所以最好通過(guò)把色素加在與本體同樣的彈性體中來(lái)制作，但也可以由彈性特性相同的其它材料構(gòu)成標(biāo)記。另外，如果判斷為因標(biāo)記的尺寸非常小而能略去其對(duì)傳感器本體的變形的影響，則也可以用這樣的材料。標(biāo)記的形狀是球狀，這時(shí)制成的層的厚度最好是與標(biāo)記的直徑相等。從而能保證同一色的標(biāo)記存在在同一深度上。(2)接著層疊各標(biāo)記層10A(標(biāo)記分布的單位體和透明層10B)(沒(méi)有標(biāo)記的單位彈性體)。雖然在彈性體本身有自粘接性的場(chǎng)合，可以把透明層作為粘接材料使用，但也可以通過(guò)對(duì)另外用的彈性體的影響小的透明的粘接材料粘接。在圖中示出了三個(gè)標(biāo)記層10A，但如上所述那樣，標(biāo)記的分布密度從上層向下層(即從靠近攝像機(jī)側(cè)向遠(yuǎn)側(cè)逐漸變高。另外下述的標(biāo)記的尺寸作為全部的應(yīng)用受必需的分辨率支配，作為應(yīng)用例當(dāng)考慮作為機(jī)械手的觸覺(jué)傳感器使用的場(chǎng)合，則所述球狀標(biāo)記的直徑在一個(gè)例中為0.1mm～0.2mm左右。
下面參照?qǐng)D4和圖5說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式，在第二實(shí)施方式中，標(biāo)記是具有微小斷面的極細(xì)的圓筒體或極細(xì)的圓柱體，在圖示的標(biāo)記中，標(biāo)記在透明彈性體的厚度內(nèi)埋設(shè)成垂直狀。標(biāo)記沿著連接與接觸在彈性體上的物體和攝像機(jī)的假想線延伸出。在彈性體2中通過(guò)在規(guī)定的深度并列設(shè)置大量的標(biāo)記構(gòu)成標(biāo)記群，標(biāo)記群在不同的深度上配設(shè)成三層。
在圖示的標(biāo)記中，在從彈性體1的物體3所接觸的面開(kāi)始第一淺的部分上埋設(shè)由紅色的極細(xì)圓筒狀標(biāo)記構(gòu)成的標(biāo)記群20A，在比埋設(shè)有標(biāo)記群20A的層更深的部分上埋設(shè)由綠色的極細(xì)圓筒狀標(biāo)記構(gòu)成的標(biāo)記群20B，并在比埋設(shè)有標(biāo)記群20B的層更深的部分上埋設(shè)由青色的極細(xì)圓筒狀標(biāo)記構(gòu)成的標(biāo)記群20C。
在圖4中攝像機(jī)未示出，但攝像機(jī)與物體3所接觸的面相反的面對(duì)置地配設(shè)。這樣，三層標(biāo)記群按顏色分成各自不同的顏色，在圖示的例子中，根據(jù)青、綠、紅區(qū)分顏色，但標(biāo)記的顏色不受這個(gè)限定，只要顏色能識(shí)別，顏色就不限定。另外，構(gòu)成埋設(shè)在各層中的標(biāo)記群20A、20B、20C的各標(biāo)記最好在各層間(在上下方向)不互相重合。
因?yàn)闃?gòu)成標(biāo)記群的標(biāo)記具有微小斷面，所以正常時(shí)在從在圖中配置在上側(cè)的攝像機(jī)看時(shí)什么也看不見(jiàn)。當(dāng)隨著與對(duì)象物的接觸而在標(biāo)記的位置發(fā)生剪切變形時(shí)，由于與此成比例地傾斜，而從上方看時(shí)，在彈性體上好象看到突然著色。
在實(shí)施方式中，因?yàn)闃?biāo)記群深度方向分色排列，所以根據(jù)所述深度的剪切變形著色。理想的是例如在單純地將物體按壓彈性體上時(shí)，觀測(cè)以接觸點(diǎn)為中心的彩虹模樣(圖5)。這表明剪切變形隨著深度變化，如例如下述那樣，可以通過(guò)分開(kāi)作用在接觸面上的應(yīng)力的垂直方向分量和水平方向分量分別檢測(cè)。在過(guò)去的觸覺(jué)傳感器中只是在接觸面上的力只在垂直方向作用的假定下計(jì)算出，但在所述傳感器的場(chǎng)合下，因?yàn)榇怪睉?yīng)力和水平應(yīng)力隨著向彈性體的深度方向傳播而剪切變形的衰減的方式不同，所以通過(guò)看剪切變形的深度方向變化可以分開(kāi)檢測(cè)這兩種應(yīng)力。
另外，在接觸面正在振動(dòng)的場(chǎng)合，隨著其振動(dòng)狀態(tài)的不同(象建筑物那樣振動(dòng))，而在彈性體的內(nèi)部產(chǎn)生振動(dòng)的節(jié)和腹。這時(shí)因?yàn)楣?jié)部分的標(biāo)記受到最大的剪接變形而產(chǎn)生很大傾斜。因此通過(guò)觀察圖像可以檢測(cè)彈性體內(nèi)的振動(dòng)方式，并檢測(cè)振動(dòng)的頻率。
下面說(shuō)明與第二實(shí)施方式的傳感器的制造工藝。圖6是傳感器的制造工藝的一例。首先將有色標(biāo)記的原液放入在底部開(kāi)有大量微孔的容器內(nèi)，通過(guò)在凝固前擠壓出制作高與直徑比大的圓筒。另外極細(xì)的標(biāo)記斷面的直徑作為一個(gè)例子是0.1mm～0.5mm，長(zhǎng)度作為一個(gè)例子是直徑的10倍至100倍左右。將所制作的圓筒物放入固化前的透明彈性體原液中。最好使這些工藝一體化在彈性體原液中擠壓出標(biāo)記。并且在固化后切成適當(dāng)?shù)暮穸鹊谋∑⑵渲饌€(gè)制作成彼此具有不同顏色的標(biāo)記。通過(guò)粘接成多層構(gòu)成傳感器。
下面參照?qǐng)D7說(shuō)明與本發(fā)明第三實(shí)施方式有關(guān)的第三實(shí)施方式。用非常薄的帶片(例如0.001mn左右)作為標(biāo)記，通過(guò)使它們形成大量平行排列形成標(biāo)記群。并且使分色的其它標(biāo)記群與所述標(biāo)記群排列成不同的角度。雖然在圖中的標(biāo)記群中，作為優(yōu)選的一種方式，是使二個(gè)標(biāo)記群200A(由多并列設(shè)置多個(gè)的紅色薄壁帶片組成的標(biāo)記群)、200B(由并列設(shè)置多個(gè)的青色薄壁帶片組成的標(biāo)記群的各自的標(biāo)記互相正交地排列，但多個(gè)標(biāo)記群的空間配設(shè)關(guān)系不受其限定。并且分別由不同的顏色形成各標(biāo)記的帶片的里面。
帶片標(biāo)記埋設(shè)在具有規(guī)定厚度的長(zhǎng)方體狀的透明彈性體1的厚度內(nèi)。帶片標(biāo)記相對(duì)彈性體1的物體所接觸的面延伸出成鉛直狀，攝像機(jī)與物體3所接觸的面相反側(cè)對(duì)置地配置。因?yàn)閹瑯?biāo)記非常薄，平常在從上面(從攝像機(jī))看時(shí)什么也看不見(jiàn)。當(dāng)由于與對(duì)物體的接觸而在標(biāo)記位置上產(chǎn)生剪切變形時(shí)，標(biāo)記與所述變形成比例地傾斜，與第一實(shí)施方式同樣，在透明彈性體上好像看到突然著色。
另外，因?yàn)樗鰳?biāo)記通過(guò)改變方向分色排列，所以發(fā)生的顏色已包含變形的方向分量信息，例如在圖的例子中，在向x方向變形時(shí)發(fā)色成紅色上發(fā)色，發(fā)生與其90°不同的變形的部分發(fā)色成青色。在很多場(chǎng)合下因混合而看成中間色，如果看到攝像機(jī)的RGB輸出的R和B，則所述的R和B按原樣變成為剪切變形的x、y分量。在作為機(jī)械手的重要的基本動(dòng)作之一的把持(為了不使正在把持的對(duì)象不落下而繼續(xù)把持)的任務(wù)中，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)是否看到剪切變形作用在某個(gè)方向來(lái)推定在接觸面上發(fā)生的摩擦力，所以可期待該方向的應(yīng)用。
另外，不限于從正上方觀察，也可以考慮成若干角度的斜向觀察。這時(shí)因?yàn)橹珜訌某跏嘉恢脙A斜而觀察到顏色?？梢酝ㄟ^(guò)偏心設(shè)置著色層，可以回避零點(diǎn)(著色層是垂直的，處在完全無(wú)色的狀態(tài))。也就是說(shuō)，因?yàn)橹挥^察著色層的單面，所以沒(méi)有必要在表面和里面上分別著色。另外，通過(guò)層疊圖7所示的著色層構(gòu)成傳感器也可以。
圖8是與第三實(shí)施方式有關(guān)的傳感器制造法的一例。(1)層疊透明彈性體和有色的彈性體。在試作階段中各個(gè)厚度是透明彈性體1mm，色層0.01mm，但為了機(jī)械手等的實(shí)用，而最好是使透明彈性體為0.1mm，色層為0.001mm左右。在與層疊方向垂直的方向切開(kāi)(2)(1)中的層疊體。切開(kāi)的厚度最好與上述透明彈性體的厚度相同。(3)使已切開(kāi)的各薄片已著色與(1)不同色的彈性體安裝后粘接。因?yàn)樵诠柘鹉z上含有自粘接性成分，所以如使用硅橡膠，粘接容易，但也可以用其它用途的粘接層。(4)再沿著與兩個(gè)互相正交的層(上述不同顏色的二個(gè)彈性體)正交的面切出在(3)中的層疊體。切出的厚度根據(jù)用途和彈性體的硬度而定，但考慮如使層疊的著色層的間隙為1則形成為1～20左右的間隙。在上述制造過(guò)程(4)中，也可考慮附加切出象(4′)所述的角度。這時(shí)在象圖7那樣使用時(shí)，當(dāng)從正上方觀察時(shí)，由于有色層從開(kāi)始就傾斜，所以可以觀察到顏色。也就是說(shuō)，由于設(shè)置偏心，而因?yàn)榛乇芰肆泓c(diǎn)(著色層是垂直的，完全無(wú)顏色的狀態(tài))，所以沒(méi)有必要分別在著色層的表面和里面著色。
第四實(shí)施方式是第三實(shí)施方式的改良。排列成帶狀的場(chǎng)合的最大問(wèn)題是其制作過(guò)程復(fù)雜。使其簡(jiǎn)單化并且具有相同的傳感能力的制作過(guò)程是下述的所謂的階梯方式。如圖15所示，準(zhǔn)備階梯狀的界面(彈性體的部分形成標(biāo)記)。因?yàn)槭请A梯狀，所能區(qū)分出界面具有二個(gè)相同方向的面群。將每個(gè)組分別著色成相同的顏色(在此分別為紅和青)。這樣從上部攝影的圖像如圖6所示那樣。如果各帶的寬比用攝像元件攝的一個(gè)象素小得很多，則作為圖像可以作為二種帶的顏色混合的單一顏色觀測(cè)。雖然當(dāng)傳感器本體發(fā)生接觸時(shí)各個(gè)帶的傾角變化，但這種變化作為顏色變化被觀測(cè)到。在接觸面上施加水平力的場(chǎng)合(圖16(b))，因?yàn)楦鲙г诟髯缘奈恢蒙习l(fā)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在從上部攝影的象上可以觀測(cè)到一個(gè)面群縮小馬上就變寬的狀態(tài)。也就是說(shuō)作為二色的比率變化被觀測(cè)。另外，在接觸面上施加垂直的力的場(chǎng)合(圖16(C))，因?yàn)楦鲙У膬A角相同，所以雖然二色的比率不變化，但圖像的輝度比例卻變化。也就是說(shuō)因?yàn)檎谟^測(cè)的各色(紅色和青色)的輝度的“差”與“和”分別大致起因于水平、垂直方向力的分量的變化，所以通過(guò)在某點(diǎn)的二色輝度的觀測(cè)可以得到把在所述點(diǎn)的力矢量的水平、垂直分量作為信息包含的觀測(cè)值。通過(guò)傳感這些信息可以再構(gòu)成力矢量的面分布。據(jù)認(rèn)為這種方式在面的傾角所完成的本質(zhì)的任務(wù)這點(diǎn)上是與上述帶狀傳感器相同的，但階梯狀的面與帶相比具有能通過(guò)使硅酮原液流入模型中用一次工序制作這樣的制作上的優(yōu)點(diǎn)。另外雖然在此為了說(shuō)明簡(jiǎn)單而說(shuō)明了使用二色的帶方法，但如圖17所示那樣，用在底面上聚集有微細(xì)立方體的所謂棱柱體構(gòu)造，如果將朝向同一方向的三組的面群各著色成一個(gè)顏色(例如分別為紅、綠和青)，則與上述的討論相同，可以按三色輝度的比率根據(jù)三色合計(jì)輝度分別求出水平加在接觸面上的力的兩個(gè)自由度和垂直加在面上的力。
下面說(shuō)明標(biāo)記的著色法和光源的利用。為了著色圖15、17那樣的傾角不同的各面群，而可如圖18所示那樣從各面鉛垂方向噴射涂料。然而隨著各面變得微細(xì)起來(lái)，而在包含在涂料中的粒子與各面的大小接近時(shí)使用所述方法的著色變得特別困難。在此考慮二種方法。一種是預(yù)先在階梯面上涂布被光發(fā)色的感光劑，利用來(lái)自與各面垂直方向的平行光使面在選擇的傾角上感光。這種方式是在硅片上的微細(xì)加工上用的方法。另一個(gè)比較簡(jiǎn)單的方式是預(yù)先把各面全部制成白色漫射面，在作為傳感器使用時(shí)使各色的光從各自的面鉛垂方向入射，觀察漫散射光(圖19)。如果用這種方法，因?yàn)樵谥瞥呻A梯面時(shí)可以從開(kāi)始將硅酮原液著成白色，所以制作工序非常簡(jiǎn)單，并且在正在作為傳感器使用中通過(guò)調(diào)整各光源的光量可以減各色通道間的干擾，從而能進(jìn)行更高精度的傳感。
階梯方式的本質(zhì)是在階梯狀部位的各點(diǎn)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與各色的輝度差相對(duì)應(yīng)，上下方向的縮小與各面的平均的傾角即各色的輝度的和相對(duì)應(yīng)，但存在與上下方向縮小對(duì)應(yīng)的靈敏度相對(duì)回旋運(yùn)動(dòng)降低這樣的問(wèn)題。然而通過(guò)以下所述的若干修正可以提高與上下方向位移對(duì)應(yīng)的靈敏度。
在圖20中，導(dǎo)光路是由與傳感體本體相同的材料或更的透明彈性體制的膜，厚度為0.5mm～1mm左右。當(dāng)將來(lái)自白色光源的白光導(dǎo)入到所述導(dǎo)光路中時(shí)，根據(jù)與光纖相同的全反射原理光在導(dǎo)光路中恰好充滿，并且可以制成不漏到外部的狀態(tài)。這時(shí)使在上述那樣的階梯狀的透明彈性體的各階梯面群上構(gòu)成只透過(guò)紅、青的濾色器的透明體把階梯面向下地配置在導(dǎo)光路上。所述濾波器可以用與上述的著色的面的情況相同的工序制成。所述檢測(cè)器系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)光路與接觸對(duì)象接觸。在不接觸時(shí)，階梯面也不與導(dǎo)光路接觸。攝像機(jī)圖像仍是暗的。然而當(dāng)因與接觸對(duì)象的接觸而導(dǎo)光路與階梯面的頂點(diǎn)開(kāi)始接觸時(shí)，正在充滿在導(dǎo)光路內(nèi)的光通過(guò)階梯面的濾色器作為著色的光被攝像。
圖21示出所述狀態(tài)。階梯面與導(dǎo)光路的狀態(tài)隨著作用在導(dǎo)光路表面上的矢量分布的方向而變化，在垂直的力施加的場(chǎng)合(圖21的右側(cè))，因?yàn)殡A梯的頂點(diǎn)左右對(duì)稱(chēng)地變形，所以得到紅和青同等程度混合的圖像。這時(shí)圖像的輝度表示垂直阻力。而在正在施加靠近水平的力時(shí)，階梯沿橫向變形，在導(dǎo)光路與階梯面的各面的接觸時(shí)產(chǎn)生非對(duì)稱(chēng)性，所述非對(duì)稱(chēng)性即紅和青的比表示水平方向的力。
這樣在把各顏色通道的輝度的差與和變成為傳感對(duì)象這點(diǎn)上是與上述的相同的，但與上述的相比有以下二個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一是與垂直方向的力對(duì)應(yīng)的靈敏度特別高，第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，因?yàn)樯鲜龅姆绞綇拈_(kāi)始的非接觸狀態(tài)得到具有某種明亮度的圖像，所以作為到攝像元件飽和的傳感器的動(dòng)態(tài)范圍(機(jī)器可能處理的最大信號(hào)與最小信號(hào)的比)窄，因?yàn)檫@與觸覺(jué)傳感器的精度的下降相連系的作用相對(duì)應(yīng)，圖像在不接觸的初始狀態(tài)下非常暗，所以具有攝像機(jī)象素本身可以充分使用具有的動(dòng)態(tài)范圍這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
下面說(shuō)明第五實(shí)施方式。按照所述實(shí)施方式，不制成立體的標(biāo)記，在透明彈性體的表面上印刷標(biāo)記，通過(guò)使這些標(biāo)記正確重合后粘接構(gòu)成。在圖9中示出二層重合的標(biāo)記，但層數(shù)不限于二層，可以為任何數(shù)目的層。
傳感器通過(guò)層疊規(guī)定厚度的立方體狀的單位彈性體10構(gòu)成。在圖示的傳感器中，具有能使物體從下方接觸而從上方用攝像機(jī)攝像的構(gòu)成，并具有能使物體接觸在下層的單位彈性體10的下面上的構(gòu)成。在下層的單位彈性體10的上面上設(shè)置多個(gè)真正圓形的平面標(biāo)記200，在圖示的傳感器中，將圓形標(biāo)記200從圓心三等分成三個(gè)扇形部200A、200B和200C，彼此涂成不同的顏色，在實(shí)施方式的傳感器中通過(guò)涂成紅、綠和青色區(qū)分。標(biāo)記的形狀不限于圓形，并且也不限于涂三色區(qū)分，也可以用二色或四色以上。另外，平面標(biāo)記的直徑作為一個(gè)例子是1mm～2mm左右。
在上層的單位彈性體10的上面上設(shè)置與圓形標(biāo)記20同尺寸和同形狀的黑色隱蔽標(biāo)記6，在從攝像機(jī)(從上方)看時(shí)，隱蔽標(biāo)記6與圓形標(biāo)記6幾乎完全重合，使上下的單位彈性體10層疊密著。
平常，下層的有色標(biāo)記20因被上層的隱蔽標(biāo)記6遮蔽而看不到，當(dāng)發(fā)生剪切變形時(shí)，隱蔽標(biāo)記6與有色標(biāo)記20的位置錯(cuò)開(kāi)，以著色的方式構(gòu)成。在圖示的傳感器中，用RGB三色涂敷標(biāo)記，根據(jù)產(chǎn)生的顏色可以知道變形的方向。
本發(fā)明可以廣泛適用在觸角傳感器上，作為優(yōu)選的例子是用在機(jī)械手用的觸覺(jué)傳感器上。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，是一種包括觸覺(jué)部和攝像手段的光學(xué)式觸覺(jué)式檢測(cè)器，其特征在于所述觸覺(jué)部由透明彈性體和設(shè)置在所述彈性體內(nèi)的多個(gè)標(biāo)記群構(gòu)成，各標(biāo)記群由各自的有色標(biāo)記構(gòu)成，構(gòu)成不同的標(biāo)記群的標(biāo)記的每群的顏色與其它群不同，所述觸覺(jué)部具有能用所述攝影手段對(duì)在物體接觸在所述彈性體上時(shí)的所述有色標(biāo)記的動(dòng)作進(jìn)行攝影的構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于上述標(biāo)記的動(dòng)作包含標(biāo)記的位移、變形和傾斜中的至少一種以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述標(biāo)記群具有不同的空間排列。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于多個(gè)標(biāo)記群在所述彈性體內(nèi)配設(shè)成層疊狀。
5.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于多個(gè)標(biāo)記群在彈性體內(nèi)互相交叉地配設(shè)。
6.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于構(gòu)成所述標(biāo)記群的標(biāo)記是球狀的微小片，構(gòu)成各層的標(biāo)記群的球狀標(biāo)記的顏色互相不同。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述攝像手段對(duì)著所述觸覺(jué)部配設(shè)在與物體所接觸的面的相反側(cè)，各層在所述透明體中邊從物體所接觸的面離開(kāi)邊層疊，構(gòu)成各標(biāo)記群的球狀標(biāo)記的分布密度隨著從所述面離開(kāi)逐漸變低。
8.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于構(gòu)成所述標(biāo)記群的標(biāo)記是具有微小斷面的微細(xì)圓筒體或微細(xì)圓柱體，通過(guò)使多個(gè)微細(xì)標(biāo)記互相平行地配設(shè)形成標(biāo)記群，構(gòu)成各層的標(biāo)記群的微細(xì)標(biāo)記的顏色互相不同。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述微細(xì)標(biāo)記沿觀測(cè)方向延伸。
10.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于構(gòu)成所述標(biāo)記群的所述標(biāo)記是薄壁帶狀，通過(guò)使多個(gè)帶片標(biāo)記配設(shè)成互相平行狀構(gòu)成標(biāo)記群，構(gòu)成各標(biāo)記群的帶片標(biāo)記的顏色互相不同。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述標(biāo)記群是埋設(shè)在所述彈性體內(nèi)的二個(gè)標(biāo)記群。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于構(gòu)成各標(biāo)記群的帶片標(biāo)記互相正交。
13.如權(quán)利要求10、11或12所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述帶片標(biāo)記的面部沿觀測(cè)方向延伸。
14.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于在所述帶片標(biāo)記的多個(gè)面部上提供彼此不同的顏色。
15.如權(quán)利要求10、11或12所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述帶片標(biāo)記的面部相對(duì)觀測(cè)方向延伸成傾斜狀。
16.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述觸覺(jué)部具有相對(duì)觀測(cè)方向?qū)χ门湓O(shè)的多個(gè)平面標(biāo)記，所述平面標(biāo)記平時(shí)被隱蔽標(biāo)記隱蔽，所述平面標(biāo)記被劃分成多個(gè)部位，在各分區(qū)上著上各自不同的顏色，具有在各平面標(biāo)記中的同色的分區(qū)構(gòu)成上述標(biāo)記群。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述平面標(biāo)記和所述隱蔽標(biāo)記具有互相存在間隔地配置在所述透明彈性體內(nèi)并且在力不作用在所述透明彈性體上的狀態(tài)因所述平面標(biāo)記被隱蔽而觀測(cè)不到的構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于各標(biāo)記群由向同一方向延伸出的多個(gè)面群構(gòu)成，所述面的延伸出方向和顏色隨每個(gè)標(biāo)記群而不同。
19.如權(quán)利要求18所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于構(gòu)成各標(biāo)記群的面群的面互相存在間隔地配設(shè)，在構(gòu)成某標(biāo)記群的面群的面之間配設(shè)構(gòu)成另一標(biāo)記群的面群的面。
20.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于各面的端緣互相鄰接。
21.如權(quán)利要求18、19或20所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述觸覺(jué)部具有兩個(gè)標(biāo)記群。
22.如權(quán)利要求21所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于各標(biāo)記群的面群具有相對(duì)接觸面向互相不同方向延伸出的傾斜面，并且向觀測(cè)方向看時(shí)，所有的面互相平行地延伸出。
23.如權(quán)利要求18、19或20所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述觸覺(jué)部具有三個(gè)標(biāo)記群。
24.如權(quán)利要求18、19、20、21、22或23所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于構(gòu)成各標(biāo)記群的各面的端緣通過(guò)鄰接構(gòu)成階梯面，并且由只通過(guò)各自顏色的濾色器構(gòu)成，所述階梯面具有能通過(guò)導(dǎo)光路膜與物體接觸地構(gòu)成，在與所述物體非接觸時(shí)，所述階梯面與所述導(dǎo)光路膜不接觸，在與物體接觸時(shí)所述階梯面與所述導(dǎo)光路膜開(kāi)始接觸，在所述光路內(nèi)充滿的白色光通過(guò)所述階梯面的濾色器變成帶色的光被攝像。
25.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于還包括光源。
26.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述攝像手段定位配設(shè)在與所述透明彈性體的物體所接觸的一側(cè)的相反側(cè)上。
27.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述標(biāo)記由彈性構(gòu)件形成。
28.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，其特征在于所述彈性體的部分構(gòu)成所述有色標(biāo)記。
29.一種光學(xué)式觸覺(jué)傳感器用的觸覺(jué)部，其特征在于由透明彈性體和設(shè)置在所述彈性體內(nèi)的多個(gè)標(biāo)記群構(gòu)成，各標(biāo)記群由各自不同的有色標(biāo)記構(gòu)成，構(gòu)成不同的標(biāo)記群的標(biāo)記的每群的顏色互相不同。
30.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器用觸覺(jué)部，其特征在于所述標(biāo)記群具有互相不同的空間排列。
31.一種傳感方法，是利用觸覺(jué)部和攝像手段的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器傳感的方法，其特征在于所述觸覺(jué)部由透明彈性體和設(shè)置在所述彈性體內(nèi)的多個(gè)標(biāo)記群構(gòu)成，各標(biāo)記群由各自的有色標(biāo)記構(gòu)成，構(gòu)成不同的標(biāo)記群的標(biāo)記的顏色互相不同，用所述攝像手段對(duì)在所述物體與所述彈性體接觸時(shí)的所述有色標(biāo)記攝影后進(jìn)行圖像處理，并觀測(cè)所述標(biāo)記的位移、變形和傾斜中的至少一個(gè)以上，從而得到多個(gè)自由度的觸覺(jué)信息。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于在存在具有互相不同顏色的多個(gè)有色標(biāo)記的場(chǎng)合下，通過(guò)只選擇某個(gè)有色標(biāo)記進(jìn)行個(gè)別捕捉。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過(guò)把利用顏色即光譜的多通道的傳感器引入到光學(xué)觸覺(jué)傳感器上能得到各點(diǎn)上的多個(gè)自由度的信息的觸覺(jué)傳感器。所述觸覺(jué)傳感器是包括觸覺(jué)部和攝像手段的光學(xué)式觸覺(jué)傳感器，所述觸覺(jué)部由透明彈性體和設(shè)置在所述彈性體內(nèi)的許多標(biāo)記群構(gòu)成，各標(biāo)記群的每群的顏色互相不同，由所述攝像手段對(duì)在物體與彈性體接觸時(shí)的所述有色標(biāo)記的動(dòng)作進(jìn)行攝像。這些標(biāo)記群最好具有互相不同的空間排列。
文檔編號(hào)G06F3/042GK1571920SQ0181473
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月31日
發(fā)明者館暲, 梶本裕之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東京大學(xué)Tlo