使用光学式触觉传感器的力矢量重构法制造技术

一种力矢量再构成法，其缩短用于计算力矢量的计算时间。其是使用了光学式触觉传感器的力矢量再构成法。其包括：取得标志图像步骤，其在物体接触到了该弹性体的接触面时对该有色标志的动作进行摄影并取得标志图像；取得信息步骤，其根据该标志图像取得比要求出的力矢量个数多的关于标志动作的信息；以及取得力矢量步骤，其通过把取得的关于标志动作的信息向传递函数中输入而把力矢量作为输出来取得，其仅使用要求出的力矢量位置（Ｐ）近旁区域（Ａ１）的关于标志动作的信息来计算力矢量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学式触觉传感器，详细说就是涉及使用光学式触觉传感器的力矢量再构成法。
技术介绍
在考虑通过触觉传感器来了解接触面的接触状态时，加在接触面各点上的力是具有大小和方向的三分量的矢量。在图1的座标系中把它表示为f(x，y)。其中由于f是矢量，所以实际上在各点其具有x、y、z这三分量。在把各自的分量明确进行表示时，则表示为f(x，y)＝。由于力分布在各接触点具有三分量，所以，为了通过触觉传感器而把接触面的力分布进行再构成时，至少对于接触面的各点必须得到大于或等于三个的自由度的信息。本申请的专利技术者等开发了能测量三维矢量分布的光学式触觉传感器。光学式触觉传感器的原理可根据图2进行说明。光学式触觉传感器是使用透明弹性体1和CCD照相机的结构。通过把配置在透明弹性体内部的球状标志3、4由CCD照相机进行摄影，来测量向表面加力时弹性体内部的变形信息，再构筑力的分布。把弹性体表面取为xy平面，把垂直方向取为z轴，通过使用CCD照相机从z方向对球状标志进行摄影，把加力时测量点的移动作为xy平面方向的移动矢量来进行测量。但原封不动则信息量少，根据变形信息来再构筑力矢量分布是困难的，所以在弹性体内部不同的深度把红色球状标志3、兰色球状标志4作为测量点，通过分别配置N×N个，来求出两个深度不同的二维移动矢量，通过把其作为各自不同的信息处理来增加信息量就容易求出力矢量分布。但为了求力矢量所需要的时间是与构成传感器面的接触面大小(关于标志动作的信息量)的4次幂成比例地大，若接触面大则就因为这点计算时间就长，就有可能不能实时读出。即使传感器面是比较小的面积，但在测量密度高的情况下则关于标志动作的信息量就多，为了计算力矢量分布所需要的时间就长，就不能进行实时读出。因此，在考虑光学式触觉传感器的实用化和应用时，如何把用于求力矢量分布的计算时间缩短就是重要的课题。专利文献1国际公开公报WO02/18893A1
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种手法，其即使在传感器的接触面是大面积或接触面的测量密度高的情况下，也能缩短用于力矢量计算的计算时间。为了解决该目的，本专利技术采用的技术手段是使用光学式触觉传感器的力矢量再构成法，其包括取得标志图像步骤，其在物体接触到了该弹性体的接触面时对该有色标志的动作进行摄影并取得标志图像；取得信息步骤，其根据该标志图像取得比要求出的力矢量个数多的关于标志动作的信息(例如作为标志移动信息之一的移动矢量)；取得力矢量步骤，其通过把取得的关于标志动作的信息向传递函数中输入而把力矢量作为输出来取得，取得力矢量的步骤，其在力矢量的计算中省去有关贡献度低的标志动作的信息来计算力矢量。例如只要加力点与标志的距离充分离开，则在力矢量的计算中就能考虑从加力点离开的标志其影响小，就能考虑离开的标志其在力矢量的计算中贡献度低。作为理想形式之一是取得力矢量的步骤，其仅使用有关在要求出的力矢量位置近旁的标志动作的信息来计算力矢量。通过仅使用希望位置近旁的标志信息，能把传递函数，即矩阵小型化。矩阵中由于是希望的标志，所以通过把反映离开大于或等于一定程度位置标志信息的矩阵要素设定为0，就能减轻矩阵的计算。作为其他的理想形式是，得到力矢量的步骤省去该矩阵要素中接近0的要素来计算力矢量。这样也同样地能减轻矩阵的计算。作为其他的理想形式是，该要求出的力矢量位置是由一个或多个采样点所构成，且在构成该要求出的力矢量位置的采样点周围配置多个力的采样点，使用要求出的力矢量位置近旁的关于标志动作的信息来分别计算在该要求出的力矢量位置和该位置周围的多个力采样点上作用的力矢量，在计算出的力矢量中仅采用作用在该要求出的力矢量位置上的力矢量。且更理想的是该采样点随着从该要求出的力矢量位置离开而被稀疏配置。作为其他的理想形式是，力矢量再构成法包括取得标志图像步骤，其在物体接触到了该弹性体的接触面时对该有色标志的动作进行摄影并取得标志图像；取得信息步骤，其根据该标志图像取得比要求出的力矢量个数多的关于标志动作的信息；得到力矢量步骤，其根据取得的关于标志动作的信息和传递函数来取得作用在该接触面上的力矢量，得到力矢量步骤包括配置采样点步骤，其根据该标志图像设定规定大小的小区域，在该小区域内外配置多个力矢量的采样点；计算力矢量步骤，其根据该小区域内的标志信息和传递函数来计算该多个力矢量的作用在采样点上的力矢量；采用力矢量步骤，其采用作用在该小区域内配置的多个采样点中至少一部分采样点上的力矢量。更理想的是采样点在该小区域内被稠密配置，随着从该小区域离开而稀疏配置。本专利技术提供一种力矢量再构筑装置，其包括取得标志图像部件，其在物体接触到该弹性体的接触面时对该有色标志的动作进行摄影，并取得标志图像；取得信息部件，其根据该标志图像取得比要求出的力矢量个数多的关于标志动作的信息；配置采样点部件，其根据该标志图像设定规定大小的小区域，在该小区域内外配置多个力矢量的采样点；计算力矢量部件，其把该小区域内的标志信息给予传递函数来计算该多个力矢量的作用在采样点上的力矢量；采用力矢量部件，其采用作用在该小区域内配置的多个采样点中至少一部分采样点上的力矢量。本专利技术还提供一种程序，其用于使构成力矢量再构成装置的计算机具有下面的功能取得标志图像部件，其在物体接触到该弹性体的接触面时对该有色标志的动作进行摄影，并取得标志图像；取得信息部件，其根据该标志图像取得比要求出的力矢量个数多的关于标志动作的信息；配置采样点部件，其根据该标志图像设定规定大小的小区域，在该小区域内外配置多个力矢量的采样点；计算力矢量部件，其把该小区域内的标志信息给予传递函数来计算该多个力矢量的作用在采样点上的力矢量；采用力矢量部件，其采用作用在该小区域内配置的多个采样点中至少一部分采样点上的力矢量。光学式触觉传感器具有由透明弹性体和设置在该弹性体内的多个标志组构成的触觉部，各标志组分别由多个有色标志构成，构成不同标志组的标志其每组具有相互不同的颜色。通过对该有色标志的动作进行摄影，来观测在物体接触到了该弹性体时该有色标志至少一个或一个以上的变位、变形、倾斜。根据接触对象与传感器接触时的有色标志的信息，能检测透明弹性体内部的变形信息、据此计算的接触对象的形状和接触界面(包含弹性体的面、接触对象的面这双方)上作用的力的信息。根据本专利技术，通过把多种信息进行“分色”的简单方法就能进行个别采集，能通过光学式同时得到多种触觉信息。根据本专利技术，通过“分色”能收集超过未知数的数的独立观测值(关于标志的动作的信息)，通过稳定地解逆问题，而能推定并再构筑力矢量。有色标志通过摄影设备，其一个最好的例就是CCD照相机而被摄影，并进行图像处理。例如，把物体接触时与在此以前状态(没有外力作用在透明弹性体上的状态)的图像进行比较，检测标志的移动信息(例如移动矢量)。或在平常时(没有外力作用在透明弹性体上的状态)以不能识认标志的配置状态预先把标志埋设在透明弹性体内，在物体接触到了透明弹性体时，根据由各标志存在位置周边的变形而引起的标志的变位、变形、倾斜来识认标志，根据有色标志的外观等来检测信息。或是其他的理想形式是把标志(例如是台阶状的带状标志时)的动作作为标志亮度的变化来取得。光学式触觉传感器中容纳有传递函数，其用于根据由该摄影设备取得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种力矢量再构成法，其特征在于，其是使用了光学式触觉传感器的力矢量再构成法，该传感器具有由透明弹性体和设置在该弹性体内的多个标志组构成的触觉部，各标志组分别由多个有色标志构成，构成不同标志组的标志的每组具有相互不同的颜色，该力矢量再构成法包括：取得标志图像步骤，其在物体接触到了该弹性体的接触面时对该有色标志的动作进行摄影并取得标志图像；取得信息步骤，其根据该标志图像取得比要求出的力矢量个数多的关于标志动作的信息；取得力矢量步骤，其通过把取得的关于标志动作的信息向传递函数中输入而把力矢量作为输出来取得，取得力矢量的步骤在力矢量的计算中省去有关贡献度低的标志动作的信息来计算力矢量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沟田晃一，神山和人，梶本裕之，川上直树，馆暲，
申请(专利权)人：株式会社东京大学TLO，
类型：发明
国别省市：JP[日本]