JP4364146B2

JP4364146B2 - Tactile sensor

Info

Publication number: JP4364146B2
Application number: JP2005067531A
Authority: JP
Inventors: 淳菅原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: JP2006250705A

Description

本発明は触覚センサーに係わり、特に圧力分布を検知する触覚センサーに関する。 The present invention relates to a tactile sensor, and more particularly to a tactile sensor that detects a pressure distribution.

圧力分布センサーは、自動車座席の着座圧力分布測定、寝たきり患者用ベッドの体重分布測定、スポーツシューズの靴底圧力分布測定等に使われている。また、ロボットハンドの手先やシャーシ外壁などにも使われ、把持物保護や衝突時保護などに使われている。 The pressure distribution sensor is used for measuring a seating pressure distribution of an automobile seat, measuring a weight distribution of a bed for a bedridden patient, measuring a sole pressure distribution of sports shoes, and the like. It is also used for the hand of robot hands and the outer wall of the chassis, and is used for protecting gripped objects and protecting against collisions.

従来の圧力分布センサーは、その法線方向の外力のみを検知するものがほとんどであり、センサーの接線方向の外力を検知するものはほとんど無かった。 Most conventional pressure distribution sensors detect only the external force in the normal direction, and few detect the external force in the tangential direction of the sensor.

接線及び法線の両方向の圧力分布を測定する方法として、センサー表面に法線方向に伸びる接触用凸部を設け、該凸部直下の複数のセンサーの検出圧力の比率で、接線及び法線の両方向の外力を検知する方法などがある（特許文献１参照）。 As a method of measuring the pressure distribution in both the tangential and normal directions, a contact convex portion extending in the normal direction is provided on the sensor surface, and the ratio of the detected pressures of a plurality of sensors immediately below the convex portion is used to determine There is a method of detecting an external force in both directions (see Patent Document 1).

特許文献１に記載の触覚センサーは感圧導電性エラストマー部材を備え、この感圧導電性エラストマー部材は外圧によって抵抗が変化するゴムからなっている。この感圧導電性エラストマー部材の下には複数の電極があり、これらの電極を流れる電流に基づいて抵抗変化すなわち外圧変化を読み取る仕組みになっている。感圧導電性エラストマー部材の上には接触用凸部があり、この凸部の先端にかかる外力の方向により、凸部の下の感圧導電性エラストマー部材にかかる圧力が不均一になり、抵抗も不均一になるため、先端にかかった外力の方向が分かるのである。 The tactile sensor described in Patent Document 1 includes a pressure-sensitive conductive elastomer member, and the pressure-sensitive conductive elastomer member is made of rubber whose resistance is changed by an external pressure. There are a plurality of electrodes under the pressure-sensitive conductive elastomer member, and a mechanism for reading a change in resistance, that is, a change in external pressure based on a current flowing through these electrodes. There is a convex part for contact on the pressure-sensitive conductive elastomer member. Depending on the direction of the external force applied to the tip of this convex part, the pressure applied to the pressure-sensitive conductive elastomer member under the convex part becomes non-uniform, causing resistance. The direction of the external force applied to the tip is known.

しかしながら、特許文献１に記載された凸部は、接線方向の外力を精度良く検出するために相当の高さを必要とし、このため、凸部をセンサー上に実装することが難しく、また大変壊れやすく耐久性に劣るといった問題をかかえている。また、凸部にゴミ等が絡んでしまい、清潔性に劣る他、これにより外力の検出精度が劣化するといった問題もある。
特開平５−８１９７７号公報 However, the convex portion described in Patent Document 1 requires a considerable height in order to accurately detect the external force in the tangential direction. For this reason, it is difficult to mount the convex portion on the sensor, and it is very broken. It has the problem that it is easy and inferior in durability. In addition, dust or the like is entangled with the convex portion, resulting in poor cleanliness, and there is a problem that the external force detection accuracy deteriorates.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-81977

以上述べたように、従来の触覚センサーでは、外力検出のために設けられる凸部が、接線方向の外力を精度良く検出するために相当の高さを必要とし、このため、凸部をセンサー上に実装することが難しく、また大変壊れやすく耐久性に劣るといった問題がある。また、凸部にゴミ等が絡んでしまい、清潔性に劣る他、これにより外力の検出精度が劣化するといった問題もある。 As described above, in the conventional tactile sensor, the convex portion provided for detecting the external force requires a considerable height in order to accurately detect the external force in the tangential direction. There is a problem that it is difficult to mount, and is very fragile and inferior in durability. In addition, dust or the like is entangled with the convex portion, resulting in poor cleanliness, and there is a problem that the external force detection accuracy deteriorates.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造が容易で耐久性に優れ外力の検出精度が優れた触覚センサーを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a tactile sensor that is easy to manufacture, has excellent durability, and has excellent external force detection accuracy.

（構成）
上述した課題を解決すべく本発明は、複数の感圧素子群と、当該感圧素子群の上に設けられた第１の板状弾性体と、当該第１の板状弾性体の上に設けられた複数の柱状体と、当該複数の柱状体の上に設けられた第２の板状弾性体と、当該第２の板状弾性体の上であって前記柱状体の上に相当する位置に設けられた複数の突起部とを具備することを特徴とする触覚センサーを提供する。 (Constitution)
In order to solve the problems described above, the present invention provides a plurality of pressure-sensitive element groups, a first plate-like elastic body provided on the pressure-sensitive element group, and the first plate-like elastic body. A plurality of provided columnar bodies, a second plate-like elastic body provided on the plurality of columnar bodies, and on the second plate-like elastic body and corresponding to the columnar body. Provided is a tactile sensor comprising a plurality of protrusions provided at positions .

また、本発明は、第１の方向及びこの第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれ2つづつ並んだ４つの感圧素子を一組として、当該一組の感圧素子が前記第１の方向及び第２の方向にアレイ状に配置されてなる感圧素子群と、当該感圧素子群の上に設けられた第１の板状弾性体と、当該第１の板状弾性体の上でかつ前記一組の感圧素子全体における中心位置の上に設けられた柱状体と、当該柱状体の上に設けられた第２の板状弾性体と、当該第２の板状弾性体の上に設けられた複数の突起部とを具備することを特徴とする触覚センサーを提供する。 The present invention also provides a set of four pressure sensitive elements arranged in two in the first direction and in the second direction intersecting the first direction, and the set of pressure sensitive elements is the first direction. A pressure-sensitive element group arranged in an array in the direction of 1 and the second direction, a first plate-like elastic body provided on the pressure-sensitive element group, and the first plate-like elastic body And a second plate-like elastic body provided on the columnar body, and a second plate-like elasticity. Provided is a tactile sensor comprising a plurality of protrusions provided on a body.

また、本発明は、複数の感圧素子群と、当該感圧素子群の上に設けられた第１の板状弾性体と、当該第１の板状弾性体の上に設けられた複数の弾性体である柱状体と、当該複数の柱状体の上に設けられた第２の板状弾性体と、当該第２の板状弾性体の上に設けられた複数の突起部とを具備することを特徴とする触覚センサーを提供する。Further, the present invention provides a plurality of pressure-sensitive element groups, a first plate-like elastic body provided on the pressure-sensitive element group, and a plurality of pieces provided on the first plate-like elastic body. A columnar body that is an elastic body; a second plate-like elastic body provided on the plurality of columnar bodies; and a plurality of protrusions provided on the second plate-like elastic body. Provided is a tactile sensor.

（作用）
本発明の触覚センサーによれば、接線方向の力が加わった場合には、感圧素子群のうちの一部の感圧素子において第１の板状弾性体が変形するとともに、当該感圧素子の近くの別の感圧素子では第１の板状弾性体が変形しないか若しくは変形量が小さくなるため、その変形量を検出することにより、接線方向の力を正確に感知することが可能となる。また、法線方向の力が加わった場合には、感圧素子群のうちの一部の感圧素子において第１の板状弾性体が変形するとともに、当該感圧素子の近くの別の感圧素子でも第１の板状弾性体が変形するため、その変形量を検出することにより、法線方向の力を正確に感知することが可能となる。 (Function)
According to the tactile sensor of the present invention, when a tangential force is applied, the first plate-like elastic body is deformed in some of the pressure-sensitive elements in the pressure-sensitive element group, and the pressure-sensitive element Since the first plate-like elastic body does not deform or the amount of deformation becomes small in another pressure-sensitive element near the tangential force, it is possible to accurately sense the tangential force by detecting the amount of deformation. Become. When a force in the normal direction is applied, the first plate-like elastic body is deformed in some pressure-sensitive elements in the pressure-sensitive element group, and another sense near the pressure-sensitive element is used. Since the first plate-like elastic body is deformed even by the pressure element, it is possible to accurately sense the force in the normal direction by detecting the amount of deformation.

また、本発明の触覚センサーによれば、柱状体上に第２の板状弾性体が設けられているので、第２の板状弾性体が複数の柱状体を安定して支持することにより実装性及び耐久性を向上させることが可能となる。また、第２の板状弾性体が柱状体を覆うことにより、柱状体以外の空隙部分にゴミ等が入り込むことを防止することができ、ゴミ等による清潔性の劣化を効果的に防止することが可能となる。さらにまた、空隙部分へのゴミ等の混入による問題を考慮する必要がなくなるので、柱状体の高さを高くすることができ、第１の板状弾性体の変形量を好適化して外力検出精度を向上させることが可能である。 Further, according to the tactile sensor of the present invention, since the second plate-like elastic body is provided on the columnar body, the second plate-like elastic body stably mounts the plurality of columnar bodies. And durability can be improved. In addition, by covering the columnar body with the second plate-like elastic body, it is possible to prevent dust and the like from entering the space other than the columnar body, and to effectively prevent deterioration of cleanliness due to the dust and the like. Is possible. Furthermore, since it is not necessary to consider the problem caused by dust and the like in the gap, the height of the columnar body can be increased, the amount of deformation of the first plate-like elastic body is optimized, and the external force detection accuracy is improved. It is possible to improve.

本発明の触覚センサーは、例えばロボットハンドの先端等に取り付けられた場合、ロボットに人間並みの器用な動作をさせることが可能である。特に、接線方向の力を精度良く把握することができるので、触っている物体の表面形状や摩擦係数を正確に認識することが可能である。また、物体を把持する場合に接線方向の擦り量が分かるので、最小力で物体を把持でき、壊れやすい物や形が変形しやすい物を把持する際に触覚センサーとしての威力を効果的に発揮することができる。 For example, when the tactile sensor of the present invention is attached to the tip of a robot hand or the like, it can cause the robot to perform a dexterous operation similar to a human. In particular, since the force in the tangential direction can be accurately grasped, it is possible to accurately recognize the surface shape and the friction coefficient of the touched object. In addition, since the amount of friction in the tangential direction is known when grasping an object, the object can be grasped with minimum force, and the power as a tactile sensor is effectively demonstrated when grasping a fragile object or an object whose shape tends to deform. can do.

本発明により、製造が容易で耐久性に優れ外力の検出精度が優れた触覚センサーを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a tactile sensor that is easy to manufacture, has excellent durability, and has excellent external force detection accuracy.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１及び図２はそれぞれ本発明の第１の実施形態に係る触覚センサーの構造を示す断面図及び平面図である。図１は図２のＡ−Ａ´’断面に沿った断面図である。本実施形態では、感圧静電容量方式を採用した例である。図１に示されるように、シリコンゴム基板101上に導電性の配線102が設けられている。シリコンゴム基板101上には配線102を覆うように絶縁膜103が設けられており、これにより電気的短絡が防止される。隣接する配線102間の絶縁膜103の上にはスペーサー104が設けられており、スペーサー104の上にはシリコンゴム105が貼り付けられている。このシリコンゴム105のシリコンゴム基板101側の面には導電性の配線107が形成されている。スペーサー104は、配線107と絶縁膜103間のギャップを保持する役割を果たしている。 (First embodiment)
1 and 2 are a cross-sectional view and a plan view showing the structure of the tactile sensor according to the first embodiment of the present invention, respectively. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ ′ of FIG. In this embodiment, a pressure-sensitive capacitance method is adopted. As shown in FIG. 1, conductive wiring 102 is provided on a silicon rubber substrate 101. An insulating film 103 is provided on the silicon rubber substrate 101 so as to cover the wiring 102, thereby preventing an electrical short circuit. A spacer 104 is provided on the insulating film 103 between the adjacent wirings 102, and silicon rubber 105 is attached on the spacer 104. Conductive wiring 107 is formed on the surface of the silicon rubber 105 on the silicon rubber substrate 101 side. The spacer 104 plays a role of maintaining a gap between the wiring 107 and the insulating film 103.

配線107は配線102と対向しており、配線107と配線102とによりコンデンサーが形成されている。前述のように絶縁膜103が配線102と配線107との間の電気的短絡を防いでいる。一体成型により円柱型ブロック106がシリコンゴム105と一体的に形成されている。即ち、円柱型ブロック106もシリコンゴムからなる。円柱型ブロック106以外の空隙部分110は、空気あるいは液体で満たされていても良いし、円柱型ブロック106より軟らかいゴム状物質で満たされていても良い。円柱型ブロック106はセンサー表面の接線方向の力をコンデンサーに伝える働きをしている。 The wiring 107 is opposed to the wiring 102, and the wiring 107 and the wiring 102 form a capacitor. As described above, the insulating film 103 prevents an electrical short circuit between the wiring 102 and the wiring 107. A cylindrical block 106 is integrally formed with the silicon rubber 105 by integral molding. That is, the cylindrical block 106 is also made of silicon rubber. The void portion 110 other than the cylindrical block 106 may be filled with air or liquid, or may be filled with a rubber-like substance that is softer than the cylindrical block 106. The cylindrical block 106 serves to transmit the tangential force on the sensor surface to the capacitor.

本実施形態では、円柱型ブロック106はカバーシリコンゴム108によって覆われている。カバーシリコンゴム108と円柱型ブロック106とは接着剤によって接合されている。カバーシリコンゴム108の上部には円柱型ブロック106の中心軸上に突起109が一体成型により形成されており、この突起109は接線方向の力を円柱型ブロック106に伝える働きをしている。なお、カバーシリコンゴム108は充分に薄く、一つの突起の移動を隣接の突起にほとんど伝えないようになっている。 In this embodiment, the cylindrical block 106 is covered with a cover silicon rubber 108. The cover silicon rubber 108 and the cylindrical block 106 are joined by an adhesive. A projection 109 is integrally formed on the center axis of the cylindrical block 106 on the upper part of the cover silicon rubber 108, and this projection 109 serves to transmit a tangential force to the cylindrical block 106. The cover silicon rubber 108 is thin enough so that the movement of one protrusion is hardly transmitted to the adjacent protrusion.

図２に示すように、横方向に伸びる配線107と縦方向に伸びる配線102とがそれぞれ縦方向、横方向に配列されており、これらの配線107と配線102とが交差する領域201にコンデンサーがアレイ状に形成されている。これらのコンデンサー４つに対して円柱型ブロック106が一つずつアレイ状に設けられている。例えば、図２において配線107のうちの２本並びに配線102のうちの２本により、コンデンサーA、B、C、Dが形成されている。円柱型ブロック106は、これらの４つコンデンサー（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に対して一つ形成されており、これらのコンデンサーの間の中央部（田の字の中心に相当。）に円柱型ブロック106の中心が位置している。なお、本実施形態では、突起109は円柱型ブロック106の中心軸上に設けられている。 As shown in FIG. 2, the wiring 107 extending in the horizontal direction and the wiring 102 extending in the vertical direction are arranged in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, and a capacitor is provided in a region 201 where the wiring 107 and the wiring 102 intersect. It is formed in an array. A cylindrical block 106 is provided in an array for each of these four capacitors. For example, in FIG. 2, capacitors A, B, C, and D are formed by two of the wirings 107 and two of the wirings 102. One cylindrical block 106 is formed for these four capacitors (A, B, C, D), and a cylinder is formed in the central portion (corresponding to the center of the rice field) between these capacitors. The center of the mold block 106 is located. In the present embodiment, the protrusion 109 is provided on the central axis of the cylindrical block 106.

次に、接線方向及び法線方向の力を検知する仕組みについて説明する。図４は、その仕組みを説明するための断面図である。図４（ａ）は接線方向の力を検出する場合、図４（ｂ）は法線方向の力を検出する場合について説明する断面図である。図４（ａ）、（ｂ）において、コンデンサーＡ、Ｂと、図示されていないがそれらの紙面奥行き方向に位置するコンデンサーＣ、Ｄによって１Ｕｎｉｔが構成されている。図４（ａ）では、左から２番目の突起に接線方向の外力が加わっている。このとき、図中、コンデンサーＡの静電容量Ｃ_Ａは大きくなり、コンデンサーＢの静電容量Ｃ_Ｂは小さくなる。Ｃ_Ａ−Ｃ_ＢまたはＣ_Ａ／Ｃ_Ｂを計算することにより、外力の接線方向の成分に関係する概算値を抽出することができる。この値は、接線方向の力に対して必ずしもリニアリティーはないが、参照表や換算式を利用して、接線方向の力そのものを導き出すことも可能である。 Next, a mechanism for detecting forces in the tangential direction and the normal direction will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the mechanism. 4A is a cross-sectional view illustrating a case where a tangential force is detected, and FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating a case where a normal force is detected. 4A and 4B, one unit is constituted by capacitors A and B and capacitors C and D that are not shown but are positioned in the depth direction of the drawing. In FIG. 4A, a tangential external force is applied to the second protrusion from the left. At this time, in the figure, the capacitance C _A of the capacitor _A increases, and the capacitance C _B of the capacitor _B decreases. By calculating C _A -C _B or C _A / C _B , an approximate value related to the tangential component of the external force can be extracted. This value is not necessarily linear with respect to the tangential force, but it is also possible to derive the tangential force itself by using a reference table or a conversion formula.

例えば、接線力ＦＳは、ｐ、ｑを実験から求める定数とするならば、ＦＳ＝−１＋ｐ×exp(ｑ×（Ｃ_Ａ−Ｃ_Ｂ）)と表すことができる。 For example, the tangential force FS can be expressed as FS = −1 + p × exp (q × (C _A −C _B )), where p and q are constants obtained from experiments.

また、法線方向の力を検出する場合については、図４（ｂ）に示すように、コンデンサーＡの静電容量Ｃ_Ａが大きくなるとともに、コンデンサーＢの静電容量Ｃ_Ｂも大きくなる。Ｃ_Ａ＋Ｃ_Ｂを計算することにより、外力の法線方向の成分に関係する概算値を求めることができる。この値も、法線方向の力に対して必ずしもリニアリティーはないが、参照表や換算式を利用して、法線方向の力そのものを導き出すことも可能である。 In the case of detecting the force in the normal direction, as shown in FIG. 4B, the capacitance C _A of the capacitor A increases and the capacitance C _{B of the} capacitor _B also increases. By calculating C _A + C _B , an approximate value related to the component of the external force in the normal direction can be obtained. Although this value is not necessarily linear with respect to the force in the normal direction, the force in the normal direction itself can be derived using a reference table or a conversion formula.

例えば、接線力ＦＳは、ｐ、ｑを実験から求める定数とするならば、ＦＳ＝−１＋ｐ×exp(ｑ×（Ｃ_Ａ+Ｃ_Ｂ）)と表すことができる。 For example, the tangential force FS can be expressed as FS = −1 + p × exp (q × (C _A + C _B )) if p and q are constants obtained from experiments.

本実施形態の触覚センサーによれば、上述したように接線方向の力及び法線方向の力を正確に検出することができ外力の面内分布を正確に得ることが可能である他、以下の効果を奏する。即ち、円柱型ブロック106上にカバーシリコンゴム108が設けられているので、カバーシリコンゴム108が複数の円柱型ブロック106を安定して支持することにより実装性及び耐久性を向上させることが可能となる。また、カバーシリコンゴム108が円柱型ブロック106を覆うことにより、円柱型ブロック106以外の空隙部分110にゴミ等が入り込むことを防止することができ、ゴミ等による清潔性の劣化を効果的に防止することが可能となる。さらにまた、空隙部分110へのゴミ等の混入による問題を考慮する必要がなくなるので、円柱型ブロック106の高さを高くすることができ、シリコンゴム105の変形量（静電容量の変化量）を好適化して外力検出精度を向上させることが可能である。 According to the tactile sensor of the present embodiment, the tangential force and the normal force can be accurately detected as described above, and the in-plane distribution of the external force can be accurately obtained. There is an effect. That is, since the cover silicon rubber 108 is provided on the cylindrical block 106, the cover silicon rubber 108 can stably improve the mountability and durability by supporting the plurality of cylindrical blocks 106 stably. Become. Moreover, by covering the cylindrical block 106 with the cover silicon rubber 108, it is possible to prevent dust and the like from entering the gap 110 other than the cylindrical block 106, and effectively prevent deterioration of cleanliness due to dust and the like. It becomes possible to do. Furthermore, since it is not necessary to consider the problem caused by dust or the like in the gap 110, the height of the cylindrical block 106 can be increased, and the amount of deformation of the silicon rubber 105 (the amount of change in capacitance) It is possible to improve the external force detection accuracy.

本実施形態の触覚センサーは、例えばロボットハンドの先端等に取り付けられた場合、ロボットに人間並みの器用な動作をさせることが可能である。特に、接線方向の力を精度良く把握することができるので、触っている物体の表面形状や摩擦係数を正確に認識することが可能である。また、物体を把持する場合に接線方向の擦り量が分かるので、最小力で物体を把持でき、壊れやすい物や形が変形しやすい物を把持する際に触覚センサーとしての威力を効果的に発揮することができる。 For example, when the tactile sensor of this embodiment is attached to the tip of a robot hand or the like, it is possible to cause the robot to perform a dexterous operation similar to a human. In particular, since the force in the tangential direction can be accurately grasped, it is possible to accurately recognize the surface shape and the friction coefficient of the touched object. In addition, since the amount of friction in the tangential direction is known when grasping an object, the object can be grasped with minimum force, and the power as a tactile sensor is effectively demonstrated when grasping a fragile object or an object whose shape tends to deform. can do.

図５は、本実施形態に係る触覚センサーを動作させる回路を示す図である。図５に示すように、横方向に伸びる配線501と縦方向に伸びる配線502とがそれぞれ縦方向、横方向に配列されており、これらの配線はそれぞれ配線107と配線102とに相当している。コンデンサーが交差する各領域には、外部からの圧力によって静電容量が変化するコンデンサー503がそれぞれ設けられている。コンデンサーを構成している電極はそれぞれ配線501と配線502に接続しているが、これらの電極を省略して配線501と配線502が直接対向する構造とすることも可能である。即ち、配線501と配線502それ自身でコンデンサーを形成していてもよい。 FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit for operating the tactile sensor according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, a wiring 501 extending in the horizontal direction and a wiring 502 extending in the vertical direction are arranged in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, and these wirings correspond to the wiring 107 and the wiring 102, respectively. . In each region where the capacitors intersect, a capacitor 503 whose capacitance is changed by an external pressure is provided. The electrodes constituting the capacitor are connected to the wiring 501 and the wiring 502, respectively, but these electrodes may be omitted and the wiring 501 and the wiring 502 may be directly opposed to each other. That is, the wiring 501 and the wiring 502 themselves may form a capacitor.

504は信号源であり、この信号源504により5Ｖ振幅の1〜1000ｋＨｚの正弦波が発生されている。アナログスイッチによるセレクトスイッチ505によって、順次、配線502に上記正弦波が加えられていく。配線501の各々は、それぞれに対応するＣＶ（容量・電圧）変換回路506を介してＰＣ（パーソナルコンピュータ）507に接続されている。ＣＶ（容量・電圧）変換回路506には積分回路オペアンプ、整流回路、ＡＤコンバーター（ＡＤＣ）が含まれている。したがって、上記正弦波は、配線501と配線502の交差部のコンデンサ503を介してＣＶ（容量・電圧）変換回路506に入力され、積分回路オペアンプで増幅され、整流回路で直流化され、ＡＤコンバーターでデジタルデータに変えられ、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）507において各位置の圧力量が計算されかつ表示される。 Reference numeral 504 denotes a signal source. The signal source 504 generates a 1 to 1000 kHz sine wave having a 5 V amplitude. The sine wave is sequentially applied to the wiring 502 by the analog switch select switch 505. Each of the wirings 501 is connected to a PC (personal computer) 507 via a corresponding CV (capacitance / voltage) conversion circuit 506. The CV (capacitance / voltage) conversion circuit 506 includes an integration circuit operational amplifier, a rectifier circuit, and an AD converter (ADC). Therefore, the sine wave is input to the CV (capacitance / voltage) conversion circuit 506 via the capacitor 503 at the intersection of the wiring 501 and the wiring 502, amplified by the integrating circuit operational amplifier, and converted into a direct current by the rectifier circuit, and the AD converter. The pressure data at each position is calculated and displayed on a PC (personal computer) 507.

図５において、コンデンサ503の静電容量をＣ１とするなら、図中のＣＶ（容量・電圧）変換回路506における積分回路オペアンプの出力端の電圧は、図中のＣｒｅｆとＣ１の比で決定されることになるので、容量を電圧に変えたことになる。 In FIG. 5, if the capacitance of the capacitor 503 is C1, the voltage at the output terminal of the integrating circuit operational amplifier in the CV (capacitance / voltage) conversion circuit 506 in the figure is determined by the ratio of Cref and C1 in the figure. Therefore, the capacity is changed to voltage.

次に、本実施形態に係る触覚センサーの製造方法について説明する。図３はその製造方法を説明するための本実施形態の触覚センサーの分解斜視図である。即ち、図３に示すように、まず、シリコンゴム基板101上に導電性の配線102を形成する。次に、シリコンゴム基板101上に配線102を覆うように絶縁膜103（図３では図示せず。）を形成し、さらにその上に格子状のスペーサー104を設ける。スペーサー104の格子を構成する枠部は、隣接する配線102間の絶縁膜103上、並びに隣接する配線107間の下に位置するようにする。なお、格子状のスペーサー104の両面には接着剤が塗布されていて、格子状のスペーサー104は、その下の絶縁膜103と接合される。 Next, a method for manufacturing the tactile sensor according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is an exploded perspective view of the tactile sensor of the present embodiment for explaining the manufacturing method. That is, as shown in FIG. 3, first, the conductive wiring 102 is formed on the silicon rubber substrate 101. Next, an insulating film 103 (not shown in FIG. 3) is formed on the silicon rubber substrate 101 so as to cover the wiring 102, and a lattice-like spacer 104 is further provided thereon. The frame portion constituting the lattice of the spacer 104 is positioned on the insulating film 103 between the adjacent wirings 102 and below the adjacent wirings 107. Note that an adhesive is applied to both surfaces of the lattice-like spacer 104, and the lattice-like spacer 104 is bonded to the insulating film 103 therebelow.

次に、別に用意したシリコンゴム105の表面に導電性の配線107を形成し、この配線107がシリコンゴム基板101側を向くようにしてシリコンゴム105及び配線107をスペーサー104の上に貼り付ける。図３では、円柱型ブロック106とシリコンゴム105とは構造を把握しやすいように便宜上別体として描かれているが、図１に示すようにこれらは一体的に形成されている。もちろん、後述するようにこれらを別体としてそれぞれ用意してお互いに接着剤等により接合しても良い。 Next, a conductive wiring 107 is formed on the surface of a separately prepared silicon rubber 105, and the silicon rubber 105 and the wiring 107 are attached on the spacer 104 so that the wiring 107 faces the silicon rubber substrate 101 side. In FIG. 3, the cylindrical block 106 and the silicon rubber 105 are depicted as separate bodies for the sake of easy understanding of the structure, but they are integrally formed as shown in FIG. Of course, as described later, these may be prepared as separate bodies and bonded to each other with an adhesive or the like.

次に、突起109が片面に設けられたカバーシリコンゴム108を用意し、突起109が設けられていない面が円柱型ブロック106側を向くようにしてカバーシリコンゴム108を円柱型ブロック106の上に貼り付ける。 Next, a cover silicon rubber 108 provided with a projection 109 on one side is prepared, and the cover silicon rubber 108 is placed on the cylindrical block 106 so that the surface where the projection 109 is not provided faces the cylindrical block 106 side. paste.

上述した製造方法において、シリコンゴム基板101、シリコンゴム105、カバーシリコンゴム108、円柱型ブロック106に用いられるシリコンゴムは、真空注型、ＬＩＭ（Liquid Injection Molding）成型で所望の形を作ることができる。即ち、真空注型により、金型の中を減圧して液体状の樹脂を注入し、液体状の樹脂を固化させて成型することができる。ＬＩＭにより同様に液体注入を行っても良い。これらの方法によれば、比較的薄い成型膜を作ることが可能である。その他、射出成型などの方法で所望の形を作ることも可能である。 In the manufacturing method described above, the silicon rubber used for the silicon rubber substrate 101, the silicon rubber 105, the cover silicon rubber 108, and the cylindrical block 106 can be formed into a desired shape by vacuum casting or LIM (Liquid Injection Molding) molding. it can. That is, by vacuum casting, the mold can be depressurized to inject liquid resin, and the liquid resin can be solidified and molded. Similarly, liquid injection may be performed by LIM. According to these methods, it is possible to make a relatively thin molded film. In addition, a desired shape can be made by a method such as injection molding.

また、シリコンゴムに限らず、天然ゴム、その他の弾性体材料を用いてもかまわない。これらの弾性体材料からなる部材を接着するための接着剤としては、ゴム系接着剤、或いはシリコン系接着剤を用いることが可能である。なお、スペーサー104は、プラスチックフィルムの打ち抜きやレーザーカットによる加工を用いて形成できる。 Further, not only silicon rubber but also natural rubber or other elastic material may be used. As an adhesive for adhering members made of these elastic materials, it is possible to use a rubber-based adhesive or a silicon-based adhesive. The spacer 104 can be formed by punching a plastic film or processing by laser cutting.

また、配線102や配線107は、銀ペースト、カーボンペースト、銅ペーストなどを印刷することにより形成することができる。アルミニウム、金、銅、ニッケル、或いはこれらの合金などの蒸着及びパターン加工により形成することもできる。パターン加工としては、ドライエッチングやウエットエッチングを用いることができる。さらにまた、上記金属をメッキすることにより配線を形成しても良いし、上記金属からなる導電性繊維を用いて配線を形成しても良い。 The wiring 102 and the wiring 107 can be formed by printing silver paste, carbon paste, copper paste, or the like. It can also be formed by vapor deposition and patterning of aluminum, gold, copper, nickel, or alloys thereof. As pattern processing, dry etching or wet etching can be used. Furthermore, the wiring may be formed by plating the metal, or the wiring may be formed using conductive fibers made of the metal.

絶縁膜103としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミドなどのフィルムを用いることができ、このフィルムを配線102等に貼り付けることが可能である。また、これらのフィルム上に上記金属を蒸着やメッキ等により形成した後にパターン加工を行うことにより配線を形成し、これを当該配線が基板101側を向くようにして基板101に貼り付けても良い。さらにまた、ポリイミド系、アクリル系、エポキシ系、シリコン系樹脂からなる絶縁塗料を配線102等の上に塗布する方法等により絶縁膜103を形成することができる。 As the insulating film 103, a film such as PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), or polyimide can be used, and this film can be attached to the wiring 102 or the like. Alternatively, the metal may be formed on these films by vapor deposition, plating, or the like, followed by patterning to form a wiring, which may be attached to the substrate 101 so that the wiring faces the substrate 101 side. . Furthermore, the insulating film 103 can be formed by a method of applying an insulating paint made of polyimide, acrylic, epoxy, or silicon resin on the wiring 102 or the like.

次に、上記した製造方法において、各部分の寸法例を具体的に示す。配線102、配線107の厚さはそれぞれ25μｍ、幅は200μｍ、間隔は50μｍである。絶縁膜103の厚さは１０μｍである。また、格子状のスペーサー104は、厚さが１００μｍ、スペーサー104の抜きの部分が幅２００μｍ角、格子部分の幅が５０μｍであり、格子ピッチとしては２５０μｍ角となる。シリコンゴム105の厚さは100μｍ、円柱型ブロック106は直径４００μm、高さ５００μｍである。また、カバーシリコンゴム108の厚さは１００μｍ、突起109の高さは２００μｍである。ここに挙げた寸法値はあくまで一つの例であって、これに限られるものではない。 Next, in the manufacturing method described above, specific examples of dimensions of each part will be shown. The wiring 102 and the wiring 107 each have a thickness of 25 μm, a width of 200 μm, and an interval of 50 μm. The thickness of the insulating film 103 is 10 μm. The lattice-like spacer 104 has a thickness of 100 μm, a portion where the spacer 104 is removed has a width of 200 μm square, a width of the lattice portion is 50 μm, and a lattice pitch is 250 μm square. The silicon rubber 105 has a thickness of 100 μm, and the cylindrical block 106 has a diameter of 400 μm and a height of 500 μm. The thickness of the cover silicon rubber 108 is 100 μm, and the height of the protrusion 109 is 200 μm. The dimension values listed here are merely examples, and are not limited thereto.

（第２の実施形態）
本実施形態は、感圧静電容量方式の代わりに感圧可変抵抗方式を採用した例であり、各触点にコンデンサーではなく可変抵抗を付けたものである。図６は、本実施形態に係る触覚センサーの構造を示す断面図である。図１と同一部分には同一の符号を付して示す。 (Second Embodiment)
This embodiment is an example in which a pressure-sensitive variable resistance method is employed instead of the pressure-sensitive capacitance method, and each contact point is provided with a variable resistor instead of a capacitor. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the tactile sensor according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

図６に示すように、シリコンゴム基板101上の配線102を覆うように可変抵抗膜603が設けられており、この可変抵抗膜603は導電ゴムや感圧インクによって構成することができ、例えば、導電ゴムはカーボン含有シリコンゴム等、感圧インクはカーボンファイバー含有弾性樹脂等の材料を用いることができる。導電ゴムを用いる場合は、縦横の配線102、配線107の交差部に導電ゴムを介在させることによって可変抵抗膜603を構成することができる。可変抵抗膜603としての導電ゴムは、交差部に選択的に設けられていても良いし、センサー部全面に設けられていても良い。また、感圧インクを用いる場合は、縦横の配線102、配線107を感圧インクにより構成すると良く、交差部に可変抵抗膜603を設ける必要は無い。図６に示す本実施形態の触覚センサーは、第１の実施形態と同様の方法により製造することが可能である。 As shown in FIG. 6, a variable resistance film 603 is provided so as to cover the wiring 102 on the silicon rubber substrate 101, and this variable resistance film 603 can be made of conductive rubber or pressure-sensitive ink. Materials such as carbon-containing silicon rubber can be used as the conductive rubber, and carbon fiber-containing elastic resin can be used as the pressure-sensitive ink. When conductive rubber is used, the variable resistance film 603 can be configured by interposing conductive rubber at the intersection of the vertical and horizontal wirings 102 and 107. The conductive rubber as the variable resistance film 603 may be selectively provided at the intersection or may be provided on the entire surface of the sensor unit. When pressure-sensitive ink is used, the vertical and horizontal wirings 102 and 107 may be formed of pressure-sensitive ink, and there is no need to provide the variable resistance film 603 at the intersection. The tactile sensor of this embodiment shown in FIG. 6 can be manufactured by the same method as that of the first embodiment.

次に、接線方向及び法線方向の力を検知する仕組みについて説明する。図７は、その仕組みを説明するための断面図である。図７（ａ）は接線方向の力を検出する場合、図７（ｂ）は法線方向の力を検出する場合について説明する断面図である。図７（ａ）、（ｂ）において、圧力感知部Ａ、Ｂと、図示されていないがそれらの紙面奥行き方向に位置するコンデンサーＣ、Ｄによって１Ｕｎｉｔが構成されている。図７（ａ）では、左から２番目の突起に接線方向の外力が加わっている。このとき、図中、圧力感知部Ａの抵抗値Ｒ_Ａは小さくなり、圧力感知部Ｂの抵抗値Ｒ_Ｂは大きくなる。Ｒ_Ｂ−Ｒ_ＡまたはＲ_Ｂ／Ｒ_Ａを計算することにより、外力の接線方向の成分に関係する概算値を抽出することができる。この値は、接線方向の力に対して必ずしもリニアリティーはないが、参照表や換算式を利用して、接線方向の力そのものを導き出すことも可能である。 Next, a mechanism for detecting forces in the tangential direction and the normal direction will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the mechanism. FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating a case where a tangential force is detected, and FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating a case where a normal force is detected. 7A and 7B, 1 unit is configured by the pressure sensing units A and B and capacitors C and D that are not shown but are positioned in the depth direction of the drawing. In FIG. 7A, a tangential external force is applied to the second protrusion from the left. At this time, in the drawing, the resistance value R _A of the pressure sensing portion A is reduced, the resistance value R _B of the pressure sensing portion B is increased. By calculating R _B -R _A or R _B / R _A , an approximate value related to the tangential component of the external force can be extracted. This value is not necessarily linear with respect to the tangential force, but it is also possible to derive the tangential force itself by using a reference table or a conversion formula.

例えば、接線力ＦＳは、ｐ、ｑを実験から求める定数とするならば、ＦＳ＝−１＋ｐ×exp(ｑ×（Ｒ_Ｂ−Ｒ_Ａ）)と表すことができる。 For example, the tangential force FS can be expressed as FS = −1 + p × exp (q × (R _B −R _A )), where p and q are constants obtained from experiments.

また、法線方向の力を検出する場合については、図７（ｂ）に示すように、圧力感知部Ａの抵抗値Ｒ_Ａが小さくなるとともに、圧力感知部Ｂの抵抗値Ｒ_Ｂも小さくなる。Ｒ_Ａ＋Ｒ_Ｂを計算することにより、外力の法線方向の成分に関係する概算値を求めることができる。この値も、法線方向の力に対して必ずしもリニアリティーはないが、参照表や換算式を利用して、法線方向の力そのものを導き出すことも可能である。 In the case of detecting the force in the normal direction, as shown in FIG. 7B, the resistance value R _A of the pressure sensing unit A becomes smaller and the resistance value R _B of the pressure sensing unit _B also becomes smaller. . By calculating R _A + R _B , an approximate value related to the component of the external force in the normal direction can be obtained. Although this value is not necessarily linear with respect to the force in the normal direction, the force in the normal direction itself can be derived using a reference table or a conversion formula.

例えば、接線力ＦＳは、ｐ、ｑを実験から求める定数とするならば、ＦＳ＝−１＋ｐ×exp(ｑ×（Ｒ_Ｂ+Ｒ_Ａ）)と表すことができる。 For example, the tangential force FS can be expressed as FS = −1 + p × exp (q × (R _B + R _A )), where p and q are constants obtained from experiments.

本実施形態の触覚センサーによれば、上述したように接線方向の力及び法線方向の力を正確に検出することができ外力の面内分布を正確に得ることが可能である他、第１の実施形態と同様に、触覚センサーの実装性及び耐久性を向上させることが可能となる。また、ゴミ等による清潔性の劣化を効果的に防止することができ、シリコンゴム105の変形量（抵抗の変化量）を好適化して外力検出精度を向上させることが可能である。 According to the tactile sensor of the present embodiment, the tangential force and the normal force can be accurately detected as described above, and the in-plane distribution of the external force can be accurately obtained. Similar to the embodiment, the mounting property and durability of the tactile sensor can be improved. In addition, it is possible to effectively prevent deterioration of cleanliness due to dust or the like, and it is possible to improve the external force detection accuracy by optimizing the deformation amount (resistance change amount) of the silicon rubber 105.

また、第１の実施形態と同様に、例えばロボットハンドの先端等に取り付けられた場合、触っている物体の表面形状や摩擦係数を正確に認識することができ、ロボットに人間並みの器用な動作をさせることが可能である。特に、壊れやすい物や形が変形しやすい物を把持する際に触覚センサーとしての威力を効果的に発揮することができる。 Similarly to the first embodiment, when attached to the tip of a robot hand or the like, for example, the surface shape and friction coefficient of the object being touched can be accurately recognized, and the robot is dexterous like a human being. It is possible to In particular, when grasping a fragile object or an object whose shape is easily deformed, the power as a tactile sensor can be effectively exhibited.

図８は、本実施形態に係る触覚センサーを動作させる回路を示す図である。図８に示すように、横方向に伸びる配線801と縦方向に伸びる配線802とがそれぞれ縦方向、横方向に配列されており、これらの配線はそれぞれ配線107と配線102とに相当している。コンデンサーが交差する各領域には、外部からの圧力によって抵抗が変化する可変抵抗膜803がそれぞれ設けられている。可変抵抗膜803は配線802に接続している。 FIG. 8 is a diagram illustrating a circuit for operating the tactile sensor according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, a wiring 801 extending in the horizontal direction and a wiring 802 extending in the vertical direction are arranged in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, and these wirings correspond to the wiring 107 and the wiring 102, respectively. . In each region where the capacitors intersect, a variable resistance film 803 whose resistance is changed by external pressure is provided. The variable resistance film 803 is connected to the wiring 802.

804は信号源であり、この信号源804により5Ｖ振幅の50〜500ｋＨｚの正弦波が発生されている。アナログスイッチによるセレクトスイッチ805によって、順次、配線802に上記正弦波が加えられていく。配線801の各々は、それぞれに対応するＩＶ（電流・電圧）変換回路806を介してＰＣ（パーソナルコンピュータ）807に接続されている。ＩＶ（電流・電圧）変換回路806には積分回路オペアンプ、整流回路、ＡＤコンバーター（ＡＤＣ）が含まれている。したがって、上記正弦波は、配線801と配線802の交差部の可変抵抗膜803を介してＩＶ（電流・電圧）変換回路806に入力され、積分回路オペアンプで増幅され、整流回路で直流化され、ＡＤコンバーターでデジタルデータに変えられ、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）807において各位置の圧力量が計算されかつ表示される。 A signal source 804 generates a 50 V to 500 kHz sine wave with an amplitude of 5 V. The sine wave is sequentially applied to the wiring 802 by a select switch 805 that is an analog switch. Each of the wirings 801 is connected to a PC (personal computer) 807 via a corresponding IV (current / voltage) conversion circuit 806. The IV (current / voltage) conversion circuit 806 includes an integration circuit operational amplifier, a rectifier circuit, and an AD converter (ADC). Therefore, the sine wave is input to the IV (current / voltage) conversion circuit 806 via the variable resistance film 803 at the intersection of the wiring 801 and the wiring 802, amplified by the integrating circuit operational amplifier, and converted into direct current by the rectifying circuit, It is converted into digital data by an AD converter, and a pressure amount at each position is calculated and displayed on a PC (personal computer) 807.

図８において、可変抵抗膜803における圧力変化が抵抗変化になるので、各配線801の電流値をモニターすれば、圧力分布を得ることができる。即ち、各配線801を流れる電流の変化はＩＶ（電流・電圧）変換回路806によって電圧の変化に変えられ、これをＡＤ変換してＰＣ807に圧力情報を伝えることができる。 In FIG. 8, since the pressure change in the variable resistance film 803 becomes a resistance change, the pressure distribution can be obtained by monitoring the current value of each wiring 801. That is, a change in current flowing through each wiring 801 is changed to a change in voltage by an IV (current / voltage) conversion circuit 806, which can be AD converted to transmit pressure information to the PC 807.

（第３の実施形態）
本実施形態は、円柱型ブロックを上下のシリコンゴムと一体的に形成した触覚センサーである。図９はその構造を示す断面図である。図１と同一部分には同一符号を付して示す。本実施形態の触覚センサーは、感圧静電容量方式にも感圧可変抵抗方式にも適用することが可能である。 (Third embodiment)
The present embodiment is a tactile sensor in which a cylindrical block is integrally formed with upper and lower silicon rubbers. FIG. 9 is a sectional view showing the structure. The same parts as those in FIG. The tactile sensor of this embodiment can be applied to both a pressure-sensitive capacitance method and a pressure-sensitive variable resistance method.

図９（ａ）は、円柱型ブロックをその下のシリコンゴムと一体的に形成するだけでなく、カバーシリコンゴムとも一体的に形成する例を示す断面図である。この図に示すように、シリコンゴム部901と円柱型ブロック部902とカバーシリコンゴム部903とは一体成型で作られており、突起904もこれらと一体成型で形成されている。なお、円柱型ブロック部902以外の空隙部分910は、空気あるいは液体で満たされていても良いし、円柱型ブロック902より軟らかいゴム状物質で満たされていても良い。この構造によれば、第１、第２の実施形態による効果の他、シリコンゴム部がすべて一体的に形成されているので、強度及び耐久性を向上させることができ、その他に高い生産効率という効果を得ることができる。 FIG. 9A is a cross-sectional view showing an example in which the cylindrical block is not only integrally formed with the underlying silicon rubber, but is also integrally formed with the cover silicon rubber. As shown in this figure, the silicon rubber portion 901, the cylindrical block portion 902, and the cover silicon rubber portion 903 are formed by integral molding, and the protrusion 904 is also formed by integral molding with these. Note that the void portion 910 other than the cylindrical block portion 902 may be filled with air or liquid, or may be filled with a rubber-like substance that is softer than the cylindrical block 902. According to this structure, in addition to the effects of the first and second embodiments, since the silicon rubber portion is all formed integrally, the strength and durability can be improved, and the other is high production efficiency. An effect can be obtained.

図９（ａ）の構造を作製するには次の方法を用いることができる。即ち、金型にあらかじめ犠牲層となる金属を挿入しておき、樹脂注入固化後、樹脂とともに金型から犠牲層金属を取り出し、酸やアルカリで金属部のみを溶かすという手法がある。犠牲層は、金属でなくてもよく樹脂でもよい。この場合、注入樹脂と同化せず、溶媒が異なる樹脂を選択する必要がある。 The following method can be used to produce the structure of FIG. That is, there is a technique in which a metal that becomes a sacrificial layer is inserted into a mold in advance, and after the resin is injected and solidified, the sacrificial layer metal is taken out from the mold together with the resin, and only the metal portion is melted with acid or alkali. The sacrificial layer may not be a metal but may be a resin. In this case, it is necessary to select a resin that is not assimilated with the injected resin and has a different solvent.

図９（ｂ）は、円柱型ブロックをその下のシリコンゴムと一体的に形成するのではなく、カバーシリコンゴムと一体的に形成する例を示す図である。この図に示すように、円柱型ブロック部912とカバーシリコンゴム部913とは一体成型で作られており、突起914もこれらと一体成型で形成されている。この一体成型されたシリコンゴム体は、シリコンゴム部911上に配置されており、これらは第１の実施形態と同様の接着剤によって接合されている。円柱型ブロック912以外の空隙部分920は、空気あるいは液体で満たされていても良いし、円柱型ブロック912より軟らかいゴム状物質で満たされていても良い。この構造によれば、円柱型ブロック部912とカバーシリコンゴム部913とが一体的に形成されているので、第１、第２の実施形態による効果の他、突起と円柱型ブロックの生産効率化という効果を得ることができる。 FIG. 9B is a diagram showing an example in which the cylindrical block is formed integrally with the cover silicon rubber, instead of being formed integrally with the underlying silicon rubber. As shown in this figure, the cylindrical block portion 912 and the cover silicon rubber portion 913 are formed by integral molding, and the protrusion 914 is also formed by integral molding with these. The integrally molded silicon rubber body is disposed on the silicon rubber portion 911, and these are joined by the same adhesive as in the first embodiment. The void portion 920 other than the cylindrical block 912 may be filled with air or liquid, or may be filled with a rubber-like substance that is softer than the cylindrical block 912. According to this structure, since the cylindrical block portion 912 and the cover silicon rubber portion 913 are integrally formed, in addition to the effects of the first and second embodiments, the production efficiency of the projection and the cylindrical block is improved. The effect that can be obtained.

（第４の実施形態）
本実施形態は、円柱型ブロックと上下のシリコンゴムとを別体で形成した触覚センサーである。図１０はその構造を示す断面図である。図１と同一部分には同一符号を付して示す。本実施形態の触覚センサーは感圧静電容量方式であるが、感圧可変抵抗方式にも適用することが可能である。 (Fourth embodiment)
The present embodiment is a tactile sensor in which a cylindrical block and upper and lower silicon rubbers are formed separately. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the structure. The same parts as those in FIG. The tactile sensor of this embodiment is a pressure-sensitive capacitance method, but can also be applied to a pressure-sensitive variable resistance method.

図１０に示すように、シリコンゴム部1105と円柱型ブロック部1106とカバーシリコンゴム部1108とは別体で形成されており、これらはお互いに第１の実施形態と同様の接着剤によって接合されている。突起1109はカバーシリコンゴム部1108と一体成型で形成されている。円柱型ブロック1106以外の空隙部分1110は、空気あるいは液体で満たされていても良いし、円柱型ブロック1106より軟らかいゴム状物質で満たされていても良い。この構造によれば、シリコンゴム部1105と円柱型ブロック部1106とカバーシリコンゴム部1108とが別体で形成されているので、第１、第２の実施形態による効果の他、突起の生産容易性という効果を得ることができる。 As shown in FIG. 10, the silicon rubber portion 1105, the cylindrical block portion 1106, and the cover silicon rubber portion 1108 are formed as separate bodies, and these are joined to each other by the same adhesive as in the first embodiment. ing. The protrusion 1109 is formed by integral molding with the cover silicon rubber portion 1108. The space 1110 other than the cylindrical block 1106 may be filled with air or liquid, or may be filled with a rubber-like substance that is softer than the cylindrical block 1106. According to this structure, since the silicon rubber portion 1105, the cylindrical block portion 1106, and the cover silicon rubber portion 1108 are formed as separate bodies, in addition to the effects of the first and second embodiments, it is easy to produce protrusions. The effect of sex can be obtained.

（第５の実施形態）
本実施形態は、上部に尖鋭な先端を有する円柱型ブロックの上にカバーシリコンゴムを載せて接合した例である。図１１はその構造を示す断面図である。図１、図１０と同一部分には同一符号を付して示す。本実施形態の触覚センサーは感圧静電容量方式であるが、感圧可変抵抗方式にも適用することが可能である。 (Fifth embodiment)
The present embodiment is an example in which a cover silicon rubber is placed on and joined to a cylindrical block having a sharp tip at the top. FIG. 11 is a sectional view showing the structure. 1 and 10 are denoted by the same reference numerals. The tactile sensor of this embodiment is a pressure-sensitive capacitance method, but can also be applied to a pressure-sensitive variable resistance method.

図１１（ａ）は、シリコンゴム部と円柱型ブロックとカバーシリコンゴム部とが別体で形成された例を示す断面図である。この図に示すように、シリコンゴム部1105と円柱型ブロック1106´とカバーシリコンゴム部1108´とは別体で形成され、これらは第１の実施形態と同様の接着剤により接合されており、円柱型ブロック1106´は上部に尖鋭な先端を有し、この上にカバーシリコンゴム部1108´が接合されている。このカバーシリコンゴム部1108´が円柱型ブロック1106´の尖鋭な先端に沿って変形することにより、突起1109´がカバーシリコンゴム部1108´の表面に現れている。円柱型ブロック1106´に尖鋭な先端を形成する方法としては、円柱型ブロック1106´を成形する際の鋳型の形状を尖鋭な先端を備えたものとする方法の他、円柱型ブロック1106´を加工してその先端を尖鋭化させる方法を採用することが可能である。この構造によれば、第１、第２、第４の実施形態による効果の他、カバーシリコンゴム部1108´を円柱型ブロック1106´の尖鋭な先端に沿って変形させることにより突起1109´を形成するので、突起1109´をカバーシリコンゴム部1108´の直上に自己整合的に形成することができ、触覚センサーの圧力分布の検出精度を向上させることができる他、工程の簡略化を図ることが可能である。 FIG. 11A is a cross-sectional view showing an example in which the silicon rubber portion, the cylindrical block, and the cover silicon rubber portion are formed separately. As shown in this figure, the silicon rubber portion 1105, the cylindrical block 1106 ′, and the cover silicon rubber portion 1108 ′ are formed separately, and these are joined by the same adhesive as in the first embodiment, The cylindrical block 1106 ′ has a sharp tip at the top, and a cover silicon rubber portion 1108 ′ is joined thereon. As the cover silicon rubber portion 1108 ′ is deformed along the sharp tip of the cylindrical block 1106 ′, a protrusion 1109 ′ appears on the surface of the cover silicon rubber portion 1108 ′. As a method of forming a sharp tip on the cylindrical block 1106 ′, the shape of the mold when forming the cylindrical block 1106 ′ is made to have a sharp tip, and the cylindrical block 1106 ′ is processed. It is possible to adopt a method of sharpening the tip. According to this structure, in addition to the effects of the first, second, and fourth embodiments, the protrusion 1109 ′ is formed by deforming the cover silicon rubber portion 1108 ′ along the sharp tip of the cylindrical block 1106 ′. Therefore, the protrusion 1109 ′ can be formed in a self-aligned manner immediately above the cover silicon rubber portion 1108 ′, the detection accuracy of the pressure distribution of the tactile sensor can be improved, and the process can be simplified. Is possible.

図１１（ｂ）は、シリコンゴム部と円柱型ブロックとが一体でこれらとカバーシリコンゴム部1108´とが別体で形成された例を示す断面図である。図１１（ａ）と同一部分には同一符号を付して示す。この図に示すように、シリコンゴム部1115と円柱型ブロック1116とが一体で形成され、これらとカバーシリコンゴム部1108´とが別体で形成され、円柱型ブロック1116とカバーシリコンゴム部1108´とが第１の実施形態と同様の接着剤により接合されている。円柱型ブロック1116に尖鋭な先端を形成する方法としては、図１１（ａ）の場合と同様の方法を用いることができる。図１１（ａ）と同様に、カバーシリコンゴム部1108´が円柱型ブロック1116の尖鋭な先端に沿って変形することにより、突起1109´がカバーシリコンゴム部1108´の表面に現れている。この構造によれば、図１１（ａ）の場合と同様の効果を得ることができるとともに、円柱型ブロックの生産効率向上という効果を得ることができる。 FIG. 11B is a cross-sectional view showing an example in which the silicon rubber portion and the cylindrical block are integrated and these and the cover silicon rubber portion 1108 ′ are formed separately. The same parts as those in FIG. 11A are denoted by the same reference numerals. As shown in this figure, the silicon rubber portion 1115 and the cylindrical block 1116 are integrally formed, and these and the cover silicon rubber portion 1108 ′ are formed separately, and the cylindrical block 1116 and the cover silicon rubber portion 1108 ′ are formed. Are joined by the same adhesive as in the first embodiment. As a method of forming a sharp tip on the cylindrical block 1116, the same method as in FIG. 11A can be used. Similar to FIG. 11A, the cover silicon rubber portion 1108 ′ is deformed along the sharp tip of the cylindrical block 1116, so that the protrusion 1109 ′ appears on the surface of the cover silicon rubber portion 1108 ′. According to this structure, the same effect as in the case of FIG. 11A can be obtained, and the effect of improving the production efficiency of the cylindrical block can be obtained.

（第６の実施形態）
本実施形態は、カバーシリコンゴム上部の突起の形成ピッチを変えた触覚センサーに関するものである。図１２は、その構造を示す断面図である。図１と同一部分には同一符号を付して示す。本実施形態の触覚センサーは、感圧静電容量方式にも感圧可変抵抗方式にも適用することが可能である。 (Sixth embodiment)
The present embodiment relates to a tactile sensor in which the formation pitch of protrusions on the upper part of the cover silicon rubber is changed. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure. The same parts as those in FIG. The tactile sensor of this embodiment can be applied to both a pressure-sensitive capacitance method and a pressure-sensitive variable resistance method.

図１２（ａ）は、隣接する円柱型ブロック部間のピッチの２倍のピッチでカバーシリコンゴム部1208上部に突起1209を設けた例を示し、図１２（ｂ）は、隣接する円柱型ブロック部間のピッチの２分の１のピッチでカバーシリコンゴム部1218上部に突起1219を設けた例を示す。これらの例では、円柱型ブロック106とシリコンゴム105とが一体的に形成され、カバーシリコンゴム部1208、1218は円柱型ブロック106に対して第１の実施形態と同様の接着剤により接合されているが、これに限られず、上記各実施形態に示した一体構造、別体構造を採用することも可能である。上記各実施形態による効果の他、図１２（ａ）の構造によれば、表面を滑らかに見せるという効果を得ることができ、図１２（ｂ）の構造によれば、摩擦係数を増加させ接線方向力を確実に捉えられるという効果を得ることができる。 FIG. 12A shows an example in which protrusions 1209 are provided on the upper part of the cover silicon rubber portion 1208 at a pitch twice the pitch between adjacent cylindrical block portions, and FIG. 12B shows the adjacent cylindrical block portions. An example is shown in which protrusions 1219 are provided on the upper part of the cover silicon rubber portion 1218 at a pitch that is half the pitch between the portions. In these examples, the cylindrical block 106 and the silicon rubber 105 are integrally formed, and the cover silicon rubber portions 1208 and 1218 are bonded to the cylindrical block 106 with the same adhesive as in the first embodiment. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to adopt the integral structure or the separate structure shown in the above embodiments. In addition to the effects of the above embodiments, according to the structure of FIG. 12A, an effect of making the surface look smooth can be obtained. According to the structure of FIG. An effect that the directional force can be reliably captured can be obtained.

（第７の実施形態）
本実施形態は、カバーシリコンゴム上部の突起の形成位置をランダムにした触覚センサー（図１３（ａ））、並びにカバーシリコンゴム上部の突起を省略する代わりにカバーシリコンゴム上面の摩擦係数を増加させて圧力を感知する触覚センサー（図１３（ｂ））に関するものである。図１と同一部分には同一符号を付して示す。本実施形態の触覚センサーは、感圧静電容量方式にも感圧可変抵抗方式にも適用することが可能である。 (Seventh embodiment)
This embodiment increases the friction coefficient of the upper surface of the cover silicon rubber instead of omitting the tactile sensor (FIG. 13 (a)) in which the protrusions on the upper portion of the cover silicon rubber are randomly formed, and the protrusion on the upper portion of the cover silicon rubber. This relates to a tactile sensor for sensing pressure (FIG. 13B). The same parts as those in FIG. The tactile sensor of this embodiment can be applied to both a pressure-sensitive capacitance method and a pressure-sensitive variable resistance method.

図１３（ａ）では、カバーシリコンゴム部1308上部には突起1309がランダムに形成されている。かかる構造によれば、上記各実施形態による効果の他、簡単に製造することができ、また突起がついた既製品を利用できるという効果を得ることができる。 In FIG. 13A, protrusions 1309 are randomly formed on the upper part of the cover silicon rubber portion 1308. According to such a structure, in addition to the effects of the above-described embodiments, it is possible to easily manufacture, and it is possible to obtain an effect that ready-made products with protrusions can be used.

また、図１３（ｂ）では、カバーシリコンゴム部1318の上面の摩擦係数が大きくなっている。摩擦係数を大きくするには、摩擦係数の大きな材料、例えばシリカ微粒子、アクリル微粒子等をカバーシリコンゴム部1318の上面に貼り付けたり、或いはサンドブラスト処理する等の方法を用いることが可能である。かかる構造によれば、上記各実施形態による効果の他、接線方向力を確実に捉えるという効果を得ることができる。 Moreover, in FIG.13 (b), the friction coefficient of the upper surface of the cover silicon rubber part 1318 is large. In order to increase the friction coefficient, a material having a large friction coefficient, for example, silica fine particles, acrylic fine particles, or the like can be attached to the upper surface of the cover silicon rubber portion 1318 or a sand blasting method can be used. According to such a structure, in addition to the effects of the above-described embodiments, an effect of reliably capturing a tangential force can be obtained.

これらの例では、円柱型ブロック106とシリコンゴム105とが一体的に形成され、カバーシリコンゴム部1308、1318は円柱型ブロック106に対して第１の実施形態と同様の接着剤により接合されているが、これに限られず、上記各実施形態に示した一体構造、別体構造を採用することも可能である。 In these examples, the cylindrical block 106 and the silicon rubber 105 are integrally formed, and the cover silicon rubber portions 1308 and 1318 are joined to the cylindrical block 106 with the same adhesive as in the first embodiment. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to adopt the integral structure or the separate structure shown in the above embodiments.

（第８の実施形態）
本実施形態は、ブロックの形状を円柱形状から角柱形状へ変えた触覚センサーに関するものである。図１４は、その構造を示す平面図である。図２と同一部分には同一符号を付して示す。本実施形態の触覚センサーは、感圧静電容量方式にも感圧可変抵抗方式にも適用することが可能である。 (Eighth embodiment)
This embodiment relates to a tactile sensor in which the shape of a block is changed from a cylindrical shape to a prismatic shape. FIG. 14 is a plan view showing the structure. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. The tactile sensor of this embodiment can be applied to both a pressure-sensitive capacitance method and a pressure-sensitive variable resistance method.

図１４に示すように、第１の実施形態に示した円柱型ブロック106の代わりに角柱型ブロック1406が用いられている。図１４のＢ−Ｂ´’断面に沿った断面図は図１と同様な図となる。カバーシリコンゴム108の上部には角柱型ブロック1406の中心軸上に突起1407が一体成型により形成されており、この突起1407は接線方向の力を角柱型ブロック1406に伝える働きをしている。なお、本実施形態では、角柱型ブロック1406の中心軸と垂直な方向の断面は正方形となっているが、これに限られず、長方形、平行四辺形、台形等の他の四角形や、三角形、五角形、六角形、八角形等のｎ角形（ｎは３以上の自然数。）としてもよい。 As shown in FIG. 14, a prismatic block 1406 is used instead of the cylindrical block 106 shown in the first embodiment. A cross-sectional view along the B-B ″ cross section of FIG. 14 is the same as FIG. A protrusion 1407 is integrally formed on the central axis of the prismatic block 1406 on the upper part of the cover silicon rubber 108, and this protrusion 1407 functions to transmit a tangential force to the prismatic block 1406. In this embodiment, the cross section in the direction perpendicular to the central axis of the prismatic block 1406 is a square, but is not limited to this, and other quadrangles such as a rectangle, a parallelogram, a trapezoid, a triangle, a pentagon, etc. , Hexagons, octagons, and other n-gons (n is a natural number of 3 or more).

本実施形態によれば、上記各実施形態による効果の他、ブロックを角柱形状にしたことにより、角の部分よって田の字の各要素を確実に押し込むことができ、感度向上させるという効果を得ることができる。 According to the present embodiment, in addition to the effects of the above-described embodiments, by making the block into a prismatic shape, each of the square-shaped elements can be surely pushed in by the corner portions, and the sensitivity can be improved. be able to.

（第９の実施形態）
本実施形態は、格子形状のスペーサーの代わりに、互いに平行なストライプ形状のスペーサー（図１５）や孤立した島形状のスペーサー（図１６）を用いた触覚センサーに関するものである。図３と同一部分には同一符号を付して示す。本実施形態の触覚センサーは、感圧静電容量方式にも感圧可変抵抗方式にも適用することが可能である。 (Ninth embodiment)
The present embodiment relates to a tactile sensor using a stripe-shaped spacer parallel to each other (FIG. 15) or an isolated island-shaped spacer (FIG. 16) instead of a lattice-shaped spacer. The same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. The tactile sensor of this embodiment can be applied to both a pressure-sensitive capacitance method and a pressure-sensitive variable resistance method.

図１５では、シリコンゴム基板101上には配線102間の領域の上に、ストライプ形状の複数のスペーサー1504が互いに平行に配置されている。このスペーサー1504上に、配線107が設けられたシリコンゴム205が貼り付けられている。この構造によれば、上記各実施形態による効果の他、配線とスペーサーどちらを先においても良くなり、製造の柔軟性が増し、スペーサーとシリコンゴム基板を一体成型することも可能になるという効果を得ることができる。 In FIG. 15, a plurality of stripe-shaped spacers 1504 are arranged in parallel to each other on the region between the wirings 102 on the silicon rubber substrate 101. On this spacer 1504, silicon rubber 205 provided with wiring 107 is attached. According to this structure, in addition to the effects of the above embodiments, both the wiring and the spacer can be improved first, the manufacturing flexibility is increased, and the spacer and the silicon rubber substrate can be integrally molded. Obtainable.

また、図１６では、シリコンゴム基板101上には配線102間の領域の上に、孤立した島形状の複数のスペーサー1604がマトリクス状に配置されている。このスペーサー1604上に、配線107が設けられたシリコンゴム205が貼り付けられている。この構造によれば、上記各実施形態による効果の他、Ｘ，Ｙ二種類の接線方向力の感度を均等にすることができるという効果を得ることができる。なお、図１６ではスペーサー1604の平面形状は正方形であったが、これに限られず、長方形、平行四辺形、台形等の他の四角形や、三角形、五角形、六角形、八角形等のｎ角形（ｎは３以上の自然数。）としてもよい。 In FIG. 16, a plurality of isolated island-shaped spacers 1604 are arranged in a matrix on the silicon rubber substrate 101 over the region between the wirings 102. On this spacer 1604, silicon rubber 205 provided with wiring 107 is attached. According to this structure, in addition to the effects according to the above-described embodiments, it is possible to obtain an effect that the sensitivity of two types of X and Y tangential forces can be equalized. In FIG. 16, the planar shape of the spacer 1604 is a square, but is not limited to this, and is not limited to this. Other squares such as a rectangle, a parallelogram, and a trapezoid, and an n-gon such as a triangle, a pentagon, a hexagon, and an octagon ( n may be a natural number of 3 or more.)

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態において、円柱型や角柱型等のブロックはゴムのような弾性体であったが、必ずしも弾性体でなくともよく、例えば剛体であってもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in each of the embodiments described above, the block such as a columnar shape or a prismatic shape is an elastic body such as rubber. However, the block is not necessarily an elastic body, and may be a rigid body, for example.

また、複数の感圧素子群における配列形態は、上記実施形態のような格子状、アレイ状配置に限られず、各感圧素子が六角形の中心及び頂点に位置するような配置等、他の配置であっても良い。さらに、このような二次元的な配列に限られず、直線または曲線に沿った一次元的な配列であってもよい。 Further, the arrangement form in the plurality of pressure-sensitive element groups is not limited to the lattice-like or array-like arrangement as in the above-described embodiment, and other arrangements such as an arrangement in which each pressure-sensitive element is located at the center and apex of the hexagon. It may be an arrangement. Furthermore, it is not limited to such a two-dimensional arrangement, but may be a one-dimensional arrangement along a straight line or a curve.

さらにまた、上記実施形態では第１の板状弾性体第２の板状弾性体複数の柱状体等の間の接合には接着剤を用いたが、これに限られず、融着等の方法を用いることが可能である。 Furthermore, in the above embodiment, an adhesive is used for joining between the first plate-like elastic body, the second plate-like elastic body, the plurality of columnar bodies, etc., but the present invention is not limited to this. It is possible to use.

また、上記実施形態では基板の材料としてシリコンゴムを用いたが、これに限らず、他の絶縁性材料天然ゴム、イソプレンゴム、フッ素系ゴム等を用いることが可能である。また、カーボン含有ゴム等の半絶縁性材料等の半導体材料を用いることも可能である。 Moreover, in the said embodiment, although silicon rubber was used as a material of a board | substrate, it is possible to use not only this but another insulating material natural rubber, isoprene rubber, fluorine-type rubber, etc. It is also possible to use a semiconductor material such as a semi-insulating material such as carbon-containing rubber.

また、突起部と柱状体の中心位置とは必ずしも完全に一致している必要は無く、一組の感圧素子全体における中心位置と柱状体の中心位置も必ずしも完全に一致している必要は無い。触覚センサーの外力の検出精度に影響を与えない範囲でずれていても構わない。 Further, the center position of the protrusion and the columnar body does not necessarily need to be completely coincident with each other, and the center position of the entire pressure sensitive element and the center position of the columnar body do not necessarily coincide with each other. . It may be shifted within a range that does not affect the detection accuracy of the external force of the tactile sensor.

その他、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第１の実施形態に係る触覚センサーの構造を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a structure of a tactile sensor according to a first embodiment of the present invention. 図１の触覚センサーの構造を示す平面図。The top view which shows the structure of the tactile sensor of FIG. 本発明の第１の実施形態に係る触覚センサーの製造方法を説明するための触覚センサーの分解斜視図。The disassembled perspective view of the tactile sensor for demonstrating the manufacturing method of the tactile sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における接線方向及び法線方向の力を検知する仕組みを説明するための触覚センサーの断面図。Sectional drawing of the tactile sensor for demonstrating the mechanism which detects the force of the tangent direction and the normal line direction in the 1st Embodiment of this invention. 本実施形態に係る触覚センサーを動作させる回路を示す図。The figure which shows the circuit which operates the tactile sensor which concerns on this embodiment. 本発明の第２の実施形態に係る触覚センサーの構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the tactile sensor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態における接線方向及び法線方向の力を検知する仕組みを説明するための触覚センサーの断面図。Sectional drawing of the tactile sensor for demonstrating the mechanism which detects the force of the tangential direction and the normal line direction in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る触覚センサーを動作させる回路を示す図。The figure which shows the circuit which operates the tactile sensor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る触覚センサーの構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the tactile sensor which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る触覚センサーの構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the tactile sensor which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態に係る触覚センサーの構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the tactile sensor which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施形態に係る触覚センサーの構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the tactile sensor which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７の実施形態に係る触覚センサーの構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the tactile sensor which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第８の実施形態に係る触覚センサーの構造を示す平面図。The top view which shows the structure of the tactile sensor which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第９の実施形態に係る触覚センサーの構造の一例を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows an example of the structure of the tactile sensor which concerns on the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第９の実施形態に係る触覚センサーの構造の他の例を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the other example of the structure of the tactile sensor which concerns on the 9th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101…シリコンゴム基板
102…配線
103…絶縁膜
104…スペーサー
105…シリコンゴム
106…円柱型ブロック
107…配線
108…カバーシリコンゴム
109…突起
201…配線107と配線102とが交差する領域
501、801…配線
502、802…配線
503…コンデンサー
504、804…信号源
505、805…セレクトスイッチ
506…ＣＶ（容量・電圧）変換回路
507、807…ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
603、803…可変抵抗膜
806…ＩＶ（電流・電圧）変換回路 101 ... Silicone rubber substrate
102 ... Wiring
103… Insulating film
104 ... Spacer
105 ... Silicone rubber
106 ... Cylindrical block
107 ... Wiring
108 ... cover silicone rubber
109 ... Protrusions
201: Area where wiring 107 and wiring 102 intersect
501, 801 ... wiring
502, 802 ... wiring
503 ... Condenser
504, 804 ... Signal source
505, 805 ... Select switch
506 ... CV (capacitance / voltage) conversion circuit
507, 807 ... PC (personal computer)
603, 803 ... Variable resistance film
806 ... IV (current / voltage) conversion circuit

Claims

複数の感圧素子群と、当該感圧素子群の上に設けられた第１の板状弾性体と、当該第１の板状弾性体の上に設けられた複数の柱状体と、当該複数の柱状体の上に設けられた第２の板状弾性体と、当該第２の板状弾性体の上であって前記柱状体の上に相当する位置に設けられた複数の突起部とを具備することを特徴とする触覚センサー。 A plurality of pressure-sensitive element groups; a first plate-like elastic body provided on the pressure-sensitive element group; a plurality of columnar bodies provided on the first plate-like elastic body; A second plate-like elastic body provided on the columnar body, and a plurality of protrusions provided on the second plate-like elastic body at positions corresponding to the columnar body. A tactile sensor comprising the tactile sensor.

第１の方向及びこの第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれ2つづつ並んだ４つの感圧素子を一組として、当該一組の感圧素子が前記第１の方向及び第２の方向にアレイ状に配置されてなる感圧素子群と、当該感圧素子群の上に設けられた第１の板状弾性体と、当該第１の板状弾性体の上でかつ前記一組の感圧素子全体における中心位置の上に設けられた柱状体と、当該柱状体の上に設けられた第２の板状弾性体と、当該第２の板状弾性体の上に設けられた複数の突起部とを具備することを特徴とする触覚センサー。 A set of four pressure sensitive elements arranged in two in the first direction and in the second direction intersecting the first direction, and the set of pressure sensitive elements is the first direction and the second direction. A pressure sensitive element group arranged in an array in the direction of, a first plate-like elastic body provided on the pressure-sensitive element group, the first plate-like elastic body and the one A columnar body provided on the center position of the entire pressure-sensitive element, a second plate-like elastic body provided on the columnar body, and a second plate-like elastic body provided on the second plate-like elastic body; A tactile sensor comprising a plurality of protrusions.

複数の感圧素子群と、当該感圧素子群の上に設けられた第１の板状弾性体と、当該第１の板状弾性体の上に設けられた複数の弾性体である柱状体と、当該複数の柱状体の上に設けられた第２の板状弾性体と、当該第２の板状弾性体の上に設けられた複数の突起部とを具備することを特徴とする触覚センサー。A plurality of pressure-sensitive element groups, a first plate-like elastic body provided on the pressure-sensitive element group, and a columnar body that is a plurality of elastic bodies provided on the first plate-like elastic body And a second plate-like elastic body provided on the plurality of columnar bodies, and a plurality of protrusions provided on the second plate-like elastic body. sensor.

前記第１の板状弾性体と前記柱状体とは互いに接合されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 1, wherein the first plate-like elastic body and the columnar body are joined to each other.

前記第２の板状弾性体と前記柱状体とは互いに接合されてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 1, wherein the second plate-like elastic body and the columnar body are joined to each other.

前記第１の板状弾性体と前記柱状体とは互いに同一の素材で一体成型されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the first plate-like elastic body and the columnar body are integrally formed of the same material.

前記第２の板状弾性体と前記柱状体とは互いに同一の素材で一体成型されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the second plate-like elastic body and the columnar body are integrally formed of the same material.

前記第１及び第２の板状弾性体と前記柱状体とは互いに同一の素材で一体成型されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the first and second plate-like elastic bodies and the columnar body are integrally formed of the same material.

前記柱状体は円柱形状または角柱形状であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 1, wherein the columnar body has a cylindrical shape or a prismatic shape.

前記感圧素子が可変静電容量素子であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 1, wherein the pressure-sensitive element is a variable capacitance element.

前記感圧素子が可変抵抗素子であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 1, wherein the pressure-sensitive element is a variable resistance element.

前記感圧素子群を支持する基板と、この基板上に設けられ前記感圧素子に電気的に接続する配線とを備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 1, further comprising: a substrate that supports the pressure-sensitive element group; and a wiring that is provided on the substrate and is electrically connected to the pressure-sensitive element.

前記基板と前記第１の板状弾性体との間にスペーサーが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 12, wherein a spacer is provided between the substrate and the first plate-like elastic body.

前記スペーサーは格子形状、ストライプ形状、または孤立した島形状であることを特徴とする請求項１３に記載の触覚センサー。 The tactile sensor according to claim 13, wherein the spacer has a lattice shape, a stripe shape, or an isolated island shape.