JP7442363B2

JP7442363B2 - 布型センサ、服型センサおよび服型センサを装着したロボット

Info

Publication number: JP7442363B2
Application number: JP2020055753A
Authority: JP
Inventors: 英信住岡; 隆史港; 昌裕塩見; 正秀松本
Original assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Current assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2024-03-04
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: JP2021154420A

Description

この発明は、布型センサ、服型センサおよび服型センサを装着したロボットに関し、特にたとえば、柔軟な検出部を有する、布型センサ、服型センサおよび服型センサを装着したロボットに関する。

この種の従来のロボット一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されるロボットは、体表面に対するユーザの接触を検出するための面上のタッチセンサが設置される。より具体的には、ロボットの樹脂材からなる本体フレームの曲面状に沿って、第２層タッチセンサが設置され、この第２層タッチセンサは、本体フレームとウレタンゴム製の外皮の間に挟まれる。外皮の表面には布製の表皮が貼り付けられ、外被と表皮の間に、外皮の曲面形状に沿って、第１層タッチセンサが設置される。また、タッチセンサに圧力センサなどを組み合わせて、多様な接触を検出することが開示されている。

特開２０１９－７２４９５

上記の特許文献１に開示されるロボットでは、ロボット内部の硬い本体フレームにフィルム状の第２層タッチセンサが貼り付けられ、その上に柔らかい外皮が貼り付けられる。このため、人間に酷似した姿形を有するアンドロイドロボットのように、より複雑な構成を有するロボットでは、タッチセンサおよび圧力センサを内部フレームに貼り付けるのは困難である。また、特許文献１に開示されるロボットでは、タッチセンサおよび圧力センサが損傷（または、故障）した場合、表皮または／および外皮を剥がして修理を行う必要があり、手間がかかってしまう。さらに、フィルム状のタッチセンサおよび圧力センサを用いるため、ロボットは、硬い本体フレームを有している必要があり、ぬいぐるみのようなフレームの無い本体を有するロボットには利用することができない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、布型センサ、服型センサおよび服型センサを装着したロボットを提供することである。

また、この発明の他の目的は、圧力センサとして機能することができる、布型センサ、服型センサおよび服型センサを装着したロボットを提供することである。

第１の発明は、絶縁性の糸で第１布を編むとともに導電性の糸で第２布を編みながら、当該第１布と当該第２布の間を絶縁性の糸で編むことにより、当該第１布と当該第２布が接結された第１導電性布と、導電性の糸と絶縁性の糸を撚糸した糸を編んで形成され、第１導電性布の第１布側に重ねられた第２導電性布と、第２布と電気的に接続されたマイクロコントローラを備え、第２導電性布は、導電性の糸の一部が絶縁性の糸から飛び出し、毛羽立っている、布型センサである。

第２導電性布側から布型センサに圧力が加えられると、第２導電性布の毛羽だった部分が第１導電性布の第２布に接触し、第２布と第２導電性布によって導電体が構成され、この導電体の抵抗値が検出される。そして、抵抗値に応じた圧力値がたとえばテーブルデータから取得される。

第２の発明は、第１の発明に従属し、第１導電性布および第２導電性布は、伸縮性を有する。

第３の発明は、マイクロコントローラと、絶縁性の糸で第１布を編むとともに導電性の糸で第２布を編みながら、当該第１布と当該第２布の間を絶縁性の糸で編むことにより、当該第１布と当該第２布が接結された第１導電性布と、導電性の糸と絶縁性の糸を撚糸した糸を編んで形成された第２導電性布を備え、第２導電性布は、導電性の糸の一部が絶縁性の糸から飛び出し、毛羽立っており、複数の第１導電性布を、絶縁性の第３布を用いて面状に繋ぎ合わせるとともに服に固定し、当該複数の第１導電性布のそれぞれの第１布側に複数の第２導電性布を個別に重ねて縫い合わせ、当該複数の第１導電性布のそれぞれを構成する第２布のそれぞれを第３布に縫い付けられた電線を用いてマイクロコントローラに個別に接続するとともに、当該複数の第２導電性布をそれぞれ接地した、服型センサである。

第４の発明は、第３の発明に従属し、第１導電性布および第２導電性布は、伸縮性を有する。

第５の発明は、第３または第４の発明に従属し、服型センサを装着した、ロボットである。

この発明によれば、第１導電性布の第２布と、第２導電性布で構成される導電体の抵抗値の大きさで、第２導電性布側からの圧力を検出することができる。つまり、圧力センサとして機能することができる。

この発明の上述の目的、その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１はこの発明の一実施例の布型センサを示す図である。図２は図１に示す布型センサの検出部の構成の概略を説明するための図である。図３（Ａ）は図１および図２に示す布型センサの検出部を構成する第１導電性布の非導電面側の布の一部拡大図であり、図３（Ｂ）は図１および図２に示す布型センサの検出部を構成する第１導電性布の導電面側の布の一部拡大図である。図４は図１および図２に示す布型センサの検出部を構成する第１導電性布の一部拡大図である。図５は図１および図２に示す布型センサの検出部を構成する第２導電性布の一部拡大図である。図６（Ａ）は比較的小さい圧力が第２導電性布側から検出部に加えられた状態を示す図であり、図６（Ｂ）は比較的大きい圧力が第２導電性布側から検出部に加えられた状態を示す図である。図７は図１に示すコントローラに内蔵される測定回路の一例を示す回路図である。図８（Ａ）は服型センサの前面側の複数の検出部の配置を示す図であり、図８（Ｂ）は服型センサの背面側の複数の検出部の配置を示す図である。図９は図８（Ａ）および（Ｂ）に示す服型センサを構成する複数の検出部のうちの複数の第１導電性布を結合するためのワイヤ付き布の一部拡大図である。図１０は図８（Ａ）および（Ｂ）に示す服型センサを構成する複数の検出部のうちの複数の第１導電性布を結合する方法を説明するための図である。図１１（Ａ）は図８（Ａ）および（Ｂ）に示す服型センサを装着するアンドロイドロボットの瞼および眼球を動かすアクチュエータを説明するための図であり、図１１（Ｂ）はアンドロイドロボットの額、眉間および口角を動かすアクチュエータを説明するための図であり、図１１（Ｃ）はアンドロイドロボットの唇を動かすアクチュエータを説明するための図である。図１２はアンドロイドロボットの頭部、肩、腰を動かすアクチュエータを説明するための図である。図１３はアンドロイドロボットの電気的な構成を示すブロック図である。

図１を参照して、この実施例の布型センサ１０は、検出部１２およびコントローラ１４を含み、検出部１２とコントローラ１４が電気的に接続される。

図２は図１に示す検出部１２の構造の概略を示す図である。図２に示すように、検出部１２は、層構造を有しており、第１導電性布２０および第２導電性布２２を含む。さらに、第１導電性布２０は、非導電面側の布２０ａ（「第１布」に相当する）と導電面側の布２０ｂ（「第２布」に相当する）を絶縁性の糸で接結して構成される。したがって、接結するための絶縁性の糸による中間層２０ｃが布２０ａと布２０ｂの間に設けられる。第２導電性布２２は、第１導電性布２０の非導電面側の布２０ａ側に重ねて設けられる。

ただし、第２導電性布２２は、常に布２０ａに接触している必要はない。また、図示は省略するが、第２導電性布２２は、第１導電性布２０と面同士が重なるように、第１導電性布２０に縫い付けられる。たとえば、縫い代を数ミリ程度設けて、第２導電性布２２を４つの辺に沿って第１導電性布２０に縫い付ければよい。または、第２導電性布２２の４つの角のそれぞれを第１導電性布２０の４つの角のそれぞれに縫い付けてもよい。

これは一例であり、第１導電性布２０が他の布に縫い付けられている場合には、第２導電性布２２を第１導電性布２０に重ねた状態で、その他の布に縫い付けてもよい。また、第２導電性布２２は、第１導電性布２０と面同士が重なる位置に固定できれば、他の方法で固定されてもよい。

図２に戻って、図１に示したコントローラ１４は、検出部１２のうちの導電面側の布２０ｂに電線で接続される。また、検出部１２のうち、第２導電性布２２は、接地される。

図３（Ａ）は非導電面側の布２０ａの一部拡大図であり、図３（Ｂ）は導電面側の布２０ｂの一部拡大図である。また、図４は布型センサ１０の検出部１２を構成する第１導電性布２０の一部拡大図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図４を参照しながら、この実施例の非導電面側の布２０ａ、導電面側の布２０ｂおよび第１導電性布２０について具体的に説明する。ただし、図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図４では、非導電面側の布２０ａと導電面側の布２０ｂを分かり易く示すために、導電面側の布２０ｂを白抜きの線で示してある。また、図４では、絶縁性の糸すなわち中間層２０ｃを点線で示してある。

非導電面側の布２０ａは、絶縁性の糸を丸編みすることにより作られる。この実施例では、絶縁性の糸は、ポリエステル糸である。以下、同様である。導電面側の布２０ｂは、導電性の糸を丸編みすることにより作られる。この実施例では、導電性の糸は、ナイロン銀メッキ糸である。以下、同様である。

図４に示すように、第１導電性布２０は、接結天竺編みすることにより作られる。つまり、第１導電性布２０は、非導電面側の布２０ａと導電面側の布２０ｂを編みながら、それらの間をポリエステル糸のような絶縁性の糸で編むことにより、非導電面側の布２０ａと導電面側の布２０ｂが接結される。したがって、上述したように、第１導電性布２０は、非導電面側の布２０ａと導電面側の布２０ｂとその間の中間層２０ｃの３層構造になっている。図４では分かり難いが、この実施例では、第１導電性布２０において、非導電面側の布２０ａ、中間層２０ｃおよび導電面側の布２０ｂの順で編み目の大きさは小さくされる。

このように、中間層２０ｃを設けるのは、第１導電性布２０の表と裏とで異なる特性にするためである。また、中間層２０ｃは、フィルタの役目を果たし、第１導電性布２０に強い圧力がかかっても、第１導電性布２０の全体の構造が壊れるのを防止する機能を有する。また、中間層２０ｃを設けることにより、非導電面側の布２０ａと導電面側の布２０ｂの間に空間距離を設けることができる。したがって、後述するように、第２導電性布２２が第１導電性布２０側に押圧されていない状態では、第２導電性布２２が導電面側の布２０ｂに接触しないように（つまり、絶縁状態に）することができる。

また、編み目の大きさを変えるのは、後述するように、第２導電性布２２が第１導電性布２０側に圧力をかけられた場合に、第２導電性布２２の毛羽だった部分が非導電面側の布２０ａおよび中間層２０ｃの編み目を通るとともに、導電面側の布２０ｂに接触する必要があるからである。

なお、この実施例では、第１導電性布２０に伸縮性を持たせるために、非導電面側の布２０ａおよび導電面側の布２０ｂを丸編みで作るようにしたが、これに限定される必要はない。非導電面側の布２０ａおよび導電面側の布２０ｂは、緯（ヨコ）編みまたは経（タテ）編みで作るようにしてもよい。かかる場合にも、第１導電性布２０に伸縮性を持たせることができる。

図５は布型センサ１０の検出部１２を構成する第２導電性布２２の一部拡大図である。第２導電性布２２は、ポリウレタン糸のような絶縁性の糸２２０と導電性の糸２２２を撚糸した糸２２ａを使ってトリコット編みすることにより作られる。

この実施例では、糸２２ａを使ってトリコット編みすることにより、第２導電性布２２を作るようにしてあるが、これは一例であり、限定される必要はない。ニット編みであれば、他の編み方で第２導電性布２２を作ってもよい。

なお、図５では、絶縁性の糸２２０と導電性の糸２２２を分かり易く示すために、絶縁性の糸２２０を白抜きの線で示すとともに、この絶縁性の糸２２０の上（前面）に導電性の糸２２２が重なるように示してあるが、実際には、これらは撚糸されている。

また、図５に示すように、導電性の糸２２２は、絶縁性の糸２２０よりも柔らかく、伸縮性が劣るため、その一部が糸２２０から飛び出している。つまり、第２導電性布２２は、毛羽だった布である。

上述したように、導電性の糸２２２は、一例として、ナイロン銀メッキ糸であるが、絶縁性の糸（この実施例では、ポリウレタン糸）２２０よりも伸縮性が劣り、撚糸後に、絶縁性の糸２２０の収縮によって掛かる（または、加わる）力で十分曲がるほど柔らかい金属メッキ糸であれば、他の種類のものを使用することができる。他の種類の金属メッキ糸としては、銅メッキ糸を使用することができる。つまり、導電性の糸２２２は、絶縁性の糸２２０よりも細くて柔らかい金属メッキ糸である。

また、他の実施例では、金属メッキ糸に代えて、有機物による導電性繊維からなる糸または炭素繊維を加工した導電性繊維からなる糸を、導電性の糸２２２として使用することができる。さらに、その他の実施例では、金属メッキ糸に代えて、銅、銀、ニッケルまたはステンレス（ＳＵＳ）からなる極細（たとえば、φが数μｍ）の電線を、導電性の糸２２２として使用することもできる。

なお、有機物による導電性繊維としては、日本蚕毛染色株式会社製の商品名「サンダーロン（登録商標）」またはＫＢセーレン株式会社製の商品名「ベルトロン（登録商標）」を使用することができる。また、炭素繊維を加工した導電性繊維としては、株式会社クラレ製の商品名「クラカーボ（登録商標）」を使用することができる。

このため、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、第２導電性布２２側から布型センサ１０に圧力が加えられると、圧力が加えられた部分において、第２導電性布２２の毛羽だった部分すなわち導電性の糸２２２が第１導電性布２０の非導電面側の布２０ａおよび中間層２０ｃの編み目の間を通り、導電面側の布２０ｂに接触する。つまり、導電面側の布２０ｂと第２導電性布２２が導通する。

ただし、図６（Ａ）は人差し指で布型センサ１０を第２導電性布２２側から押圧した場合の図を示し、図６（Ｂ）は握りこぶしで布型センサ１０を第２導電性布２２側から押圧した場合の図を示す。

図６（Ａ）に示す場合には、図６（Ｂ）に示す場合と比較して、布型センサ１０にかかる圧力は小さい。逆に、図６（Ｂ）に示す場合には、図６（Ａ）に示す場合と比較して、布型センサ１０にかかる圧力は大きい。つまり、図６（Ｂ）に示す場合には、図６（Ａ）に示す場合と比較して、第２導電性布２２が第１導電性布２０の導電面側の布２０ｂと接触する点の個数が多い、すなわち、接触する面積が大きい。このため、導電面側の布２０ｂと第２導電性布２２によって構成される導電体の抵抗値は、図６（Ａ）に示す場合よりも図６（Ｂ）に示す場合の方が小さい。

図１に戻って、コントローラ１４は、マイクロコントローラ（センサＩＣ）であり、この実施例では、上述したように、導電面側の布２０ｂと第２導電性布２２が導通することにより、導電面側の布２０ｂと第２導電性布２２で構成される導電体の抵抗値を測定（または、検出）し、測定した抵抗値に基づいて圧力値を算出する。ただし、抵抗値に対応する圧力値は、予め測定され、テーブルデータとしてコントローラ１４内のメモリに記憶されている。

コントローラ１４は、導電面側の布２０ｂと第２導電性布２２で構成される導電体の抵抗値を測定するための測定回路３０を含む。図７は測定回路３０の回路図の一例を示す。図７に示すように、測定回路３０は、基準の抵抗Ｒ_REFを含み、この抵抗Ｒ_REFの一方端には基準電圧Ｖ_REFが与えられる。ただし、基準電圧Ｖ_REFは、コントローラ１４に与えられる直流電源を用いて測定回路３０に印加される。

抵抗Ｒ_REFの他方端には、抵抗Ｒ_Xの一方端が接続され、抵抗Ｒ_Xの他方端は接地される。抵抗Ｒ_Xは、導電面側の布２０ｂと第２導電性布２２で構成される導電体の抵抗に相当する。抵抗Ｒ_Xの抵抗値は、第２導電性布２２が導電面側の布２０ｂに接触していない場合には、無限大であり、第２導電性布２２が導電面側の布２０ｂに接触する面積が大きくなるにつれて、小さくなる。

また、抵抗Ｒ_REFと抵抗Ｒ_Xの接続点Ｐは、バッファ（または、ボルテージフォロワ）回路３２の入力端に接続される。バッファ回路３２の出力端はアナログ・ディジタル変換器（以下、「ＡＤＣ」という）３４に接続される。ＡＤＣ３４の出力端は演算部３６に接続される。

測定回路３０では、接続点Ｐにおける電圧Ｖ_Xが検出され、検出された電圧Ｖ_Xはバッファ回路３２で増幅（ただし、増幅度は１である）された後に、ＡＤＣでＡＤ変換され、プロセッサのような演算部３６に入力される。演算部３６は、数１に従って抵抗Ｒ_Xの抵抗値ｒ_Xを算出する。算出された抵抗値は、布型センサ１０が適用される装置のコンピュータに入力（または、送信）される。ただし、ｒ_REFは、抵抗Ｒ_REFの抵抗値である。

[数１]
r_X = r_REF * V_X / (V_REF - V_x)
なお、基準の抵抗Ｒ_REFは、測定回路３０のダイナミックレンジである。

また、コントローラ１４では、演算部３６は、抵抗値ｒ_Xに対応する圧力値をテーブルデータを参照して取得する。したがって、布型センサ１０は、上述したように、圧力センサとして機能することができる。ただし、第２導電性布２２が第１導電性布２０側に押圧されることにより、抵抗Ｒ_Xの抵抗値ｒ_Xが無限大から無限大でない数値に変化するため、布型センサ１０は、接触センサとして機能することもできる。

この実施例の布型センサ１０は、単体で使用することも可能であるが、複数用いることにより、服型センサ５０を作ることができる。

図８（Ａ）は服型センサ５０を前面側から見た概略図の一例であり、図８（Ｂ）は服型センサ５０を背面側から見た概略図の一例である。図８（Ａ）および図８（Ｂ）では、複数の検出部１２を服（ここでは、長袖の上着）の外側（表側）に記載してあるが、実際には、デザインを損なわないために、服の内側（裏側）に設けられる。また、検出部１２は、服の内側に収まるように配置される。ただし、複数の検出部１２は、服の外側に設けられてもよい。また、複数の検出部１２は、服の外側と内側の生地の間に設けられてもよい。

図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、実施例では、服型センサ５０は、長袖の上着の各腕の部分に９個（または、チャネル）、その上着の胴体の前面側に３３個およびその上着の胴体の背面側に２９個の計８０個の布型センサ１０を備えている。ただし、コントローラ１４は、１つのマイクロコントローラを共通に使用することができる。たとえば、測定回路３０（または、コントローラ１４）と各検出部１２の間にスイッチを設け、スイッチを切り替えることにより、８０個の検出部１２の導電面側の布２０ｂに順次接続する。ただし、コントローラ１４を複数のマイクロコントローラで構成し、各マイクロコンピュータに、８０個よりも少ない個数の検出部１２のそれぞれをスイッチを介して接続するようにしてよい。

この実施例では、処理負荷を軽減するために、同じ大きさの検出部１２を用いるようにしてあるが、検出部１２の大きさまたは／および形状は適宜変更することもできる。

左腕の部分および右腕の部分は、それぞれ、９個の検出部１２が一列に並べて連結される。胴体の前面側では、胸部と腹部に相当する部分において、２７個の検出部１２が長方形の面を形成するように連結され、鎖骨と肩に相当する部分の６個の検出部１２がその長方形の面の上部に連結される。胴体の背面側では、背中に相当する部分において、２７個の検出部１２が長方形の面を形成するように連結され、その長方形の面の上部に２個の検出部１２が横に並べて連結される。

図８（Ａ）および図８（Ｂ）では省略するが、隣接する検出部１２の間には、伸縮性を有する帯状の布６０（「第３布」に相当する）が設けられ、この帯状の布６０を介して隣接する検出部１２が面状に（または、並べて）繋ぎ合わ（または、結合）され、布状の検出部１２群が作られる。ただし、両腕のそれぞれと、胴体の前側と、胴体の後側の布状の検出部１２群は個別に上着の服の内側に貼り付けたり、縫い付けたりすることにより、固定される。また、複数の検出部１２は、第２導電性布２２が外側を向き、非導電性の布２０ｂが内側を向くように、服に固定される。さらに、帯状の布６０は絶縁性の布である。

図１に示したように、検出部１２は、コントローラ１４に電線で接続される。したがって、上記の帯状の布６０のうち、一部の布６０には、電線６２が縫い付けられている。

図９は電線６２が縫い付けられた帯状の布６０の一例を示す図である。図９に示すように、布６０には、それぞれ波線状の形状にされた４本の電線６２が縫い付けられている。ただし、図９では、黒の点線は電線６２を布６０に縫い付けている糸６４である。

また、図９に示すように、４本の電線６２は２本ずつの２組に分けられ、各組において、２本の電線６２が逆位相の波の形状で重ねて配置され、帯状の布６０を縦長に見た場合に、２列に並んでいる。４本の電線６２は、それぞれ、ポリ塩化ビニルなどの絶縁性の樹脂で被覆されており、電気的に独立している。

図１０は電線６２が縫い付けられた帯状の布６０で各第１導電性布２０が連結されている状態の一例を示す。図１０では、第１導電性布２０と帯状の布６０を区別するために、第１導電性布２０に斜線を付している。また、各電線６２を区別するために線の種類を変えて示している。なお、図１０では、電線６２を縫い付けている糸６４は省略してある。また、図示は省略するが、複数の第１導電性布２０と同様に、電線６２が縫い付けられた帯状の布６０で各第２導電性布２２も連結される。したがって、図１０に関する以下の説明は、電線６２が縫い付けられた帯状の布６０で各第２導電性布２２も連結される場合も同様である。

図１０に示すように、帯状の布６０に縫い付けられた４本の電線６２は、それぞれ、適宜の長さで切断され、その一方端は、一本ずつ異なる第１導電性布２０（導電面側の布２０ｂ）に接続される。図１０に示す例では、帯状の布６０の左側に並ぶ複数（図１０では４つ）の第１導電性布２０に、当該帯状の布６０に縫い付けられた電線６２を個別に接続してある。４本の電線６２のうち、左側の列の２本の電線６２が上から２つ目と３つ目の第１導電性布２０にそれぞれ接続され、右側の列の２本の電線６２のうちの一本が上から１つ目の第１導電性布２０に接続され、図示は省略するが、右側の列の２本の電線６２のうちの他方の一本はさらに上の第１導電性布２０に接続される。

図示は省略するが、各電線６２の他方端は、スイッチを介してコントローラ１４に接続される。ただし、電線６２（または、第１導電性布２０）毎に接続されるスイッチの入力端は異なる。

また、図示は省略するが、複数の第２導電性布２２に接続された各電線６２の他方端は接地される。

さらに、図示は省略するが、服型センサ５０では、電線６２が縫い付けられた帯状の布６０で連結された複数の第１導電性布２０の各々に、同様に、電線６２が縫い付けられた帯状の布６０で連結された複数の第２導電性布２２の各々を重ねて、各第１導電性布２０と各第２導電性布２２が固定される。

ただし、各第１導電性布２０と各第２導電性布２２が重なれば良いため、第１導電性布２０に第２導電性布２２に縫い付ける必要はなく、帯状の布６０を縫い合わせるようにしてもよい。

また、他の実施例では、２枚の服を使用し、内側となる服の外側に複数の第１導電性布２０を配置および固定し、外側となる服の内側に複数の第２導電性布を配置および固定し、複数の第１導電性布２０の各々と、複数の第２導電性布２２の各々が重なるように、２枚の服を重ねて縫い合わせるようにしてもよい。

したがって、服型センサ５０では、各第１導電性布２０の導電面側の布２０ｂと各第２導電性布２２とで構成される導電体の抵抗値ｒ_Xが個別に検出される。

なお、図１０に示す電線６２の接続方法は一例であり、限定される必要ない。この実施例では、上記のように、縦方向に並ぶように９個の第１導電性布２０を連結したため、その列に沿って伸びる帯状の布６０に縫い付けられた電線６２を接続するようにしただけである。

また、図１０には、簡単のため、４個の第１導電性布２０に４本の電線６２を接続する場合について示してあるが、第１導電性布２０の数に応じて、電線６２が縫い付けられた帯状の布６０は隣接する第１導電性布２０の間に複数枚並べられる場合もある。

このような服型センサ５０は、物理空間（または、現実空間）に存在するエージェントの一例であるアンドロイドロボット（以下、単に「ロボット」という）１００に装着することができる。ロボット１００は、人間に酷似した姿形（外観など）を有する人型ロボットであり（図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および図１２参照）、人間に酷似した動作（振り、振る舞い、発話）を行う。

このロボット１００の一例として、出願人が開発等を行うエリカ（登録商標）を用いることができる。以下、ロボット１００について簡単に説明する。ただし、従来の触覚センサに代えて、本願の服型センサ５０が設けられる。

図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）および図１２はロボット１００の外観および構成の一例を示す。具体的には、図１１（Ａ）はロボット１００の瞼（１２８ａ、１２８ｂ）および眼球を動かすアクチュエータＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５を説明するための図であり、図１１（Ｂ）はロボット１００の額、眉間および口角１３０を動かすアクチュエータＡ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９を説明するための図であり、図１１（Ｃ）はロボット１００の唇を動かすアクチュエータＡ１０、Ａ１１、Ａ１３を説明するための図である。また、図１２はロボット１００の頭部１２６、肩１３２、腰１３４を動かすアクチュエータＡ１４、Ａ１５、Ａ１６、Ａ１７、Ａ１８、Ａ１９を説明するための図である。以下、図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）および図１２を用いて、ロボット１００の外観および構成について簡単に説明する。

なお、図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）および図１２に示すロボット１００は一例であり、他の外観、構成を持つ任意のアンドロイドロボットが利用可能である。また、ロボット１００は、アンドロイドロボットに限定される必要は無く、人間に似た外観を有するロボットであれば他のロボットを使用することもできる。一例として、身体動作または／および音声で、コミュニケーション対象である人間または他のロボットとコミュニケーションを取ることができるコミュニケーションロボットを使用することができる。具体的には、出願人が開発等を行うコミュニケーションロボットの一例であるロボビー（登録商標）を使用することができる。このロボビーは、人間とは異なり、車輪で移動可能に構成されるが、頭部、胴体、両腕を有し、人間と似た外観を有している。このロボビーでは、本願の服型センサ５０を装着することにより、接触（触覚）センサを省略することができる。

ロボット１００は、胴体部１２４およびその胴体部１２４の上に設けられた頭部１２６を含む。頭部１２６には、目（眼球）の上下に、上瞼１２８ａおよび下瞼１２８ｂが形成され、それらの上瞼１２８ａおよび下瞼１２８ｂの上下動を制御することによって、目を開けたり閉じたりする動作が可能となる。頭部１２６にはさらに***が形成され、それの両端が口角１３０となる。口角１３０も同様に上下動可能である。

胴体部１２４の上端（頭部の下方）が肩１３２であり、胴体部１２４の中ほどが腰１３４である。肩１３２は上下動可能であり、腰１３４は左右にひねる（回動する）ことができ、また、前屈および後傾が可能である。

ロボット１００の上述の各部分を動かすための以下に説明するアクチュエータは、この実施例では、いずれもパルス電力によって駆動されるステッピングモータであり、ステッピングモータの回転量はパルス数で決まる。パルス数が指令値として与えられる。なお、各対象部位は、平常状態において、アクチュエータに初期値が与えられ、変位させる場合に、その方向と大きさに応じたパルス数の指令値が該当するアクチュエータに与えられる。この実施例では、各アクチュエータは、「０－２５５」の指令値で動作され、「０－２５５」のいずれかの値が初期値として与えられる。

アクチュエータＡ１は、上瞼１２８ａの上下動を制御するための制御するためのアクチュエータである。アクチュエータＡ２、Ａ３およびＡ４は眼球を左右上下に動かすためのアクチュエータである。アクチュエータＡ５は、下瞼１２８ｂの上下動を制御するアクチュエータである。したがって、アクチュエータＡ１およびＡ５によって、目が開閉される。

アクチュエータＡ６は額を動かすためのアクチュエータであり、アクチュエータＡ７は眉間を動かすためのアクチュエータである。

アクチュエータＡ８は、口角１３０を上げるためのアクチュエータである。アクチュエータＡ９は舌を上下方に動かすためのアクチュエータである。アクチュエータＡ１０は***を左右に広げるアクチュエータであり、アクチュエータＡ１１は***を前に突き出すためのアクチュエータである。

アクチュエータＡ１３は顎を突き出したり引いたりするためのアクチュエータである。このアクチュエータＡ１３によって、口が開閉される。

アクチュエータＡ１４は頭部１２６を左右に傾動させるためのアクチュエータであり、アクチュエータＡ１５は頭部１２６を俯仰させるためのアクチュエータであり、そして、アクチュエータＡ１６は頭部を左右に回動させるためのアクチュエータである。

アクチュエータＡ１７は肩１３２を上下動するためのアクチュエータである。アクチュエータＡ１８は腰１３４を前屈させまたは後傾させるためのアクチュエータであり、アクチュエータＡ１９は腰１３４を左右に回動（ひねる）ためのアクチュエータである。

ロボット１００は、図１３に示すように、ロボット１００の全体制御を司るプロセッサ（この実施例では、ＣＰＵ）１５０を備える。ＣＰＵ１５０は、バス１５２を通して通信モジュール１５６に接続され、したがって、ＣＰＵ１５０は通信モジュール１５６を介して、ネットワークに、有線で、または無線で、通信可能に接続される。

ＣＰＵ１５０はまた、バス１５２を通してＲＡＭ１５４にアクセスでき、このＲＡＭ１５４に記憶されているプログラムやデータに従って、バス１５２を通してアクチュエータ制御回路１５８に指令値を与え、各アクチュエータＡ１－Ａｎの動作を制御する。

ＲＡＭ１５４は、ＣＰＵ１５０のバッファ領域およびワーク領域として用いられる。ただし、ＲＡＭ１５４に代えて、ＨＤＤを用いることもできる。アクチュエータ制御回路１５８は、ＣＰＵ１５０から与えられる指令値に応じた数のパルス電力を生成し、それを該当するステッピングモータに与えることによって、各アクチュエータＡ１－Ａｎを駆動する。

ただし、アクチュエータとしてはこのようなステッピングモータを用いるものの他、サーボモータを用いるアクチュエータ、流体アクチュエータなど任意のアクチュエータが利用可能である。

センサＩ／Ｆ（インタフェース）１６２は、バス１５２を介して、ＣＰＵ１５０に接続され、服型センサ５０および眼カメラ１６６からのそれぞれの出力を受ける。

服型センサ５０（コントローラ１４）からの出力（検出データ）は、センサＩ／Ｆ１６０を介してＣＰＵ１５０に与えられる。服型センサ５０は、上述したように、各検出部１２とコントローラ１４が圧力センサおよび接触センサとして機能するため、各検出部１２の配置位置を予め記憶しておくことにより、人間や他の物体等に触れられたまたは叩かれた場所（部位）、または／および、触れられたまたは叩かれた強さを知ることができる。つまり、服型センサ５０は、ロボット１００の触覚の一部を構成する。

なお、服型センサ５０をロボット１００に装着する場合には、テーブルデータをロボット１００のメモリ（ＲＡＭ１５４）に記憶しておき、服型センサ５０からは、抵抗値ｒ_Xおよびこの抵抗値ｒ_Xを検出した検出部１２の識別番号（配置位置）をロボット１００出力して、ロボット１００側で圧力値を取得するようにしてもよい。

眼カメラ１６６は、イメージセンサであり、ロボット１００の視覚の一部を構成する。つまり、眼カメラ１６６は、ロボット１００の眼から見た映像ないし画像を検出するために用いられる。この実施例では、眼カメラ６６の撮影映像（動画ないし静止画）に対応するデータ（画像データ）は、センサＩ／Ｆ１６０を介してＣＰＵ１５０に与えられる。ＣＰＵ１５０は、その画像データを、ＲＡＭ１５４に記憶したり、通信モジュール１５６およびネットワークを介して外部のコンピュータに送信したりする。

また、スピーカ１６８およびマイク１７０は、入出力Ｉ／Ｆ１６２に接続される。スピーカ１６８は、ロボット１００が発話を行う際に音声を出力する。マイク１７０は、音センサであり、ロボット１００の聴覚の一部を構成する。このマイク１７０は、指向性を有し、主として、ロボット１００と対話（コミュニケーション）するコミュニケーション対象である人間の音声を検出するために用いられる。

なお、図１１－図１３に示すロボット１００は、肘関節および手指は動かない構成であるが、肘関節および手指にもアクチュエータを設けて、それらを動かすようにしてよい。

なお、この実施例では、服型センサ５０をロボット１００に装着するようにしたが、人間が装着（着用）してもよい。したがって、他者が、服型センサ５０を装着した人間に触れたり叩いたりしていることを検出することができる。また、他者が、服型センサ５０を装着した人間に触れるまたは叩く強さを検出することもできる。

この実施例によれば、導電面側の布と非導電面側の布を接結した第１導電性布の非導電面側の布に接地された第２導電性布を重ね、第２導電性布が第１導電性布側に押圧されることにより、第２導電性布と導電面側の布とで構成される導電体の抵抗値の大きさで、布型センサへの圧力を検出するので、圧力センサとして機能することができる。

また、この実施例によれば、第２導電性布と導電面側の布とで構成される導電体の抵抗値が無限大から無限大でない値に変化したことにより、布型センサへの接触を検出するので、接触センサとして機能することできる。

さらに、この実施例によれば、検出部は第１導電性布と第２導電性布で構成されるため、センサの製造が簡単である。また、第１導電性布は接結天竺編みで作られるため、耐久性に優れている。

さらにまた、この実施例によれば、複数の布型センサを服に固定することにより、接触センサおよび圧力センサとして機能する服型センサを作ることができる。

また、この実施例によれば、服型センサは布で形成されるため、ロボットの外観（立体表面）の自由度を上げることができる。また、ロボットの動きにも追従して柔軟に変形することができる。さらに、第１導電性布を構成する導電面側の布および非導電面側の布はいずれも丸編みで作られており、また、第２導電性布はトリコット編みで作られているため、いずれも伸縮性が高く、したがって、ロボットの屈折部分に設けることも可能である。さらには、外皮（または外被）に固定するだけで、フレームの無い本体を有するぬいぐるみ型のロボットにも適用することができる。

なお、この実施例では、服型センサ５０は、腕の全体、胸部および腹部の全体、および背中の全体を覆うように、複数の検出部１２を設けるようにしたが、これに限定される必要はない。一部の検出部１２については省略することもできる。

また、この実施例では、複数の布型センサ１０（検出部１２）を用いて長袖の上着の服型センサ５０を構成したが、ズボン（または、パンツ）の服型センサを構成するようにしてもよい。また、服に限定される必要はなく、靴下、サポータ、または、腹巻に複数の布型センサ１０を配置したセンサを構成することも可能である。

なお、上述の実施例で示した具体的な数値は単なる例示であり、限定される必要は無く、実際の製品および製品が適用される環境などに応じて適宜変更可能である。

１０ …布型センサ
１２ …検出部
１４ …コントローラ
２０ …第１導電性布
２０ａ …非導電面側の布
２０ｂ …導電面側の布
２０ｃ …中間層
２２ …第２導電性布
５０ …服型センサ
６０ …布
６２ …電線
１００ …ロボット
１２６ …頭部
１２８ａ …上瞼
１２８ｂ …下瞼
１３０ …口角
１３２ …肩
１３４ …腰
１５０ …ＣＰＵ
１５４ …ＲＡＭ
１５６ …通信モジュール
１６４ …触角センサ
１６６ …眼カメラ
１６８ …スピーカ
１７０ …マイク

Claims

絶縁性の糸で第１布を編むとともに導電性の糸で第２布を編みながら、当該第１布と当該第２布の間を絶縁性の糸で編むことにより、当該第１布と当該第２布が接結された第１導電性布と、
導電性の糸と絶縁性の糸を撚糸した糸を編んで形成され、前記第１導電性布の前記第１布側に重ねられた第２導電性布と、
前記第２布と電気的に接続されたマイクロコントローラを備え、
前記第２導電性布は、前記導電性の糸の一部が前記絶縁性の糸から飛び出し、毛羽立っている、布型センサ。
前記第１導電性布および前記第２導電性布は、伸縮性を有する、請求項１記載の布型センサ。
マイクロコントローラと、
絶縁性の糸で第１布を編むとともに導電性の糸で第２布を編みながら、当該第１布と当該第２布の間を絶縁性の糸で編むことにより、当該第１布と当該第２布が接結された第１導電性布と、
導電性の糸と絶縁性の糸を撚糸した糸を編んで形成された第２導電性布を備え、
前記第２導電性布は、前記導電性の糸の一部が前記絶縁性の糸から飛び出し、毛羽立っており、
複数の前記第１導電性布を、絶縁性の第３布を用いて面状に繋ぎ合わせるとともに服に固定し、当該複数の前記第１導電性布のそれぞれの前記第１布側に複数の前記第２導電性布を個別に重ねて縫い合わせ、当該複数の第１導電性布のそれぞれを構成する前記第２布のそれぞれを前記第３布に縫い付けられた電線を用いて前記マイクロコントローラに個別に接続するとともに、当該複数の第２導電性布をそれぞれ接地した、服型センサ。
前記第１導電性布および前記第２導電性布は、伸縮性を有する、請求項３記載の服型センサ。
請求項３または４に記載の服型センサを装着した、ロボット。