JP4106611B2 - Tactile measurement method and tactile sensor - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触覚を測定する方法および触覚センサに関し、特に、被測定物が生体のように柔らかい場合であっても好適に測定できる触覚センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、透光性材料と弾性材料との組み合わせから触覚部等を構成し、触覚部等の一端側から入射光を投光し、触覚部等の内部に反射光を通過させ、触覚部等の他端側から出た出射光を受光する構造をもつ触覚センサが知られている。
例えば、非特許文献１に開示されている技術では、透光性材料である透明板と弾性材料である弾性シートとを組み合わせ、両者の間に隙間を形成し、触覚部を構成している。そして、透明板の側端から入射光を通過させている。
【０００３】
また、例えば、非特許文献２に開示されている技術では、半球状の透光性材料と半球状の弾性材料とを組み合わせ、両者の間に隙間を形成して触覚部を構成している。
これら従来の技術では、弾性材料を被測定物に接触させると、その接触部分が変形する。そのため、接触部分で透光性材料と弾性材料との隙間が失われ、接触部分での屈折率が変わる。したがって、接触部分と非接触部分との違いを透光性材料側から観測することができる。
すなわち、このような構造の触覚センサは、触覚部等が被測定物に当接し、外力を受けて変形すると、入射光の程度に対して反射光の程度が変化する。この変化を検知して、触覚を測定している。
【０００４】
【非特許文献１】
「光導波板型の分布形触覚センサによる触知対象の輪郭形状抽出」、日本機械学会論文集（Ｃ編）５５巻５１６号（１９８９−８）
【非特許文献２】
「接触位置および法線の検知機能を有する半球面光導波路形触覚センサ」、日本機械学会論文集（Ｃ編）５７巻５３５号（１９９１−３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の触覚センサは、触覚部等が外力を受けて変形しなければ、入射光の程度に対する反射光の程度は変化しない。そのため、被測定物が触覚部等よりも柔らかい場合は、触覚を測定することが困難であった。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、被測定物が、触覚部等よりも硬い場合に加えて、触覚部等よりも柔らかい場合であっても、触覚を測定しうる触覚測定方法および触覚センサを提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、透光性があり断面が円弧形状からなる境界面をもった弾性材料に入射した光の反射と屈折との関係について研究した。
ここで、「透光性」とは、光が媒質としての弾性材料内部を進むことができ且つ媒質と測定雰囲気（例えば、空気）との境界面で媒質側の屈折率が大きくなる性質をいう。
【０００７】
また、「円弧形状」とは、前記境界面の備える機能形状であって、媒質としての弾性材料の内部に向けた入射光が、前記境界面で入射、反射、屈折を繰り返しながら進み、投光位置に対し、一意的に決まる受光位置から反射光（以下、出射光と称す）として観測される形状を意味するものであり、かならずしも、幾何学的な円弧に限定されるものではない。
【０００８】
すなわち、この条件を備えた媒質としての弾性材料は、測定雰囲気（例えば、空気）に対して屈折率が大きい。そして、弾性材料への入射光は、円弧形状をもつ境界面で入射、反射、屈折を繰り返しながら進む。このとき、境界面への入射光の投光位置に対し、弾性材料から出てくる出射光の受光位置は一意的に決まる。
【０００９】
例えば、真円からなる円弧形状を備えた境界面に対して、円弧底面の外周付近から投光された入射光は、投光位置に対し、境界面に略対称な位置から出射光（以下、第一の出射光と称す）として受光される。同様に、円弧底面の外周付近より僅かに内側から投光された入射光は、その投光位置に対し、境界面に略対称な位置から出射光（以下、第二の出射光と称す）として受光される。
【００１０】
さらに、本発明者らは、この弾性材料の境界面を対象物に押しつけた際の、上記、第一の出射光と第二の出射光との関係を調べたところ、次のことが判った。
対象物が弾性材料より硬い場合は、第一の出射光は、第二の出射光に比べて受光量の変化が多い。
対象物が弾性材料より柔らかい場合は、第一の出射光は、第二の出射光に比べて受光量の変化が少ない。
【００１１】
本発明者らは、この原理に着目し、これを接触センサに応用したのである。
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、断面が被測定物側に凸の円弧形状となっている境界面と前記境界面を挟んで前記被測定物に対向する基端面とを有し且つ透光性がある弾性材料から形成された触覚部に対し、前記基端面の一端側から前記触覚部の内部へ前記境界面に向けて入射光を投光し、該入射光が前記境界面で反射しながら通過し、前記基端面の他端側から出射した出射光を受光することによって前記被測定物からの触覚を測定する方法であって、前記境界面への最初の入射角が互いに異なる複数の入射光を前記基端面に投光し、該複数の入射光にそれぞれ対応する複数の出射光同士を比較することで触覚を測定することを特徴としている。
【００１２】
ここで、「触覚」とは、被測定物に接触した際に得られる、被測定物の形状、硬さ（柔らかさ）または、それらの組み合わせからなる情報をいう。
次に、本発明のうち請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の触覚測定方法であって、前記触覚部は半球形状であり、前記複数の入射光を投光する前記基端面での位置は、前記半球形状の中心からの距離が互いに異なることを特徴としている。
【００１３】
次に、本発明のうち請求項３に記載した発明は、断面が被測定物側に向けて凸の円弧形状となっている境界面および前記境界面を挟んで前記被測定物に対向する基端面を有し且つ透光性がある弾性材料から形成された触覚部と、前記触覚部の内部へ前記境界面に向けて入射光を投光するために前記基端面の一端側に配設された投光部と、該投光部からの前記入射光が前記境界面で反射し、前記基端面の他端側から出射した出射光を受光する受光部と、を備えた触覚センサであって、前記入射光の前記境界面への最初の入射角が互いに異なる複数の前記投光部と、前記複数の前記投光部に対応した複数の前記受光部と、前記複数の前記受光部から受光される出射光同士を比較する検出部と、を備えていることを特徴としている。
【００１４】
次に、本発明のうち請求項４に記載した発明は、請求項３に記載の触覚センサであって、前記触覚部は半球形状であり、前記複数の前記投光部の位置は、前記半球形状の中心からの距離が互いに異なることを特徴としている。
本発明によれば、触覚部の内部へ触覚部の円弧に沿って２経路以上から入射光を通過させている。そして、２経路以上の通過経路に対応した受光部からそれぞれ観測される２以上の出射光同士を比較している。そのため、上述の原理から、触覚部における被測定物の外力による変形状態を判断することができる。したがって、被測定物が触覚部より柔らかい場合であっても、触覚を測定しうる触覚測定方法および触覚センサを提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についての実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る触覚センサのプローブ１を説明する概略図である。
同図に示すように、このプローブ１は、触覚部２と、接続カプラ３と、光ファイバ４とから主に構成されている。
【００１６】
触覚部２は、境界面２ｂ（後述する）としての円弧形状からなる半球状をなし、透光性がある弾性材料から形成されている。触覚部２を構成する弾性材料としては、透光性を有し且つ適度の弾性を有するものであれば適用可能である。通常、ゴムやエラストマーなどとして知られている各種の天然物や合成物、例えば、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、シリコンゴム、ポリウレタンゴムなどのゴムあるいはエラストマー類、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー類などが例示される。また、弾性材料に好適な弾性値は、触覚部２の寸法や外力の大きさなどによって異なるが、例えば、試験規格ＡＳＴＭＤ６９５に従って測定した圧縮弾性率が１０〜１００程度のものが例示できる。触覚部２の寸法や外形は本発明の触覚センサの適用場所、所望のセンシング感度、検知せんとする外力の大きさなどによって適宜選択可能であるが、例えば、人型ロボットアームの指部分に本発明を適用するならば、触覚部２の直径は、１５〜２０ｍｍ程度の半球状とするのが好適である。
【００１７】
接続カプラ３は、雄側３ａと雌側３ｂとが雌雄のねじによって組み合わされており、略中央部から分離可能なように構成されている。そして、雄側３ａの一端が半球状をした触覚部２の基端面２ａの外周面に固着されている。触覚部２と接続カプラ３との固着方法は、例えば、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂などの接着剤による固着や、クランプ構造などによる機械的固着方法、また、それらの併用にて固着してもよい。なお、接続カプラ３は、通常の金属材料から製作してもよいが、本触覚センサの被検体が生体であり、生体内部に挿入するような場合は、接続カプラ３のエッジが被検体を損傷する可能性があったり、あるいは逆に被検体の壁面により接続カプラ３のエッジが引っ掛かって円滑な挿入が困難となる場合がある。このような場合は、接続カプラ３全体を、例えば、有機高分子弾性体等で覆うことが好ましい。
【００１８】
雌側３ｂは、光ファイバ４の被覆４ａと係合するために、環状の薄板ばねからなる係止爪３ｃを雌側３ｂ円筒部の内部に有している。光ファイバ４を接続カプラ３の雌側３ｂから挿入すると、光ファイバ４の被覆４ａが係止爪３ｃと係合して固定される。なお、光ファイバ４を取り外す場合は、接続カプラ３の近傍で光ファイバ４をファイバカッタ等で切断し、接続カプラ３のねじ部を外して、係止爪３ｃの非係合方向へ光ファイバ４を引き抜けばよい。
【００１９】
図２は、光ファイバ４の拡大横断面図、図３は、プローブ１の触覚部２と光ファイバ４との光経路が接続する基端面２ａを説明する概略斜視図である。なお、図３では、説明の簡便のために、投光ファイバ５と受光ファイバ６のみを示した。
図２，図３に示すように、この光ファイバ４は、複数の細い投光ファイバ５と、複数の細い受光ファイバ６と、一本の太い観測用ファイバ７とが被覆４ａによって束ねられて形成されている。
【００２０】
投光ファイバ５は、触覚部２の内部に入射光を投光するために触覚部２の基端面２ａの一端側に投光ファイバ５の端面を基端面２ａと対向させて配設されている。
投光ファイバ５は、第一の投光ファイバ５Ａと、第二の投光ファイバ５Ｂとから構成される。詳しくは、円形断面である光ファイバ４外周側での円周方向に沿って第一の投光ファイバ５Ａが、配置されている。そして、第一の投光ファイバ５Ａの少し内側に、光ファイバ４の円周方向に沿って第二の投光ファイバ５Ｂが、並べて配置されている。なお、図２，図３では、第一の投光ファイバ５Ａおよび第二の投光ファイバ５Ｂをそれぞれ２本ずつ配置した状態を示している。
【００２１】
受光ファイバ６は、受光部として機能する。すなわち、投光ファイバ５からの入射光は触覚部２の円弧に沿って触覚部２の内部を、入射、反射を繰り返しながら通過する。そして、入射光は、基端面２ａの投光ファイバ５の他端側から出射光として出てくる。受光ファイバ６は、この出射光を受光するために、基端面２ａの他端側に受光ファイバ６の端面を基端面２ａと対向させて配設される。
【００２２】
受光ファイバ６は、投光ファイバ５と同様に、第一の受光ファイバ６Ａと、第二の受光ファイバ６Ｂとから構成される。詳しくは、円形断面をした光ファイバ４外周側での円周方向に沿って第一の受光ファイバ６Ａが、配置されている。そして、第一の受光ファイバ６Ａの少し内側に、光ファイバ４の円周方向に沿って第二の受光ファイバ６Ｂが、並べて配置されている。なお、図２，図３では、第一の受光ファイバ６Ａおよび第二の受光ファイバ６Ｂをそれぞれ２本ずつ配置した状態を示している。
【００２３】
上述のように、プローブ１は、触覚部２の基端面２ａに、投光ファイバ５（５Ａ，５Ｂ）と受光ファイバ６（６Ａ，６Ｂ）とによって構成された投受光位置を２経路備えていることになる。
すなわち、第一の投光ファイバ５Ａから投光された第一の入射光５ａは、触覚部２を通った後、第一の出射光６ａとして第一の受光ファイバ６Ａに受光される。また、第二の投光ファイバ５Ｂから投光された第二の入射光５ｂは、触覚部２を通った後、第二の出射光６ｂとして第二の受光ファイバ６Ｂに受光される。
【００２４】
なお、図２，図３では、この２経路からなる光通過経路を２組備えている例である。
ここで、上記の構成によるプローブ１によって触覚を測定する原理を図４，５，６を参照して説明する。なお、以下の触覚を測定する原理の説明では、一組（第一の投光ファイバ５Ａと第一の受光ファイバ６Ａによって構成された第一の投受光経路、および、第二の投光ファイバ５Ｂと第二の受光ファイバ６Ｂとによって構成された第二の投受光経路の２経路）の投受光経路について説明し、その他の光ファイバ等（観測用ファイバ７等）については、図示を省略する。
【００２５】
図４は、大気中における触覚部２に投光された光の反射と屈折についての説明図である。
同図に示すように、一般に、屈折率の大きい媒質から屈折率の小さな媒質に光が進むとき、媒質の境界面２ｂへの入射角が大きい場合は、入射光は境界面で全反射される。そのため、触覚部２の基端面２ａ一端から投光された入射光は、空気より触覚部２の屈折率が大きく、また、それらの境界面２ｂが球面であるため、入射、反射、屈折を繰り返しながら、触覚部２の基端面２ａ他端から出射光として受光される。このとき、その受光位置は、投光位置に対して一意的に決定される。すなわち、触覚部２の半球底面である基端面２ａの外周面付近から投光された第一の入射光５ａは、その投光位置での同心円上の反対側の外周底面付近に第一の出射光６ａとして受光される。
【００２６】
また、投光位置が第一の入射光５ａの位置より、僅かに内側から投光した第二の入射光５ｂは、境界面２ｂとしての球面における入射角が第一の入射光５ａよりも僅かに小さくなる。そのため、第二の入射光５ｂは、半球状の境界面２ｂで反射光と屈折光とに分かれ、反射光のみが受光位置に進む。そして、第一の出射光６ａの受光位置より僅かに内側から、第二の出射光６ｂとして検出される。
【００２７】
なお、レンズとしての触覚部２の基端面２ａの内側から入射した光ｃは、屈折光の強度が強くなる。そのため、反射光ｃ’は、光量が少なく、また、受光位置も明確には現れない。
次に、図５は、本発明に係る触覚センサにおいて、被測定物１００が、触覚部２よりも硬い場合における測定原理の説明図である。
【００２８】
同図に示すように、被測定物１００が、触覚部２よりも硬い場合は、触覚部２が弾性変形する。このとき、触覚部２の半球状の境界面を伝播する入射角が大きい第一の入射光５ａは、境界面２ｂで反射光と屈折光とに分かれる。しかも、反射光の一部は被測定物１００表面の形状や粗さによって乱反射する。そのため、受光部に進行する第一の出射光６ａは少なくなる。
【００２９】
一方、第二の入射光５ｂも境界面２ｂで反射光と屈折光とに分かれる。しかし、触覚部２の半球状の境界面２ｂを伝播する第一の入射光５ａよりも入射角が小さい第二の入射光５ｂは、被測定物１００表面の形状や粗さによって乱反射する割合が第一の入射光５ａよりも少ない。そのため、第一の出射光６ａと比較して受光部に進行する第二の出射光６ｂは変化が少ない。
【００３０】
次に、図６は、本発明に係る触覚センサにおいて、被測定物１００が、触覚２部よりも柔らかい場合における測定原理の説明図である。
同図に示すように、被測定物１００が、触覚部２よりも柔らかい場合は、被測定物１００が変形する。このとき、触覚部２の半球状の境界面２ｂを伝播する入射角が大きい第一の入射光５ａは、ほとんど散乱することがない。そのため、受光部に進行する第一の出射光６ａはわずかに変化する程度である。
【００３１】
一方、触覚部２の半球状の境界面２ｂを伝播する第一の入射光５ａよりも入射角が小さい第二の入射光５ｂは、第一の入射光５ａよりも境界面２ｂで反射光と屈折光とに分かれる割合が多い。そのため、第一の出射光６ａと比較すると、受光部に進行する第二の出射光６ｂは少なくなる。また、受光部に進行する第二の出射光６ｂは、被測定物１００に触覚部２が接触していないときの受光量よりも少なくなる。
【００３２】
したがって、第一の出射光６ａおよび第二の出射光６ｂ相互の関係から、被測定物１００に触覚部２が接触しているか否か、さらに、触覚部２よりも硬いのか、あるいは柔らかいのか、といった触覚を判断することができる。
そして、被測定物１００が、触覚部２よりも硬い場合は、第一の入射光５ａと第一の出射光６ａとの関係から接触状態をより詳しく調べることができる。
また、被測定物１００が、触覚部２よりも柔らかい場合は、第二の入射光５ｂと第二の出射光６ｂとの関係から接触状態をより詳しく調べることができる。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明に係る触覚センサを用いた触覚測定装置の一実施例について説明する。
図７は、触覚測定装置の全体構成を説明する概略構成図である。
同図に示すように、この装置は、上記のプローブ１と、プローブ１の触覚部２への投光量を制御する投光量制御器８と、触覚部２からの受光量を制御し、その受光量情報から触覚部２の接触または変形の状態を測定する検出器１０と、プローブ１を支持，移動させる移動装置２０と、プローブ１の移動量を制御，計測するドライバ３０と、プローブ１の触覚部２と被測定物１００との荷重を計測する荷重センサ４０と、投光量，受光量，接触または変形の状態，移動量，荷重等を表示する表示装置５０と、各装置を制御する主制御部６０とから主に構成されている。
この触覚測定装置は、例えば、以下の手順により、予め用意されたプログラムに基づいて、被測定物１００の触覚を測定することができる。
【００３４】
まず、主制御部６０の指令を受けたドライバ３０が、移動装置２０のアクチュエータによって、移動装置２０に支持されたプローブ１を被測定物１００に当接する方向に移動する。なお、アクチュエータには、通常の精密ボールねじを送り機構に使用し、これを通常のサーボモータによって駆動している。そのため、移動装置２０のドライバ３０は、移動装置２０が移動を開始すると同時に、サーボモータの駆動したステップ数によって移動量を計測する測長センサとして機能する。
【００３５】
移動装置２０によって移動したプローブ１は、その先端の接触部２が被測定物１００に当接することになる。このとき、荷重センサ４０が、押圧力による信号を主制御部６０に出力する。
押圧力信号の出力がされたとき、主制御部６０は、移動装置２０を停止し、サーボモータの駆動したステップ数をリセットする。
【００３６】
このとき、プローブ１の触覚部２が弾性変形している（被測定物１００が相対的に硬い）場合と、変形していない（被測定物１００が相対的に柔らかい）場合とがある。
すなわち、上述の測定原理から、弾性変形している（被測定物１００が相対的に硬い）場合は、第一の出射光６ａは、第二の出射光６ｂに比べて受光量の変化が多くなる。また、変形していない（被測定物１００が相対的に柔らかい）場合は、第一の出射光６ａは、第二の出射光６ｂに比べて受光量の変化が少なくなる。そのため、第一の出射光６ａと、第二の出射光６ｂとの受光量を検出器１０によって比較することによって、被測定物１００と触覚部２との相対的な硬さや柔らかさ、すなわち、触覚を容易に判断することができる。なお、検出器１０は、例えば、フォトトランジスター等によって光エネルギーを電気量に変換し、その電気量を比較することによって触覚を判断することができる。
【００３７】
そして、移動装置２０をさらに微少駆動して、荷重の変化や、受光量の変化を総合的に判断することによって、被測定物１００の触覚をより詳細に測定することが可能である。
また、プローブ１の触覚部２は、接続カプラ３の部分から容易に着脱して交換可能である。そのため、種々の硬さ（柔らかさ）の触覚部２を装着して測定を行うことができる。したがって、被測定物１００の触覚を、より詳細に測定することが可能である。
【００３８】
また、光ファイバ４中心の観測用ファイバ７を用いて、接触部分を触覚部２の内側からカメラ等によって目視観察することもできる。したがって、被測定物１００の触覚を、より詳細に測定することが可能である。
上記実施形態では、複数経路による光同士の相互干渉を防止するために、それぞれの経路の投光制御部８からの投光周波数を異ならせて干渉を防止している。なお、投光制御部８の光源としては、赤外線、可視光、紫外線など、いずれであってもよい。もし、光ファイバ４が長尺であるために伝送損失が問題となる場合には、光ファイバ４の構成材料に応じて、伝送損失が少なくなる光源を選択して使用するとよい。
【００３９】
以上説明したように、本発明に係る触覚センサとしてのプローブ１によれば、触覚部２の内部に触覚部２の半球面（境界面２ｂ）に沿って複数の入射光５ａ，５ｂを通過させている。そして、複数の入射光５ａ，５ｂの通過経路を２経路有している。そのため、２経路の受光部６Ａ，６Ｂからそれぞれ観測される第一の出射光６ａと、第二の出射光６ｂとを比較することができる。そのため、上述の原理から、触覚部２が外力を受けて変形しない場合でも、弾性材料である触覚部２が接触している被測定物１００の触覚を測定することができる。したがって、被測定物１００が触覚部２より柔らかい場合であっても、触覚を測定しうる触覚測定方法および触覚センサを提供することができる。
【００４０】
なお、以上説明した本発明の各構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
具体的には、以下に示すような種々の形態とすることもできる。
上記実施形態では、触覚部２の形状は、半球状であるが、本発明の触覚部２の形状はこれに限定されない。例えば、Ｕ字状断面が連続した、いわゆるかまぼこ形のような形状とすることもできる。また、円弧形状とは、曲率が必ずしも正円である必要がない。上記実施形態のように、二つの出射光を比較可能な範囲であれば複数の曲率を適宜組み合わせて構成してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、２経路からの出射光を比較して、触覚を測定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光の通過経路を３経路以上とし、これらを比較してもよい。また、光の通過経路を上記実施形態のように、２経路としこれを複数組配設し、各組を比較してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明を採用すると、被測定物が、触覚部よりも柔らかい場合であっても、触覚を測定しうる触覚測定方法および触覚センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る触覚センサに用いられるプローブを説明する一部破断平面図である。
【図２】図１の光ファイバの横断面図である。
【図３】本発明に係る触覚センサの触覚部を説明する概略斜視図である。
【図４】本発明に係る触覚センサの測定原理の説明図である。
【図５】本発明に係る触覚センサの測定原理の説明図（被測定物が、触覚部よりも硬い場合）である。
【図６】本発明に係る触覚センサの測定原理の説明図（被測定物が、触覚部よりも柔らかい場合）である。
【図７】本発明に係る触覚センサを使用した触覚測定装置の一実施例を説明する概略構成図である。
【符号の説明】
１ プローブ
２ 触覚部
３ 接続カプラ
４ 光ファイバ
５ 投光ファイバ
６ 受光ファイバ
７ 観測用ファイバ
８ 投光量制御器
１０ 検出器
２０ 移動装置
３０ ドライバ
４０ 荷重センサ
５０ 表示装置
６０ 主制御部
１００ 被測定物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tactile sensor measuring method and a tactile sensor, and more particularly to a tactile sensor that can be suitably measured even when an object to be measured is soft like a living body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a tactile part or the like is constituted by a combination of a translucent material and an elastic material, and incident light is projected from one end side of the tactile part or the like, and reflected light is allowed to pass through the inside of the tactile part or the like. A tactile sensor having a structure for receiving light emitted from the other end is known.
For example, in the technique disclosed in Non-Patent Document 1, a transparent plate that is a translucent material and an elastic sheet that is an elastic material are combined, and a gap is formed between the two to constitute a tactile sense part. And incident light is allowed to pass from the side end of the transparent plate.
[0003]
For example, in the technique disclosed in Non-Patent Document 2, a haptic part is configured by combining a hemispherical translucent material and a hemispherical elastic material and forming a gap therebetween.
In these conventional techniques, when an elastic material is brought into contact with an object to be measured, the contact portion is deformed. Therefore, the gap between the translucent material and the elastic material is lost at the contact portion, and the refractive index at the contact portion changes. Therefore, the difference between the contact portion and the non-contact portion can be observed from the translucent material side.
That is, in the tactile sensor having such a structure, when the tactile part or the like comes into contact with the object to be measured and is deformed by receiving an external force, the degree of reflected light changes with respect to the degree of incident light. This change is detected and tactile sensation is measured.
[0004]
[Non-Patent Document 1]
"Extracting the contour shape of a tactile object using an optical waveguide-type distributed tactile sensor", Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C), Volume 55, 516 (1989-8)
[Non-Patent Document 2]
"Hemispherical optical waveguide type tactile sensor with contact position and normal line detection function", Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C), 57, 535 (1991-3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional tactile sensor does not change the degree of reflected light with respect to the incident light unless the tactile part or the like is deformed by receiving an external force. Therefore, when the object to be measured is softer than the tactile part or the like, it is difficult to measure the tactile sensation.
The present invention has been made paying attention to the above points, and in addition to the case where the object to be measured is harder than the tactile part or the like, the tactile sense is measured even when the object is softer than the tactile part or the like. It is an object of the present invention to provide a tactile measurement method and a tactile sensor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have studied the relationship between reflection and refraction of light incident on an elastic material having a light-transmitting and cross-sectional boundary surface having an arc shape.
Here, “translucency” refers to the property that light can travel inside an elastic material as a medium and the refractive index on the medium side becomes large at the interface between the medium and the measurement atmosphere (for example, air). .
[0007]
In addition, the “arc shape” is a functional shape provided in the boundary surface, and incident light directed toward the inside of the elastic material as a medium proceeds while repeating incidence, reflection, and refraction at the boundary surface, and is projected. It means a shape that is observed as reflected light (hereinafter referred to as outgoing light) from a light receiving position that is uniquely determined with respect to the position, and is not necessarily limited to a geometric arc.
[0008]
That is, the elastic material as a medium having this condition has a large refractive index with respect to the measurement atmosphere (for example, air). The incident light to the elastic material travels while repeating incidence, reflection, and refraction at a boundary surface having an arc shape. At this time, the light receiving position of the outgoing light coming out of the elastic material is uniquely determined with respect to the light projecting position of the incident light on the boundary surface.
[0009]
For example, incident light projected from the vicinity of the outer periphery of the bottom surface of the arc with respect to the boundary surface having an arc shape formed of a perfect circle is emitted from a position substantially symmetrical to the boundary surface with respect to the projection position (hereinafter, (Referred to as first outgoing light). Similarly, incident light projected from slightly inside the vicinity of the outer periphery of the bottom surface of the arc is emitted from a position substantially symmetrical to the boundary surface with respect to the projected position (hereinafter referred to as second emitted light). Received light.
[0010]
Furthermore, the present inventors examined the relationship between the first outgoing light and the second outgoing light when the boundary surface of the elastic material was pressed against the object, and found the following. .
When the object is harder than the elastic material, the amount of received light in the first outgoing light is larger than that in the second outgoing light.
When the object is softer than the elastic material, the first outgoing light has a smaller change in the amount of received light than the second outgoing light.
[0011]
The present inventors paid attention to this principle and applied it to a contact sensor.
That is, in order to solve the above-described problem, the invention described in claim 1 of the present invention includes a boundary surface having a circular arc shape whose cross section is convex on the measured object side, and the measured surface across the boundary surface. Incident light is projected from one end of the base end surface to the inside of the tactile portion toward the boundary surface with respect to a tactile portion having a base end surface facing the object and formed of a translucent elastic material. A method of measuring a tactile sensation from the object to be measured by receiving light emitted from the other end side of the base end surface, and passing through the incident light while reflecting on the boundary surface, Projecting a tactile sensation by projecting a plurality of incident light beams having different initial angles of incidence on the boundary surface onto the base end surface and comparing a plurality of emitted light beams respectively corresponding to the plurality of incident light beams It is said.
[0012]
Here, “tactile sensation” refers to information obtained from the shape, hardness (softness), or a combination of the object to be measured that is obtained when the object is in contact with the object.
Next, the invention described in claim 2 of the present invention is the tactile measurement method according to claim 1, wherein the tactile part has a hemispherical shape and projects the plurality of incident lights. The positions at are different from each other in distance from the center of the hemispherical shape.
[0013]
Next, the invention described in claim 3 of the present invention includes a boundary surface whose cross section is a convex arc shape toward the object to be measured, and a substrate facing the object to be measured across the boundary surface. A tactile part formed of an elastic material having an end face and a light transmitting property, and disposed on one end side of the base end face for projecting incident light toward the boundary surface inside the tactile part. A tactile sensor comprising: a light projecting unit; and a light receiving unit configured to receive the light emitted from the other end side of the base end surface by reflecting the incident light from the light projecting unit on the boundary surface. , A plurality of the light projecting units having different initial angles of incidence on the boundary surface of the incident light, a plurality of the light receiving units corresponding to the plurality of the light projecting units, and light received from the plurality of the light receiving units And a detector for comparing the emitted lights.
[0014]
Next, the invention described in claim 4 of the present invention is the tactile sensor according to claim 3, wherein the tactile part has a hemispherical shape, and the positions of the plurality of light projecting parts are the hemispheres. The distance from the center of the shape is different from each other.
According to the present invention, incident light is allowed to pass through two or more paths along the arc of the haptic part into the haptic part. Then, two or more outgoing lights respectively observed from the light receiving units corresponding to two or more passing paths are compared. Therefore, the deformation state due to the external force of the object to be measured in the tactile part can be determined from the principle described above. Therefore, it is possible to provide a tactile measurement method and a tactile sensor that can measure a tactile sensation even when the object to be measured is softer than the tactile part.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a probe 1 of a tactile sensor according to the present invention.
As shown in the figure, the probe 1 is mainly composed of a haptic part 2, a connection coupler 3, and an optical fiber 4.
[0016]
The tactile sensation part 2 has a hemispherical shape formed by an arc shape as a boundary surface 2b (described later), and is formed from a translucent elastic material. As an elastic material which comprises the tactile sense part 2, if it has translucency and moderate elasticity, it is applicable. Usually, various natural products and compounds known as rubbers and elastomers, such as natural rubber, butyl rubber, isoprene rubber, silicone rubber, polyurethane rubber and other elastomers, polyolefin-based thermoplastic elastomers, polystyrene-based heat Examples include thermoplastic elastomers and thermoplastic elastomers such as polyvinyl chloride thermoplastic elastomer. The elastic value suitable for the elastic material varies depending on the size of the tactile part 2 and the magnitude of the external force, and examples thereof include those having a compression elastic modulus measured according to the test standard ASTM D695 of about 10 to 100. The size and outer shape of the tactile part 2 can be selected as appropriate depending on the application location of the tactile sensor of the present invention, the desired sensing sensitivity, the magnitude of the external force to be detected, and the like. If the invention is applied, it is preferable that the tactile part 2 has a hemispherical diameter of about 15 to 20 mm.
[0017]
The connection coupler 3 is configured such that the male side 3a and the female side 3b are combined by male and female screws, and can be separated from a substantially central portion. Then, one end of the male side 3a is fixed to the outer peripheral surface of the base end surface 2a of the haptic part 2 having a hemispherical shape. The tactile part 2 and the connection coupler 3 can be fixed by, for example, fixing with an adhesive such as a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or an ultraviolet curable resin, a mechanical fixing method with a clamp structure, or a combination thereof. It may be fixed. The connection coupler 3 may be manufactured from a normal metal material. However, when the subject of the tactile sensor is a living body and is inserted into the living body, the edge of the connection coupler 3 damages the subject. In some cases, the edge of the connection coupler 3 may be caught by the wall surface of the subject and smooth insertion may be difficult. In such a case, it is preferable to cover the entire connection coupler 3 with, for example, an organic polymer elastic body.
[0018]
In order to engage with the coating 4a of the optical fiber 4, the female side 3b has a locking claw 3c made of an annular thin leaf spring inside the female side 3b cylindrical portion. When the optical fiber 4 is inserted from the female side 3b of the connection coupler 3, the coating 4a of the optical fiber 4 is engaged with the locking claw 3c and fixed. When the optical fiber 4 is removed, the optical fiber 4 is cut with a fiber cutter or the like in the vicinity of the connection coupler 3, the threaded portion of the connection coupler 3 is removed, and the optical fiber 4 is moved in the non-engagement direction of the locking claw 3c. Just pull through.
[0019]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the optical fiber 4, and FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining a base end surface 2 a to which the optical path between the tactile part 2 of the probe 1 and the optical fiber 4 is connected. In FIG. 3, only the light projecting fiber 5 and the light receiving fiber 6 are shown for ease of explanation.
As shown in FIGS. 2 and 3, this optical fiber 4 is formed by bundling a plurality of thin light projecting fibers 5, a plurality of thin light receiving fibers 6, and a single thick observation fiber 7 by a coating 4a. Has been.
[0020]
The light projecting fiber 5 is disposed on one end side of the base end face 2a of the tactile sense part 2 with the end face of the light projecting fiber 5 facing the base end face 2a in order to project incident light into the tactile sense part 2. .
The light projecting fiber 5 includes a first light projecting fiber 5A and a second light projecting fiber 5B. Specifically, the first light projecting fiber 5A is arranged along the circumferential direction on the outer peripheral side of the optical fiber 4 having a circular cross section. Then, the second light projecting fiber 5B is arranged side by side along the circumferential direction of the optical fiber 4 slightly inside the first light projecting fiber 5A. 2 and 3 show a state in which two first projecting fibers 5A and two second projecting fibers 5B are arranged.
[0021]
The light receiving fiber 6 functions as a light receiving unit. That is, the incident light from the light projecting fiber 5 passes through the inside of the tactile part 2 along the arc of the tactile part 2 while repeating incidence and reflection. And incident light comes out as an emitted light from the other end side of the projection fiber 5 of the base end surface 2a. In order to receive the emitted light, the light receiving fiber 6 is disposed on the other end side of the base end face 2a with the end face of the light receiving fiber 6 facing the base end face 2a.
[0022]
The light receiving fiber 6 is composed of a first light receiving fiber 6A and a second light receiving fiber 6B in the same manner as the light projecting fiber 5. Specifically, the first light receiving fiber 6A is arranged along the circumferential direction on the outer peripheral side of the optical fiber 4 having a circular cross section. The second light receiving fiber 6B is arranged side by side along the circumferential direction of the optical fiber 4 slightly inside the first light receiving fiber 6A. 2 and 3 show a state in which two first light receiving fibers 6A and two second light receiving fibers 6B are arranged.
[0023]
As described above, the probe 1 includes, on the base end surface 2a of the tactile part 2, two paths of light projecting / receiving positions configured by the light projecting fibers 5 (5A, 5B) and the light receiving fibers 6 (6A, 6B). It will be.
That is, the first incident light 5a projected from the first light projecting fiber 5A is received by the first light receiving fiber 6A as the first outgoing light 6a after passing through the tactile part 2. Further, the second incident light 5b projected from the second light projecting fiber 5B passes through the tactile part 2 and is then received by the second light receiving fiber 6B as the second outgoing light 6b.
[0024]
2 and 3 show an example in which two sets of light passing paths including these two paths are provided.
Here, the principle of measuring a tactile sensation with the probe 1 having the above configuration will be described with reference to FIGS. In the following description of the principle of measuring the tactile sense, a set (the first light projecting / receiving path constituted by the first light projecting fiber 5A and the first light receiving fiber 6A, and the second light projecting fiber 5B). Of the second light projecting / receiving path composed of the second light receiving fiber 6B), and the other optical fibers and the like (observation fiber 7 and the like) are not shown.
[0025]
FIG. 4 is an explanatory diagram of reflection and refraction of light projected on the tactile part 2 in the atmosphere.
As shown in the figure, generally, when light travels from a medium having a high refractive index to a medium having a low refractive index, if the incident angle to the boundary surface 2b of the medium is large, the incident light is totally reflected at the boundary surface. . Therefore, incident light projected from one end of the base end face 2a of the haptic part 2 has a higher refractive index than that of the haptic part 2 and the boundary surface 2b is spherical, so that it repeatedly enters, reflects and refracts. However, it is received as emitted light from the other end of the base end face 2 a of the tactile sense part 2. At this time, the light receiving position is uniquely determined with respect to the light projecting position. That is, the first incident light 5a projected from the vicinity of the outer peripheral surface of the base end surface 2a, which is the hemispherical bottom surface of the tactile part 2, is output near the outer peripheral bottom surface on the opposite side of the concentric circle at the projection position. It is received as incident light 6a.
[0026]
Further, the second incident light 5b projected from the inner side slightly from the position of the first incident light 5a is slightly incident on the spherical surface as the boundary surface 2b than the first incident light 5a. Becomes smaller. Therefore, the second incident light 5b is divided into reflected light and refracted light at the hemispherical boundary surface 2b, and only the reflected light advances to the light receiving position. And it detects as the 2nd emitted light 6b from the inner side slightly from the light-receiving position of the 1st emitted light 6a.
[0027]
In addition, the intensity | strength of refracted light becomes strong for the light c which injected from the inner side of the base end surface 2a of the tactile sense part 2 as a lens. Therefore, the reflected light c ′ has a small amount of light and the light receiving position does not appear clearly.
Next, FIG. 5 is an explanatory diagram of the measurement principle when the DUT 100 is harder than the tactile part 2 in the tactile sensor according to the present invention.
[0028]
As shown in the figure, when the DUT 100 is harder than the tactile part 2, the tactile part 2 is elastically deformed. At this time, the first incident light 5a having a large incident angle propagating through the hemispherical boundary surface of the tactile part 2 is divided into reflected light and refracted light at the boundary surface 2b. In addition, part of the reflected light is irregularly reflected by the shape and roughness of the surface of the object 100 to be measured. Therefore, the first outgoing light 6a traveling to the light receiving portion is reduced.
[0029]
On the other hand, the second incident light 5b is also divided into reflected light and refracted light at the boundary surface 2b. However, the ratio of the second incident light 5b having a smaller incident angle than the first incident light 5a propagating through the hemispherical boundary surface 2b of the tactile part 2 is irregularly reflected depending on the shape and roughness of the surface of the object 100 to be measured. Less than the first incident light 5a. Therefore, the second outgoing light 6b traveling to the light receiving portion is less changed than the first outgoing light 6a.
[0030]
Next, FIG. 6 is an explanatory diagram of the measurement principle when the DUT 100 is softer than the tactile part 2 in the tactile sensor according to the present invention.
As shown in the figure, when the device under test 100 is softer than the tactile part 2, the device under test 100 is deformed. At this time, the first incident light 5a having a large incident angle propagating through the hemispherical boundary surface 2b of the haptic part 2 hardly scatters. For this reason, the first outgoing light 6a traveling to the light receiving portion changes only slightly.
[0031]
On the other hand, the second incident light 5b having a smaller incident angle than the first incident light 5a propagating through the hemispherical boundary surface 2b of the tactile part 2 is reflected on the boundary surface 2b than the first incident light 5a. There are many ratios of refracted light. Therefore, compared with the first outgoing light 6a, the second outgoing light 6b traveling to the light receiving portion is reduced. Further, the second emitted light 6b traveling to the light receiving portion is smaller than the amount of light received when the tactile sense portion 2 is not in contact with the measurement object 100.
[0032]
Therefore, from the relationship between the first outgoing light 6a and the second outgoing light 6b, whether or not the tactile part 2 is in contact with the measurement object 100, whether it is harder or softer than the tactile part 2, It is possible to determine the sense of touch.
And when the to-be-measured object 100 is harder than the tactile sense part 2, a contact state can be investigated in detail from the relationship between the 1st incident light 5a and the 1st emitted light 6a.
Further, when the DUT 100 is softer than the tactile part 2, the contact state can be examined in more detail from the relationship between the second incident light 5b and the second emitted light 6b.
[0033]
【Example】
Next, an embodiment of a tactile measurement device using the tactile sensor according to the present invention will be described.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating the overall configuration of the tactile measurement device.
As shown in the figure, this apparatus controls the amount of light received from the probe 1, the light quantity controller 8 that controls the amount of light emitted to the tactile part 2 of the probe 1, and the amount of light received from the tactile part 2. A detector 10 that measures the contact or deformation state of the tactile part 2 from the quantity information, a moving device 20 that supports and moves the probe 1, a driver 30 that controls and measures the amount of movement of the probe 1, and a tactile sense of the probe 1 A load sensor 40 for measuring the load between the unit 2 and the DUT 100, a display device 50 for displaying the amount of light emitted, the amount of received light, the state of contact or deformation, the amount of movement, the load, etc., and the main control for controlling each device. It is mainly comprised from the part 60. FIG.
This tactile measurement device can measure the tactile sensation of the DUT 100 based on a program prepared in advance by the following procedure, for example.
[0034]
First, the driver 30 that has received a command from the main control unit 60 moves the probe 1 supported by the moving device 20 in a direction in which the probe 1 supported by the moving device 20 contacts the object to be measured 100 by the actuator of the moving device 20. As the actuator, a normal precision ball screw is used for the feed mechanism, and this is driven by a normal servo motor. For this reason, the driver 30 of the moving device 20 functions as a length measurement sensor that measures the amount of movement based on the number of steps driven by the servo motor at the same time that the moving device 20 starts moving.
[0035]
The probe 1 moved by the moving device 20 comes into contact with the DUT 100 at the contact portion 2 at the tip thereof. At this time, the load sensor 40 outputs a signal based on the pressing force to the main control unit 60.
When the pressing force signal is output, the main control unit 60 stops the moving device 20 and resets the number of steps driven by the servo motor.
[0036]
At this time, there are a case where the tactile part 2 of the probe 1 is elastically deformed (the device under test 100 is relatively hard) and a case where it is not deformed (the device under test 100 is relatively soft).
That is, according to the measurement principle described above, when the object 100 is elastically deformed (the object 100 to be measured is relatively hard), the amount of received light in the first outgoing light 6a is larger than that in the second outgoing light 6b. Become. In addition, when the object is not deformed (the object 100 to be measured is relatively soft), the first emitted light 6a is less changed in the amount of received light than the second emitted light 6b. Therefore, by comparing the received light amounts of the first outgoing light 6a and the second outgoing light 6b by the detector 10, the relative hardness and softness between the DUT 100 and the tactile part 2, that is, A tactile sense can be easily determined. The detector 10 can determine the sense of touch by, for example, converting light energy into an electric quantity using a phototransistor or the like and comparing the electric quantity.
[0037]
Then, the tactile sensation of the device under test 100 can be measured in more detail by further slightly driving the moving device 20 and comprehensively determining changes in load and changes in the amount of received light.
Further, the tactile part 2 of the probe 1 can be easily attached and detached from the connection coupler 3 for replacement. Therefore, it is possible to perform measurement by mounting the tactile sense part 2 having various hardness (softness). Therefore, it is possible to measure the tactile sensation of the DUT 100 in more detail.
[0038]
Further, by using the observation fiber 7 at the center of the optical fiber 4, the contact portion can be visually observed from the inside of the tactile sense part 2 with a camera or the like. Therefore, it is possible to measure the tactile sensation of the DUT 100 in more detail.
In the above-described embodiment, in order to prevent mutual interference between lights by a plurality of paths, the light projection frequency from the light projection control unit 8 of each path is changed to prevent interference. Note that the light source of the light projection control unit 8 may be any of infrared light, visible light, ultraviolet light, and the like. If the transmission loss becomes a problem because the optical fiber 4 is long, a light source that reduces the transmission loss may be selected and used according to the constituent material of the optical fiber 4.
[0039]
As described above, according to the probe 1 as a tactile sensor according to the present invention, a plurality of incident lights 5a and 5b are allowed to pass through the inside of the tactile part 2 along the hemispherical surface (boundary surface 2b) of the tactile part 2. ing. And there are two passage paths for the plurality of incident lights 5a and 5b. Therefore, it is possible to compare the first outgoing light 6a and the second outgoing light 6b respectively observed from the light receiving portions 6A and 6B of the two paths. Therefore, from the above-described principle, even when the tactile part 2 is not deformed by receiving an external force, the tactile sense of the measurement object 100 in contact with the tactile part 2 that is an elastic material can be measured. Therefore, it is possible to provide a tactile measurement method and a tactile sensor that can measure a tactile sense even when the DUT 100 is softer than the tactile sense part 2.
[0040]
In addition, each structure of this invention demonstrated above is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
Specifically, various forms as shown below can be adopted.
In the said embodiment, although the shape of the tactile part 2 is hemispherical, the shape of the tactile part 2 of this invention is not limited to this. For example, it may be a so-called kamaboko shape with a continuous U-shaped cross section. In addition, the arc shape does not necessarily have to be a perfect circle. As in the above embodiment, a plurality of curvatures may be appropriately combined as long as the two outgoing lights can be compared.
[0041]
Moreover, in the said embodiment, although the tactile sense is measured by comparing the emitted light from two paths, this invention is not limited to this. For example, three or more light passage paths may be compared and compared. Further, as in the above-described embodiment, the light passing path may be two paths, and a plurality of sets may be arranged and the sets may be compared.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, when the present invention is adopted, it is possible to provide a tactile measurement method and a tactile sensor that can measure a tactile sense even when the object to be measured is softer than the tactile part.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken plan view for explaining a probe used in a tactile sensor according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of the optical fiber of FIG.
FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining a tactile part of a tactile sensor according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the measurement principle of the tactile sensor according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the measurement principle of the tactile sensor according to the present invention (when the object to be measured is harder than the tactile part);
FIG. 6 is an explanatory diagram of the measurement principle of the tactile sensor according to the present invention (when the object to be measured is softer than the tactile part).
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating an embodiment of a tactile measurement device using a tactile sensor according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe 2 Tactile part 3 Connection coupler 4 Optical fiber 5 Light-emitting fiber 6 Light-receiving fiber 7 Observation fiber 8 Light emission quantity controller 10 Detector 20 Moving device 30 Driver 40 Load sensor 50 Display device 60 Main control unit 100 Device under test

Claims (4)

断面が被測定物側に凸の円弧形状となっている境界面と前記境界面を挟んで前記被測定物に対向する基端面とを有し且つ透光性がある弾性材料から形成された触覚部に対し、前記基端面の一端側から前記触覚部の内部へ前記境界面に向けて入射光を投光し、該入射光が前記境界面で反射しながら通過し、前記基端面の他端側から出射した出射光を受光することによって前記被測定物からの触覚を測定する方法であって、
前記境界面への最初の入射角が互いに異なる複数の入射光を前記基端面に投光し、該複数の入射光にそれぞれ対応する複数の出射光同士を比較することで触覚を測定することを特徴とする触覚測定方法。A tactile sensation formed of a translucent elastic material having a boundary surface having a circular arc shape whose cross section is convex toward the object to be measured and a base end surface facing the object to be measured across the boundary surface The incident light is projected toward the boundary surface from one end side of the base end surface to the inside of the tactile portion, and the incident light is reflected by the boundary surface and passes through the other end of the base end surface. A method of measuring a tactile sensation from the object to be measured by receiving emitted light emitted from the side,
Projecting tactile sensation by projecting a plurality of incident lights having different initial angles of incidence on the boundary surface to the base end face and comparing a plurality of outgoing lights respectively corresponding to the plurality of incident lights. Characteristic tactile measurement method. 前記触覚部は半球形状であり、前記複数の入射光を投光する前記基端面での位置は、前記半球形状の中心からの距離が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の触覚測定方法。2. The tactile measurement according to claim 1, wherein the tactile part has a hemispherical shape, and the distance from the center of the hemispherical shape is different from the position on the base end surface where the plurality of incident lights are projected. Method. 断面が被測定物側に向けて凸の円弧形状となっている境界面および前記境界面を挟んで前記被測定物に対向する基端面を有し且つ透光性がある弾性材料から形成された触覚部と、前記触覚部の内部へ前記境界面に向けて入射光を投光するために前記基端面の一端側に配設された投光部と、該投光部からの前記入射光が前記境界面で反射し、前記基端面の他端側から出射した出射光を受光する受光部と、を備えた触覚センサであって、
前記入射光の前記境界面への最初の入射角が互いに異なる複数の前記投光部と、
前記複数の前記投光部に対応した複数の前記受光部と、
前記複数の前記受光部から受光される出射光同士を比較する検出部と、を備えていることを特徴とする触覚センサ。The cross section is formed of a translucent elastic material having a boundary surface that has a convex arc shape toward the object to be measured and a base end face that faces the object to be measured across the boundary surface. A tactile sensation part, a light projecting part disposed on one end side of the base end face for projecting incident light into the tactile part toward the boundary surface, and the incident light from the light projecting part A tactile sensor comprising: a light receiving portion that reflects the boundary surface and receives outgoing light emitted from the other end side of the base end surface;
A plurality of the light projecting portions having different initial incident angles of the incident light to the boundary surface;
A plurality of the light receiving units corresponding to the plurality of the light projecting units;
A tactile sensor comprising: a detection unit that compares emitted light received from the plurality of the light receiving units. 前記触覚部は半球形状であり、前記複数の前記投光部の位置は、前記半球形状の中心からの距離が互いに異なることを特徴とする請求項３に記載の触覚センサ。The tactile sensor according to claim 3, wherein the tactile part has a hemispherical shape, and the positions of the plurality of light projecting parts are different from each other in the distance from the center of the hemispherical shape.

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