JPS62204102A - Tactile detector - Google Patents
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- JPS62204102A JPS62204102A JP4514886A JP4514886A JPS62204102A JP S62204102 A JPS62204102 A JP S62204102A JP 4514886 A JP4514886 A JP 4514886A JP 4514886 A JP4514886 A JP 4514886A JP S62204102 A JPS62204102 A JP S62204102A
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Push-Button Switches (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は触覚センサに関し、かつ該センサと別の対象物
との間の接触状態を検出するために使用しうる検出方法
とに関する。前述の検出を行いうる物性の中には、形状
、きめ、圧力、位置および方向がある。前記センサと検
出方法は工業機械、ロボット、医療装置および補綴にお
いて有用である。TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a tactile sensor and to a detection method that can be used to detect a contact condition between the sensor and another object. Among the physical properties that can be detected as described above are shape, texture, pressure, position, and orientation. The sensors and detection methods are useful in industrial machinery, robots, medical devices and prosthetics.
ロボット装置やロボットシステムは広範囲の応用におい
て益々使用されつつある。その応用は医療分野（例えば
、補綴）、軍事用、工業ロボット（組立用）、公害防止
等まで展開されている。Robotic devices and systems are increasingly being used in a wide variety of applications. Its applications have expanded to the medical field (for example, prosthetics), military use, industrial robots (for assembly), pollution prevention, etc.
所定の、弾力的で、変動する環境内で知能ロボットが作
動するためには、その周囲のものは何か正確に決定、即
ち検出できる必要がある。進歩した検出性能が次時代の
ロボットを特徴づけ、これらの検出性能の中には触知検
出、即ち触覚機構を通して物理的特徴を検出する能力が
ある。その目標とするところを述べるのは簡単ではある
が、技術的な実行は全く別の挑戦を意味する。さらに、
触覚検出性能には広い扁がある：その幅の一方の端は単
に対象物の存在を検出する能力であり、他方の端は対象
物の表面のきめを検出する能力である。その幅の間にあ
るものは対象物の寸法や形状を検出し、かつ対象物がセ
ンサの表面上で移動したか否かを検出する能力ｈ’ｓあ
る、
圧電装置の一例は米国特許ｉ４．３２８．４ｉ号（クロ
ーガ他−Ｋｒｏｅｇｅｒ ｅｔ ａｌ ）とその国際特
許第ＷＯ３１１０２２２５号である。これらの特許は、
キーボードを提供するために絶縁層の両側に圧電性ポリ
マーフィルムを有する層化構造を開示している。これは
幻影点問題を排除していない。In order for an intelligent robot to operate within a given, resilient, and changing environment, it must be able to accurately determine, or detect, what is around it. Advanced sensing capabilities will characterize the next generation of robots, and among these sensing capabilities is tactile sensing, the ability to detect physical features through tactile mechanisms. While it is easy to state the goal, the technical implementation represents an entirely different challenge. moreover,
There is a wide spectrum of tactile sensing performance: at one end of the spectrum is the ability to simply detect the presence of an object, and at the other end is the ability to detect the texture of the object's surface. An example of a piezoelectric device is described in US Pat. No. 328.4i (Kroeger et al.) and its International Patent No. WO 31102225. These patents are
A layered structure with piezoelectric polymer films on both sides of an insulating layer is disclosed to provide a keyboard. This does not eliminate the phantom point problem.
１９７７年６月発行２０巻１号のｌｌ３Ｍ技報でジエイ
ーピーダール（Ｉ ＢＭ ＴｅｃｈｎｉｃＨ＋＋ Ｉ’
５ｕｌｌｅｔｉｎ 、Ｖｏｌ 。IBM Technic H++ I' in ll3M Technical Report, Volume 20, Issue 1, June 1977.
5ulletin, Vol.
２０ 、！１ 、 Ｊ、Ｐ、Ｄａｈｌ、Ｊｕｎｅ １９
７７ ）はスイッチを並列に配線している間、独特の固
有の共鳴周波数を有するよう各キーが選定される、走査
した圧′エキ−ボードスイッチを開示している。接触が
周波数を緩衝し、緩衝されない水晶のインピーダンスが
大きく変化する。20,! 1, J.P., Dahl, June 19
No. 77) discloses a scanned pressure' keyboard switch in which each key is selected to have a unique unique resonant frequency while wiring the switches in parallel. The contact buffers the frequency and the impedance of the undamped crystal changes significantly.
１９７７年１２月発行発行Ｍ技報２０巻第７号でジエイ
・ファジャン（Ｔ Ｉ３Ｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｂｕ
ｌｌｅｔｉｎ 。In December 1977 issue of M Technical Journal Vol. 20 No. 7,
lletin.
Ｖｏｌ、 ２０ ＋ ４６７ 、 Ｊ、Ｆａｊａｎｓ、
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９７７ ）は音響接触パネルを開
示して、でり、該パネルでは音響平面波インパルス／ｌ
’−１下部プレートの隣接する側に装着した２個の長い
圧電水晶により直角方向に一定時間に発生される。局部
的な音響連結は、前記下部プレートにインパルスが介在
する場合上部プレートにおける接触点から球面波を発生
させるといわれている。Vol, 20 + 467, J, Fajans,
December 1977) discloses an acoustic contact panel in which acoustic plane wave impulses/l
'-1 It is generated at fixed times in a perpendicular direction by two long piezoelectric crystals mounted on adjacent sides of the lower plate. Local acoustic coupling is said to generate spherical waves from the contact point at the upper plate when an impulse is interposed at the lower plate.
１９８２年１（〕月発行のセンサレビ：ｘ−−（Ｓｅｎ
ｓｏｒ１１ｅＶｉ２ｗ） （７） １９４ ” ８頁
に３己載の、ピー・ダリオ他（Ｐ 、 Ｄａｒｉｏ ｅ
ｌａｔ ）の論文「触感性ポリマースキンは対象物の方
向を認識するために圧電性質を利用する」じＴｏｕｃｈ
Ｓｅｎｇｉｆｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ ５ｋｉｎ Ｕ
ｓｅｓＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔ？ｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔ
ｉｅｓｔｏＲｅｃｏｇｒｌｉｚｅＯｒｉｃｎｔａｔｉｏ
ｎｏｆ ０ｂｊｅｃｔｓ 、 ” ）では対象物の方向
を認識するために、２５６個の検出部分（１６Ｘ１６ア
レイ）を備えた一層のポリビニリデンフッ化物ＰＶＦ２
センサを用いている。各検出部分に対して１個のり−ド
ピンｈ′−必要である。Sensa Levi issued in January 1982: x--(Sen
sor11eVi2w) (7) 194 ” P. Dario et al.
Touch
Sengifive Polymer 5kin U
sesPiezoelect? ic Property
iestoRecogrlizeOricntatio
In order to recognize the orientation of the object, a single layer polyvinylidene fluoride PVF2 with 256 detection parts (16X16 array) was used.
It uses sensors. One glue-doped pin h'-is required for each detection part.
１９８３年４月シカゴでの工業ロボットおよび口よび展
示会におけるアール、パルブリ他による論文［ロボット
および補綴用の圧電性およびピロ電気性ポリマーのスキ
ン状触知センサＪ （”Ｐｉｅｚｏ −Ｉ’ｙｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｌｙｍｃｒｓ ５Ｋｉｎ−Ｌｉｋｅ
Ｔａｃｔｉｌｃ ５ｅｎｓｏｒｓＲｏｂｏｔｓ 、
Ｃｈｉｃａｇｏ、 Ｒ，Ｂａｒｄｅｌｌｉ ｅｔ ａｌ
、Ａｐｒｉｌ １９８３ ）において二重積層センサが
提案されており、外側の層が温度を、内側の層が機誠的
力を検出する。Paper by Earl, Parvri, et al. [Piezo-I'yroel Skin-like Tactile Sensors of Piezoelectric and Pyroelectric Polymers for Robotics and Prosthetics] at the Industrial Robotics and Mouth Exhibition in Chicago, April 1983.
etric Polymcrs 5Kin-Like
Tactilc 5ensorsRobots,
Chicago, R., Bardelli et al.
, April 1983) proposed a double-layer sensor, in which the outer layer detects temperature and the inner layer detects mechanical force.
この論文は多重化を含む行列読取りに反論している。各
検出部分に対するリードｈ′−提唱されている。This paper argues against matrix reading involving multiplexing. A lead h' for each detection part is proposed.
１９８１Ｅｌシカゴの工業ロボットおよびロボットに関
す′る第１６回シンポジウムのロボット７「圧電性ポリ
マー：ロボットへの応用に対する新しいセンサ材料」（
Ｐ １ｃｚｏ −ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ
ｓ ：Ｎｒｐｖ ５ｅｎｓｏｒ Ｍａｔｅｒｉｕｌｓ
ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔ ｉｃ Ａｐｐｌ １ｃａｔｉｏｎ
ｓ″。1981 El Chicago 16th Symposium on Industrial Robots and Robotics, Robots 7 "Piezoelectric Polymers: New Sensor Materials for Robotic Applications" (
P1czo-electr ic Polymer
s :Nrpv 5ensor Materials
for Robotic Appl 1cation
s″.
１３ ｔｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔ
ｒｉａｌ Ｒｏｂｏｔｓ ａｎｄ Ｒｏｂｏｔｓ７
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ
Ｃｈｉｃａｇｏ 、 Ｐ、 Ｄａｒｉｏ ｅｔａｌ
Ａｐｒｉｌ、 １９８３ ）には各種のＬ’ＶＦ２タッ
チコンタクトセンサおよびタッチセンサが記載されてい
る。13th Symposium on Industry
real Robots and Robots7
Conference and Exposure
Chicago, P., Dario et al.
April, 1983) describes various L'VF2 touch contact sensors and touch sensors.
２５６個の検出領域を用いるタッチセンサは少なくとも
２５６個のリードを有する。ＰＶＦ２エミッタとレシー
バとを用いた触覚センサは、該センサに対する圧力を測
定するために適合材料を介して超音波の移動時間を利用
する。A touch sensor using 256 sensing areas has at least 256 leads. Tactile sensors using PVF2 emitters and receivers utilize the travel time of ultrasound waves through a compatible material to measure pressure on the sensor.
従来技術においては、数種の大きな欠点があり、これら
は本発明によって克服される。まず、対象物の位置、形
状および圧力が顕著に検出しうろことである。第２に、
スイッチング雑音問題が、検出信号でなく付勢信号を多
重化することにより克服されることである。第６に、本
発明は交差アレイの「幻影点」問題を排除することであ
る。第４に、高度の検出性と分解能が可能である。、＠
後に、Ｎ×Ｍ個の活性領域をアドレスするためにＮ＋Ｍ
個のリードを用いることができるためリードアレイの複
雑さが大きく減少できることである。There are several major drawbacks in the prior art, which are overcome by the present invention. First, the position, shape and pressure of the object are noticeable scales to detect. Second,
The switching noise problem is overcome by multiplexing the activation signal rather than the detection signal. Sixth, the invention eliminates the "phantom point" problem of intersecting arrays. Fourth, a high degree of detectability and resolution is possible. , @
Later, N+M to address N×M active regions.
The complexity of the lead array can be greatly reduced since only 2 leads can be used.
本発明によれば、触覚検出装置が提供される。 According to the present invention, a tactile sensing device is provided.
本装置の一実施例は基本的には数層のサンドインチ構造
体である。圧電性付勢材料からなる第１の層は検出層を
質問するために使用される。第１の層は、導体の行を一
方の側に、導体の列を他方の側に位置させて、２つの側
に平行の導体、即ち電極を有することｂ′−できる。そ
の他のパターンを用いることができるが、前記のパター
ンが多重化技術に対して有用であることが判明した。One embodiment of the device is essentially a several-layer sandwich structure. A first layer of piezoelectrically biased material is used to interrogate the detection layer. The first layer can have parallel conductors, or electrodes, on two sides, with rows of conductors on one side and columns of conductors on the other side. Although other patterns may be used, the pattern described above has been found useful for multiplexing techniques.
絶縁層が圧電性付勢層を、当該装置に対する圧力を検出
する信号源として用いられる圧電性検出層から分離する
。検出層は圧電性材料の両側に２個の半導体層を含むこ
とができる。ＰＶＦ２は付勢層と検出層の双方に対する
圧電性材料として選択される材料である。基礎材料上外
側保護層は、任意的に、構成上の一部ならびにセンサと
一体のマルチブレクサの一部としてよい。An insulating layer separates the piezoelectric biasing layer from a piezoelectric sensing layer that is used as a signal source to detect pressure on the device. The sensing layer can include two semiconductor layers on either side of the piezoelectric material. PVF2 is the material of choice as the piezoelectric material for both the biasing layer and the sensing layer. The outer protective layer on the base material may optionally be part of the construction as well as part of the multiplexer integral with the sensor.
従来の触覚センサと異なり、本触覚センサは静的および
動的双方の応答性を有する。対象物／ｌｌ′−変換器と
接触すると、検出層が撓み、小さい出力過渡電圧を発生
させる。しかしながら、（−行の導体と一列の導体との
交錯により規定される）付勢層上の部分を連続的にＡＣ
で刺激することによって、絶縁層を介して音褥波が伝達
され、絶縁層の方は検出層を刺激する。その場合、出力
は、周波数／１′−刺激周波数と等しく、振幅が層間の
音響連結の効率に対応する連続したＡＣ信号である。対
象物ｈ′−センサと接触するようになると、音響連結は
変化し、その結果、出力信号の振幅が変化する。Unlike conventional tactile sensors, the present tactile sensor has both static and dynamic responsiveness. Upon contact with the object/ll'-transducer, the sensing layer deflects and generates a small output voltage transient. However, the AC
By stimulating the sensor, acoustic pressure waves are transmitted through the insulating layer, and the insulating layer stimulates the detection layer. The output is then a continuous AC signal equal to the frequency/1'-stimulation frequency and whose amplitude corresponds to the efficiency of the acoustic coupling between the layers. When the object h'-sensor comes into contact, the acoustic coupling changes, resulting in a change in the amplitude of the output signal.
刺激周波数と接触力のかとに依存して、音響連結を減衰
したり高めたりでき、出力信号の振幅がそれぞれ減少、
あるいは増加する。励振層上で刺激された点−検出層か
らの信号ではない−を多重化することにより、出力信号
の多重化に伴う固有の「休止時間」を２くることなく、
信号が発生したことを絶対的に知ることができる。出力
信号の犬ぎさに注目することにより、供給された力の量
を検出することができ、かつ多重化アドレスな出力信号
に関連させることにより、接触している対象物の形状を
検出することができる。行列アドレス指定の時間多重化
を本発明では用いているが、触覚情報を得るために周波
数の多重化も適用することができる。Depending on the stimulation frequency and the contact force, the acoustic coupling can be attenuated or enhanced, reducing the amplitude of the output signal, respectively.
Or increase. By multiplexing the stimulated points on the excitation layer - and not the signals from the detection layer - we avoid the inherent "dead times" associated with multiplexing the output signals.
You can absolutely know that a signal has occurred. By noting the intensity of the output signal, the amount of force applied can be detected, and by correlating the multiplexed address output signals, the shape of the object being contacted can be detected. can. Although time multiplexing of matrix addressing is used in the present invention, frequency multiplexing can also be applied to obtain tactile information.
第１図は触覚センサ１００の一実施例を示す。 FIG. 1 shows one embodiment of a tactile sensor 100.
本実施例は非弾性が好ましい基礎材料１０１を含む。こ
の基礎面は平坦あるいは任意の画形でもよい。希望に応
じて、基礎材料１０１に隣接して弾性材１０２を位置さ
せてもよい。しかしながら。This embodiment includes a base material 101 that is preferably inelastic. This basic surface may be flat or may have an arbitrary shape. Elastic material 102 may be positioned adjacent base material 101 if desired. however.
上記のことは任意でよい。付勢層１０３は基礎１０１あ
るいは任意の弾性材１０２に隣接して位置される。前記
層１０３は、圧電性材料１０４０両面にある電極１０５
．１０６から構成される。The above is optional. Biasing layer 103 is positioned adjacent to base 101 or optional elastic material 102 . The layer 103 has electrodes 105 on both sides of the piezoelectric material 1040.
．． 106.
電極１０５．１０６は第１図および第２図に示すように
電極棒あるいは導体の平行のアレイあるいは第３図およ
び第４図に示すように、相互に接続された断続した個別
パッドでよい。電極棒１０５゜１０６は、それらが直角
に延び、かつ一方の電極棒の面が別の電極棒の面と対向
する面のアレイをつくるよう配置すれている。これらの
面２１０゜２１１は活性個所２２０を刺激する。この面
２２０は以下説明し、かつ第２図に示す活性個所である
。The electrodes 105, 106 may be parallel arrays of electrode rods or conductors, as shown in FIGS. 1 and 2, or intermittent individual pads connected to each other, as shown in FIGS. 3 and 4. The electrode rods 105 and 106 are arranged so that they extend at right angles and create an array of surfaces with the surface of one electrode rod facing the surface of another electrode rod. These surfaces 210.degree. 211 stimulate active points 220. This surface 220 is the active site described below and shown in FIG.
電極１０６に隣接して絶縁層１０７が位置する。An insulating layer 107 is located adjacent to the electrode 106.
絶縁層１０７は絶縁シートで構成してよく、あるいは絶
縁接着剤でよい。好適実施例は両側共弾性接着剤を塗布
した０、７９ ミｌ （１１５２インチ）のラテックス
ゴムである。第２の圧電性検出層１０８は絶縁層１０７
に隣接して位置する。この検出層１０８は、両面に導体
１１０．１１１を備えた圧電性材料１０９から構成され
ている。この圧電性検出層１０８は弾性であることｂ′
−好ましい。最後に、センサ１００を周囲から保護する
ため任意の弾性保護層１１２を用いろことができる。The insulating layer 107 may be composed of an insulating sheet or an insulating adhesive. The preferred embodiment is 0.79 mil (1152 inches) latex rubber coated with elastic adhesive on both sides. The second piezoelectric sensing layer 108 is the insulating layer 107
located adjacent to. This detection layer 108 consists of a piezoelectric material 109 with conductors 110, 111 on both sides. This piezoelectric detection layer 108 is elastic b'
- Preferred. Finally, an optional elastic protective layer 112 can be used to protect sensor 100 from the environment.
第２図は付勢ｊ？ｊ １０３の配置を詳細に示す分解図
である。この層１０５はその一方の面に配置された複数
の導体１［］５と、反対側の面の複数の導体１０６によ
り構成されている。導体２０１゜２０２が付勢されるな
らば、付勢部分２２０が形成される。導体１０５．１０
６が両面に形成されればいつでも付勢部分がつくられる
。マルチプレクサ５０５な介して適当な導体に付勢信号
を付与することにより当該装置を付勢する。Figure 2 shows bias j? FIG. 2 is an exploded view showing the arrangement of the j 103 in detail. This layer 105 is composed of a plurality of conductors 1[]5 disposed on one surface thereof and a plurality of conductors 106 on the opposite surface. If conductors 201 and 202 are energized, a energized portion 220 is formed. Conductor 105.10
A biasing portion is created whenever 6 is formed on both sides. The device is energized by applying an energizing signal to the appropriate conductor via multiplexer 505.
第６図は当該装置の１組の電極１０５，１０６について
の好適実施例を示す。典型的な電極３００は接続パッド
３０１と、付勢部分２２０を形成する個々の電極パッド
３０２から構成されている。FIG. 6 shows a preferred embodiment for a pair of electrodes 105, 106 of the device. A typical electrode 300 is comprised of connection pads 301 and individual electrode pads 302 that form biasing portion 220 .
リード接続部３０５により接続パッド５０１と電極パッ
ド３０２に対する外部電気接続がつくられる。Lead connections 305 make external electrical connections to connection pads 501 and electrode pads 302 .
第４図は、圧電付勢層１０４の両面に重ねられた際の配
置である、電極１０５，１０６の一実施例の好適例の上
面図である。このように、電極３００は電極４００に対
して直角に位置される２個の電極パッド４０２０重なり
によって付勢部分２２０を形成する。FIG. 4 is a top view of a preferred example of one embodiment of the electrodes 105 and 106, which are arranged when stacked on both sides of the piezoelectric biasing layer 104. Thus, the electrode 300 forms a biasing portion 220 by overlapping two electrode pads 4020 positioned at right angles to the electrode 400.
本発明の大きな利点の１つは、必要な電気接続の数が、
所定数の付勢部分に対して大きく減少することである。One of the major advantages of the present invention is that the number of electrical connections required is
This is a large reduction for a given number of biased parts.
通導、所定数の電気接続に対して付勢部分の数ｂ′−大
きく増加する。例えば、Ｎが水平軸に沿った接続の数で
あり、Ｍが垂直軸に沿った接続の数である第４図に示す
長方形のアレイにおいて０、Ｎ＋Ｍの接続がＮ×Ｍ個の
付勢部分を可能とする。このように、Ｎ＝１６でＭ＝１
６である第４図に示す特定実施例では５２個の接続が２
５６個の付勢部分を可能とする。For a given number of electrical connections, the number b' of energizing parts increases significantly. For example, in the rectangular array shown in Figure 4, where N is the number of connections along the horizontal axis and M is the number of connections along the vertical axis, there are 0, N+M connections in N x M energized sections. is possible. In this way, N=16 and M=1
In the particular embodiment shown in FIG. 4, which is 6, the 52 connections are
Allows for 56 biasing parts.
これらの付勢部分は検出層における検出部分に対応する
。これらの検出部分は付勢層上の付勢部分と同様に検出
層上に隔置される。検出付勢部分に対応する点に位置す
る圧力のみが以下のように測定される。These biasing portions correspond to the sensing portions in the sensing layer. These sensing portions are spaced apart on the sensing layer as well as the biasing portions on the biasing layer. Only the pressure located at the point corresponding to the sensing biasing part is measured as follows.
導体およびパッドのパターン即ちレイアウトは第１図か
ら第６図に示すように直線あるいは希望する用途に対し
て特定の検出情報を提供する円形あるいはいずれかの任
意の形状でよい。The pattern or layout of the conductors and pads may be straight, as shown in FIGS. 1-6, or circular, or any other shape that provides specific sensing information for the desired application.
第５図は触覚センサ１００に関連する電子機器の一実施
例を示す。信号発生器５０１はリード５０２により増幅
器５０３に接続されている。増幅器５０３の方はリード
５０４によりスイッチ手段、即ちマルチプレクサ５０５
に接続されている。FIG. 5 shows an example of electronic equipment related to the tactile sensor 100. Signal generator 501 is connected to amplifier 503 by lead 502. Amplifier 503 is connected to switch means, multiplexer 505 by lead 504.
It is connected to the.
触覚センサ装置１００への信号入力は電気接続リード５
０６を介して供給される。リード５０６は数がＮ＋Ｍで
よく、付勢層における導体が第１図に示す実施例におい
てＮ ｘ Ｍ個のアレイの付勢部分２２０を提供するよ
うにされている。リード５０６は下記する第６図の実施
例におけるＰ×Ｑ個のアレイに対して追加のＰ、＋Ｑを
有することができる。検出層１０８からの出力信号はリ
ード５０８により増幅器５０９まで導かれる。増幅器５
０９の出力はリード５１０により信号処理手段５１１へ
送られる。信号処理手段５１１はリード５１２により振
幅および周波数の信号に含まれている情報をディスプレ
イおよび（または）制御装置へ変換する。信号処理装置
５１１からのり−ド５１４と５１６は任意のものであっ
て、スイッチ手段即ちマルチプレクサ５０５とオシレー
タ５０１が信号処理手段５１１により制御されるべきと
きのみ必要とされる。Signal input to the tactile sensor device 100 is through the electrical connection lead 5
06. The leads 506 may be N+M in number, such that the conductors in the biasing layer provide an N x M array of biasing portions 220 in the embodiment shown in FIG. Leads 506 can have an additional P, +Q to the P.times.Q array in the FIG. 6 embodiment described below. The output signal from detection layer 108 is conducted by lead 508 to amplifier 509. amplifier 5
The output of 09 is sent to signal processing means 511 by lead 510. Signal processing means 511 converts the information contained in the amplitude and frequency signals via leads 512 to a display and/or control device. The nodes 514 and 516 from the signal processing means 511 are optional and are only needed when the switch means, multiplexer 505 and oscillator 501 are to be controlled by the signal processing means 511.
電気スイッチ手段即ちマルチプレクサ５０５とリード５
０６とは任意に導体ユニットとして触覚センサ１００に
組入れてもよい。このため結線の複雑さを低下させ、か
つ他の装置からの信号干渉を低減させる。スイッチ手段
５０５は任意に当該装置の基部１０１あるいはその他の
適当な個所に装着してよい。オシレータ５０１は周波数
を固定したり、あるいは変動させることができる。Electrical switch means or multiplexer 505 and lead 5
06 may be optionally incorporated into the tactile sensor 100 as a conductor unit. This reduces wiring complexity and reduces signal interference from other devices. The switch means 505 may optionally be mounted on the base 101 of the device or at any other suitable location. Oscillator 501 can have a fixed frequency or can vary.
一般的に、本発明による装置は、圧電材料１０４の一方
の面に複数の導体１０５を配置させ、該圧電材料１０４
０反対側の面に複数の導体１０６を配置させ、複数の導
体１０４ ＋’ １０５が電気付勢手段（図示なし）に
接続される電気接続６０１゜４０１を有している圧電付
勢層１０５と；該圧電付勢％ １０５ Ｋ隣接して配置
した電気絶縁層１０７と；および両面に導体層１１０，
１１１とを配置させ、かつ絶縁層１０７に隣接して配置
された圧電検出層１０８とを含むものといえる。前記装
置は詳細には、Ｎ×Ｍ＞１であり、付勢層１０５へＮ＋
Ｍ個の電気接続を有するＮ×Ｍ個の付勢部分を提供する
、圧電付勢層１０３の導体と；前記付勢層を励振させる
電気付勢手段と圧電検出層１０８からの信号を処理する
電気処理手段と、Ｎ＋Ｍ個の電気接続部に接続され、Ｎ
×Ｍ個の付勢部分を付勢させるスイッチ手段、即ちマル
チプレクサとを含む。Generally, a device according to the invention includes a plurality of conductors 105 disposed on one side of a piezoelectric material 104,
a piezoelectric biasing layer 105 having a plurality of conductors 106 disposed on the opposite surface thereof and having electrical connections 601°401 through which the plurality of conductors 104 +' 105 are connected to electrical biasing means (not shown); ; the electrically insulating layer 107 disposed adjacent to the piezoelectric energized % 105 K; and a conductive layer 110 on both sides;
111 and a piezoelectric detection layer 108 disposed adjacent to the insulating layer 107. In particular, the device has N×M>1 and N+ to the biasing layer 105.
conductors of the piezoelectric biasing layer 103 providing N×M biasing portions with M electrical connections; electrical biasing means for exciting said biasing layer and processing signals from the piezoelectric detection layer 108; connected to the electrical processing means and N+M electrical connections;
It includes switch means, ie, a multiplexer, for energizing ×M energizing portions.
センサ１００をさらに詳しく説明すれば、Ｎ″２１で、
Ｎ個の電極２０１を有する第１の電極層１０５と；第１
の電極層１０５に隣接した配置の第１の圧電ポリマ一層
１０４と；Ｍ〉１で、Ｍ個の電極２０２を有し、Ｎ×Ｍ
’＞１で、第、１の圧電ポリマ一層１０４に隣接して配
置された第２の電極層１０６と；前記第２の電極層１０
６に隣接して配置された絶縁層１０７と；絶縁層１０７
に隣接して配置され、出力処理手段に接続するようにさ
れた第１の導体層°１１０と；第１の導体層１１０に隣
接して配置された第２の圧電ポリマ一層１０９と；およ
び第２の圧電ポリマ一層１０９に隣接して配置され、出
力処理手段に接続するようにされた第２の導体層１１１
とを含むものである。To explain the sensor 100 in more detail, N″21,
a first electrode layer 105 having N electrodes 201;
a first piezoelectric polymer layer 104 arranged adjacent to an electrode layer 105; with M>1 and M electrodes 202;
a second electrode layer 106 disposed adjacent to the first piezoelectric polymer layer 104, with >1;
an insulating layer 107 disposed adjacent to 6; an insulating layer 107;
a first conductor layer 110 arranged adjacent to the output processing means; a second piezoelectric polymer layer 109 arranged adjacent to the first conductor layer 110; a second conductor layer 111 arranged adjacent to the second piezoelectric polymer layer 109 and adapted to connect to the output processing means;
This includes:
前述のように、前記装置は典型的には剛性であるが、そ
の上に別の弾性層１０２を設けてもよい基礎材料１０１
を任意に有してよい。同様に、圧電検出層に隣接して保
護層１１２を配置してよい。As mentioned above, the device comprises a base material 101 which is typically rigid, but may be provided with another elastic layer 102 thereon.
may optionally have. Similarly, a protective layer 112 may be disposed adjacent to the piezoelectric sensing layer.
この保護層１１２は力を検出層１０８に伝達するよう弾
性である必要がある。This protective layer 112 needs to be elastic so as to transmit forces to the sensing layer 108.
第６図は、別の圧電付勢層６０５が追加されている本発
明の別の実施例を示す。この実施例６００はＮ′２１で
、Ｎ個の電極２０１を有する第１の電極層６０５と；第
１の電極層６０５に隣接して配置された第１の圧電ポリ
マ一層６０４と；Ｍ〉１で、Ｍ個の電極２０２を有し、
第１の圧電ポリマ一層６０４に隣接して配置された第２
の電極層６０６と；第２の電極層６０６に隣接して配置
された第１の絶縁層６０７と；ｐｈｉで、Ｐ個の電極２
０１を有し、絶縁層６０７に隣接して配置された第３の
電極層１０５と；第３の電極層１０５に隣接して配置さ
れた第２の圧電ポリマ一層１０４と；Ｑ〉１で、Ｑ個の
電極２ｏ２を有し、Ｐ×Ｑ〉１で、第２の圧電ポリマ一
層１０４に隣接して配置された第４の電極層ど；筆４の
電極層１０６に隣接して配置された第２の絶縁層１０７
と；第２の絶縁層１０７に隣接して配置され、出力信号
処理手段に接続するようにされた第１の導体層１１０と
；第１の導体層１１０に隣接して配置された第６の圧電
ポリマ一層１０９と；および第６の圧電ポリマ一層１０
９に隣接して配置され、出力処理手段に接続するように
された第２の導体層１１１とを含む。保護層１１２並び
に基礎１０１および弾性層を任意に用いてよい。判るよ
うに、第１図に示す基本構成に対して、付加的な圧電付
勢層６０５および絶縁層６０７が追加されており、第２
の電極層６０５，６０６が第１の圧電ポリマ一層６０３
におけるＮ×Ｍ個の付勢部分２２゛０にＮ＋Ｍ個の電極
接続部を設け；第５と第４の電極層１０５．１０６り”
−第２の圧電層１０５のＩ’×Ｑ個の付勢部分２２０に
Ｐ＋Ｑ個の電極接続部を設ける。スイッチ手段、即ちマ
ルチプレクサ５０５が、適当なＮ×Ｍ個およびＰ×Ｑ個
の付勢部分を付勢するようにＮ＋Ｍ個およびＰ＋Ｑ個の
電極接続部に接続される。FIG. 6 shows another embodiment of the invention in which another piezoelectric biasing layer 605 is added. This embodiment 600 has N'21, a first electrode layer 605 having N electrodes 201; a first piezoelectric polymer layer 604 disposed adjacent to the first electrode layer 605; M>1 and has M electrodes 202,
a second piezoelectric polymer layer 604 disposed adjacent to the first piezoelectric polymer layer 604;
an electrode layer 606; a first insulating layer 607 disposed adjacent to the second electrode layer 606; and P electrodes 2 with phi.
01 and disposed adjacent to the insulating layer 607; a second piezoelectric polymer single layer 104 disposed adjacent to the third electrode layer 105; with Q>1; A fourth electrode layer having Q electrodes 2o2, with P×Q〉1, placed adjacent to the second piezoelectric polymer layer 104; placed adjacent to the electrode layer 106 of the brush 4; Second insulating layer 107
a first conductor layer 110 disposed adjacent to the second insulating layer 107 and connected to the output signal processing means; a sixth conductor layer disposed adjacent to the first conductor layer 110; a piezoelectric polymer layer 109 ; and a sixth piezoelectric polymer layer 10
9 and a second conductor layer 111 adapted to be connected to the output processing means. A protective layer 112 as well as base 101 and elastic layers may optionally be used. As can be seen, an additional piezoelectric biasing layer 605 and an insulating layer 607 have been added to the basic configuration shown in FIG.
The electrode layers 605 and 606 of the first piezoelectric polymer layer 603
N+M electrode connections are provided on N×M biasing portions 22'0; fifth and fourth electrode layers 105, 106''
- P+Q electrode connections are provided on the I′×Q biasing portions 220 of the second piezoelectric layer 105; Switch means or multiplexers 505 are connected to the N+M and P+Q electrode connections to energize the appropriate N×M and P×Q energizing portions.
また、第６図は：圧電材料６０４の一方の面に複数の導
体２０１を配置させ、圧電材料６０４０反対側の面に複
数の導体２０２を配置させ、前記複数の導体２０１．２
０２が電気付勢手段に接続される電気接続部３０１．４
０１を有する第１の圧電付勢層６０３と；第１の圧電付
勢層６０６に隣接して配置された第１の電気絶縁層６０
７と；圧電材料１０４の一方の面に複数の導体２０１を
配置させ、圧電材料の反対側の面に複数の導体２０２を
配置させ、前記複数の導体２０１，２０２が電気付勢手
段に接続される電気接続部５０１．４（’＋２を有する
第２の圧電付勢層１０３と；両面に導体面１１［１，１
１１を配置させ、第２の絶縁層１０７に１′ｉ８．ｉ接
して配置された圧電検出層１０８とを含むものといえる
。Further, in FIG. 6: a plurality of conductors 201 are arranged on one side of the piezoelectric material 604, a plurality of conductors 202 are arranged on the opposite side of the piezoelectric material 6040, and the plurality of conductors 201.2
02 is connected to electrical energizing means 301.4
01; a first electrically insulating layer 60 disposed adjacent to the first piezoelectric biasing layer 606;
and 7; a plurality of conductors 201 are arranged on one side of the piezoelectric material 104, a plurality of conductors 202 are arranged on the opposite side of the piezoelectric material, and the plurality of conductors 201, 202 are connected to an electrical biasing means. electrical connection 501.4 ('+2 with the second piezoelectric biasing layer 103;
11, and 1'i8. It can be said that the piezoelectric detection layer 108 is arranged in i-contact with the piezoelectric detection layer 108.
本発明の別の実施例は第１図と第６図とに示す１個の検
出に’ｄ １０８でなく、２個の検出層を使用する。こ
の別の検出層１０８’（図示せず）は、別の絶縁層１０
７′をその間に狭んで、既存の圧電検出層１０８に隣接
して配置される。この付加的な検出層は第１図と第６図
とに示す実施例において使用しうる。この付加的な検出
層により、一方の検出層が他方のものより、より小さい
刀を検出するようにして、検出能力を段階的にできる。Another embodiment of the present invention uses two detection layers rather than the single detection 108 shown in FIGS. 1 and 6. This further sensing layer 108' (not shown) is formed by another insulating layer 10.
7' is placed adjacent to the existing piezoelectric sensing layer 108, with the piezoelectric sensing layer 108 sandwiched therebetween. This additional detection layer can be used in the embodiments shown in FIGS. 1 and 6. This additional detection layer allows the detection capability to be graded, with one detection layer detecting smaller swords than the other.
両面に導体層な有し、第２の絶縁層に隣接して配置され
た前記の第２の圧電検出層は、他方の圧電検出ＩＺとは
異る電気的および機械的特性を有するようにできる。よ
り小さい力を検出する層の方はセンサの最上部に位置さ
せることｈ′−好ましい。Said second piezoelectric sensing layer, which has conductor layers on both sides and is arranged adjacent to the second insulating layer, can have different electrical and mechanical properties from the other piezoelectric sensing layer IZ. . It is preferred that the layer detecting smaller forces is located at the top of the sensor.
当該装置は以下説明のように、周波数ｈ′−可変の入力
で作動するようにされている。当該装置の付勢居のり、
Ｃ，作動については、圧電層のＤＣ電圧に対する応答性
が十分でないので実用的でないと思われる。例えば、第
１図を参照すれば、ＤＣおよびＡＣ作動の双方に対して
、受働的で一次の検出エレメントは、ＰＶＦ２．の最外
側の層、即ち層１０８である。対象物がセンサの面に圧
力を加えると、出力信号が発生する。例えば対象物の形
状のような対象物の特性を検出するために、第１のＰＶ
Ｆｚ層上での垂直の対のみの導体が電圧により付勢され
る。垂直方向の導体の接続部に対象物が介在していない
とすれば、第２の圧電フィルムが単に僅かに膨張する１
！ｌ−１その結果出力信号は発生しない。しかしながら
、もし対象物が介在しておれば、検出層が圧縮され、出
力信号がレジスタされる。このようにして、Ｎ×Ｍ個の
垂直の対を活溌に調べることにより、対象物の形状を検
出することができる。The device is adapted to operate with a frequency h'-variable input, as explained below. energization of the device;
Regarding C. operation, it is considered impractical because the piezoelectric layer does not have sufficient responsiveness to DC voltage. For example, referring to FIG. 1, for both DC and AC operation, the passive, primary sensing element is PVF2. is the outermost layer, layer 108. When an object exerts pressure on the face of the sensor, an output signal is generated. A first PV for detecting a property of the object, such as the shape of the object.
Only the vertical pairs of conductors on the Fz layer are energized by voltage. If there is no object intervening at the connection of the vertical conductors, the second piezoelectric film will simply expand slightly.
! l-1 As a result, no output signal is generated. However, if an object is present, the detection layer is compressed and the output signal is registered. In this way, the shape of the object can be detected by actively examining N×M vertical pairs.
付勢層のＤＣ励磁についての別の制限は、絶縁フィルム
を介しての２個のＰＶＦｚ層の間の機械的連結である。Another limitation for DC excitation of the biasing layer is the mechanical connection between the two PVFz layers through the insulating film.
３０ボルトの電源が（多くの集積アナログ回路に対して
標準的である±１５ＶＤＣである）垂直方向の導体に対
して付与されると、この付勢電圧はＰＶＦ２フィルム内
で、該フィルムを約１０オングストローム（ＩＯＡ）厚
さ膨張させる電界を発生させる。この電を検出フィルム
に正確に伝達するためには、絶縁層１０７は極めて剛性
であるか、あるいは適度に剛性であって、かつこのよう
な微細な動きをする程度の厚さである必要がある。たと
え、ＤＣ付勢電圧を例えば２００Ｖまで増加し、変位を
３３Ａまで増加したとしても、絶縁材の厚さは実用的な
ものでない。その結果、音響連結とＡＣモードの付勢作
！Ｔ！ＪＩｈ′−好ましい。When a 30 volt power supply is applied to the vertical conductors (±15 VDC, which is standard for many integrated analog circuits), this energizing voltage will cause the film to move approximately 10 Generate an electric field that expands the thickness of Angstroms (IOA). In order to accurately transmit this electricity to the detection film, the insulating layer 107 needs to be extremely rigid or moderately rigid and thick enough to allow such minute movements. . Even if the DC energizing voltage is increased to, for example, 200V and the displacement is increased to 33A, the thickness of the insulation is not practical. As a result, acoustic coupling and AC mode activation work! T! JIh' - preferred.
当該装置は、Ｎ ｘ Ｍ個の付勢部分２２０と、付勢部
分２０１用のＮ＋Ｍ個のコネクタ３０１．４［１１を有
し、かつ付勢層１０３に隣接して配置され、かつ該層か
ら電気的に絶縁された圧電検出層１０８を有する触覚セ
ンサ１００を提供し；付勢部分２２０を付勢する周波数
と振幅の可変周波数電気信号を提供し；付勢層１［］３
の選定さｔた付勢部分２２０を所定の順序で付勢するよ
うに信号をＮ−）−Ｍ個のコネクタに切換え；および検
出層１０８により発生された信号を処理して検出層１１
１あるいは保護層１１２に触れる対象物の特性を検出す
ることにより作動する。選定された付勢部分２２０の付
勢は所定のンーケンス、アルゴリズム駆動７−ケンス、
あるいは任意シーケンスで行ってよい。空間的分解能が
低度であるが、対象物が検出されると高分解能に戻るア
ルゴリズムが使用しつる。例えば力、対象物の形状ある
いは重量のような、当該装置あるいは検出層に触れる対
象物の特性を検出する、検出層からの信号を処理するよ
う処理方法を適合しうゐ。The device has N x M biasing portions 220 and N+M connectors 301.4[11 for the biasing portions 201 and is arranged adjacent to and from the biasing layer 103. providing a tactile sensor 100 having an electrically insulated piezoelectric sensing layer 108; providing a variable frequency electrical signal of frequency and amplitude for energizing a energizing portion 220; energizing layer 1[]3
switching signals to the N-)-M connectors to energize the selected energizing portions 220 in a predetermined order; and processing the signals generated by the detection layer 108 to
1 or by detecting the characteristics of an object that touches the protective layer 112. The energization of the selected energizing portion 220 is performed according to a predetermined sequence, an algorithm driven 7-sequence,
Alternatively, it may be performed in any sequence. An algorithm is used that has low spatial resolution but returns to high resolution once an object is detected. A processing method may be adapted to process the signal from the detection layer to detect characteristics of the device or the object touching the detection layer, such as force, shape or weight of the object.
この処理方法は触覚センサ６０１の代替実施例について
も同様である。その方法は、付勢層１０３゜６０３の選
定した付勢部分２２０を所定のシーケンスで付勢するよ
うな要領で信号をコネクタろ０１゜４０１へ切換え、検
出層により発生した信号を処理して検出層に触れる対象
物の特性を検出することである。This processing method is similar for alternative embodiments of tactile sensor 601. The method is to switch the signal to the connector 01 401 in such a way as to energize the selected energizing portion 220 of the energizing layer 103 603 in a predetermined sequence, process the signal generated by the detection layer, and detect it. The purpose is to detect the characteristics of objects that touch the layer.
触覚センサ装置の検出層で発生する信号は周波数と振幅
とが変わり、検出層からの信号に含まれている周波数と
振幅についての情報を処理することにより、センサーと
接触している対象物の特性を検出することができる。The signals generated in the detection layer of a tactile sensor device vary in frequency and amplitude, and by processing the information about the frequency and amplitude contained in the signal from the detection layer, the characteristics of the object in contact with the sensor can be determined. can be detected.
別の作動方法はモニタする方法である。モニタモードに
ある間、付勢層は不活性である。検出層１１１の出力は
信号の所定変化についてモニタされる。信号が検出され
ると、付勢装置が作動し、通常の作動が再開される。こ
の方法は詳しくは、Ｎ×Ｍ個の付勢部分と、該付勢部分
用のＮ＋Ｍ個のコネクタとを備えた圧電付勢層な有し、
かつ該付勢層に隣接し、該層から絶縁された圧電検出層
とを有する触覚センサを提供し；電気信号付勢および出
力処理手段を提供し；検出層の電気出力をモニタし、付
勢層と電気信号付勢手段とを非作動状態にしている間に
触覚センサと対象物が接触しているか検出し；検出層か
ら出力信号が検出されると触覚センサ装置を非作動状態
に切換え：付勢部分を付勢する周波数と大きさの交番周
波数電気信号を提供し；付勢層の選定した付勢部分を所
定シーケンスで付勢する要領で信号をＮ ＋Ｍ １固の
コネクタベ切換え；および検出層により発生した信号を
処理し触覚センサに触れる対象物の特性を検出するもの
と説明できる。Another method of operation is to monitor. While in monitor mode, the biasing layer is inactive. The output of detection layer 111 is monitored for predetermined changes in the signal. Once the signal is detected, the energizing device is activated and normal operation resumes. In particular, the method includes a piezoelectric biasing layer having N×M biasing portions and N+M connectors for the biasing portions;
and a piezoelectric sensing layer adjacent to and insulated from the energizing layer; providing an electrical signal energizing and output processing means; monitoring the electrical output of the sensing layer and energizing the sensing layer; Detecting whether the tactile sensor is in contact with the object while the layer and the electric signal activation means are in an inactive state; switching the tactile sensor device to an inactive state when an output signal is detected from the detection layer: providing an alternating frequency electrical signal of frequency and magnitude to energize the energizing portions; switching the signal through the N + M 1 connectors in such a manner as to energize selected energizing portions of the energizing layer in a predetermined sequence; and detecting It can be explained that the signals generated by the layer are processed to detect the characteristics of the object that touches the tactile sensor.
例１−４
これらの例について、センサに対して ０，５゜１０お
よび５０グラムの力を加えて以下の通り試験を行った。Examples 1-4 These examples were tested as follows using 0.5° 10 and 50 gram forces on the sensor.
センサは６．３５ミリ（Ｖ／４インｆ）ｘ６．３５ミリ
（’Ａインチ）の形で構成した、１．５９ミリ（１／１
６インチ）の厚さの剛性プラットフォームを接着した９
５３ミリ（％インチ）厚さの剛性プラスチックを基礎材
料上して用いた。前記基礎の上に０．７９ξＩＪ ’
（１１５２インチ）厚さのラテックスゴム材料ヲ位置さ
せた。圧電付勢層および圧電検出層（６，３５ミリＸ３
３，１＜す＝％インチ×１捧インチ）とを双方共同しＰ
ｖＦ２シート材料から切取った。前記層の、金属化分離
に伴う前述の問題があるため、双方共６．５５ ＜ リ
（％インチ）の金ｍ 化Ｐ Ｖ Ｆ ’ｉミノ幅帯片（
約３８．１２１１＝１％インチ長さ）を材料／−トから
、金属化／ポリマーの粒子が帯片の長さ方向に平行して
並ぶように勿取っ７’、：、２（］：１の比率でポリウ
レタン接着剤の混合物を、０．５ばリリットルのＴｙｃ
ｅｌ ７０００接着剤にＴｙｃｅ１７２００ （ロード
社−Ｌｏｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ）硬化剤の小
滴を添加することにより調製された。この混合物を約１
分間殴拌し、ブラシを用いて各帯片の端部にその一方の
側で付与し、良好な絶縁層を敷設した。接着剤を一昼夜
乾燥させた。２回目の接着剤のバッチを調整し、先に塗
布した面の１つに付与した。相互に約６．３５ ミＩＪ
（’／１インチ）の重なり分を設けて２個の塗布面が
接着されるよう最初の塗布面の上に第２の帯片を置いた
。前記の層を一猪にして押圧し乾燥させた。The sensor is configured in the form of 6.35 mm (V/4 inf) x 6.35 mm ('A inch), 1.59 mm (1/1
6 inch) thick rigid platform bonded
A 53 mm (% inch) thick rigid plastic was used as the base material. 0.79ξIJ' on the foundation
(1152 inches) thick latex rubber material was placed. Piezoelectric bias layer and piezoelectric detection layer (6.35 mm x 3
3,1<s=% inch x 1 inch) and P
Cut from vF2 sheet material. Because of the aforementioned problems with metallization separation of the layers, both 6.55 < % inches of gold coated P V F 'i mino-width strips (
Approximately 38.1211 = 1% inch length) was removed from the material/-t so that the particles of metallization/polymer were aligned parallel to the length of the strip 7':, 2(]:1 A mixture of polyurethane adhesive in the ratio of 0.5 liters of Tyc
It was prepared by adding a drop of Tyce 17200 (Lord Corporation) hardener to El 7000 adhesive. Add this mixture to about 1
Beat for a minute and apply to the end of each strip on one side using a brush to lay down a good insulating layer. The adhesive was allowed to dry overnight. A second batch of adhesive was prepared and applied to one of the previously applied surfaces. Approximately 6.35 mm IJ each other
A second strip was placed on top of the first coated surface so that the two coated surfaces were adhered with an overlap of ('/1 inch). The above layers were pressed together and dried.
ワイヤ接着剤を硬化させている間の加熱問題のため、セ
ンサを構成する前にまずワイヤリードをＰＶＦ２に取付
けた。ワイヤーラップワイヤを約３９１Ｊむき、ＰＶＦ
’２帯片の一端近くの金属化した表面に置いた。１：１
の比率で混合したシルバエポキン糊の一滴をこの接続部
に塗布し、８０°Ｃで１時間半加熱して熱硬化させた。Due to heating issues while curing the wire adhesive, the wire leads were first attached to the PVF2 before constructing the sensor. Peel about 391J of wire wrap wire and PVF
'2 was placed on a metallized surface near one end of the strip. 1:1
A drop of Silva Epoquin glue mixed in the ratio of 100 ml was applied to this connection and heat cured by heating at 80° C. for 1.5 hours.
このため、優れた導電性を有する固体接着を提供する。This provides a solid bond with excellent electrical conductivity.
第２のワイヤを、同じ技術を用いて同じ端部近くで各帯
片の反対の側に取付けた。A second wire was attached to the opposite side of each strip near the same end using the same technique.
次いで仕上ったセンサを磁性基礎を備えた２個の絶縁紙
クリップを用いてクランプし、う・テックスおよび前記
基礎を横切って引伸した。重量に対１、テ、７．６２
ミＩＩ （０，３イｙ−１−） Ｘ７．６２ ミＵ（０
，３インチ）の接触部分を用いた。無負荷および、５．
１０あるいは５０グラムの力を負荷した構造体に対して
広範囲の刺激周波数に関して出力信号を詳しく測定した
。比較をしやすいように、第７図の一枚のグラフにデー
タをプロットしである。The finished sensor was then clamped using two insulating paper clips with a magnetic base and stretched across the wire and the base. 1 to weight, Te, 7.62
MiII (0,3iy-1-) X7.62 MiU (0
, 3 inches) was used. No load and 5.
The output signals were carefully measured over a wide range of stimulation frequencies for structures loaded with 10 or 50 grams of force. For ease of comparison, the data are plotted on a single graph in Figure 7.
試験条件：入力電圧−１０ＶＡＣ：信号内の雑音量を減
少するために出力電圧の帯域幅を２０ＭＦ−１＊−に限
定；負荷：０．５．１０．５０ グラム；周波数範囲
；１００Ｔ−ＩＺからＩＯＭＴ（ｚ：ピーク対ピークの
１ηｖ（ｍｖｐｐ） で出力電圧な測定；であった。Test conditions: Input voltage -10VAC: Output voltage bandwidth limited to 20MF-1*- to reduce the amount of noise in the signal; Load: 0.5.10.50 grams; Frequency range: from 100T-IZ IOMT (z: Measurement of output voltage at 1 ηv (mvpp) peak-to-peak;
前記の一連の試験と、その結果のデータのグラフ（第７
図）では当該装置の触覚モデルに関して顕著な情報を示
している。負荷に対する応答に関して数種の異る傾向が
明らかに見られる。それらを以下の通り観察した。The above series of tests and graphs of the resulting data (7th
Figure) shows salient information about the haptic model of the device. Several different trends in response to load are clearly visible. They were observed as follows.
まず、連結および緩衝モードの双方の増加り一見られる
。１ （１５−１１０Ｋｊ−Ｉｚにおいて、負荷／ｌ−
増加するにつれて出力応答′の単調な緩衝の増加を伴っ
た強度の共鳴す一見られる。First, we see an increase in both concatenated and buffered modes. 1 (at 15-110Kj-Iz, load/l-
There appears to be a resonance in intensity with a monotonous increase in damping of the output response as it increases.
２ＫＨｚと１０ＫＨｚとの間の周波数において、５グラ
ムを含むそれ以上の力に対して増加した連結モードが見
られ、一方０−５グラムの刀の範囲に緩衝モードが集っ
ている；したがって触覚モードは周波数と負荷の双方に
よって左右される。連、結モードと緩衝モードとの間の
２つの周波数の交錯点が明確に見られる。極めて鋭い交
錯が１．２ ＫＩ−（ｚでＲ生し、そこで全ての負荷さ
れたデータの曲線が一点で交錯する。第２の周波数の交
錯は著しく広く、２２ ＫＨｚ−３４Ｋｌ−Ｉｚの範囲
において発生する。At frequencies between 2 KHz and 10 KHz, an increased coupling mode is seen for higher forces up to and including 5 g, while buffering modes cluster in the 0-5 g sword range; hence the tactile mode. depends on both frequency and load. The intersection of the two frequencies between the coupled mode and the buffered mode is clearly visible. A very sharp intersection occurs at 1.2 KI-(z, where all loaded data curves intersect at one point. The intersection at the second frequency is significantly wider, in the range 22 KHz-34 Kl-Iz. Occur.
第２の主要な観察は、周波数が負荷の関数として共鳴の
形で移行することである。１２６−１３５Ｔ−Ｉ ｚ範
囲において、刀の増加と相互に関連した共鳴のわずかに
上方に移行した第１の共鳴が観察される。同じことが前
述（ｒ） １０５ Ｋｌ−Ｉｚ −１１０Ｋｌ−Ｉｚの
範囲での共鳴についてもいえる。しかしながら、最も顕
著で、かつ注目に値いする移動は無負荷状態で６１０
Ｈｚで開始し、５０グラムの負荷に対して３７０Ｈｚに
おいて終る。共鳴周波数は移行するのみならず、周波数
の振幅は驚異的に増加する。表はこれらの現象の要約し
たデータの諸点を示す：
１０ ｊｌ ５３０
この結果から、圧電（ＰＶＦ２）構造体と同調して運動
することにより、負荷質量が当該装置の共鳴応答上重要
な役割を果すことは明らかである。The second major observation is that the frequency shifts in a resonant manner as a function of load. In the 126-135T-I z range, a first resonance is observed that is slightly shifted above the resonance that correlates with the sword increase. The same is true for the resonance in the range of (r) 105 Kl-Iz -110Kl-Iz. However, the most significant and noteworthy movement is 610 in the unloaded state.
Starting at Hz and ending at 370 Hz for a 50 gram load. Not only does the resonant frequency shift, but the amplitude of the frequency increases tremendously. The table shows some points of summarized data of these phenomena: 10 jl 530 The results show that the loaded mass plays an important role in the resonant response of the device by moving in sync with the piezoelectric (PVF2) structure. That is clear.
振動するひものように、ＰｖＦ２構遺体は質量の関数で
ある周波数で共鳴する。質量が増加するにつれて、共鳴
周波数は減少する。振幅は多分、ｐｖＦ２’の付勢層と
検出層の間の連結の増加によって増加するのであろう。Like a vibrating string, the PvF2 construct resonates at a frequency that is a function of its mass. As the mass increases, the resonant frequency decreases. The amplitude probably increases due to the increased coupling between the activation and detection layers of pvF2'.
繰返して述べると、ここに見られる現象は、負荷された
装置に対するデータ点は所定の周波数においては単調な
関係を示すことである。しかし、無負荷の装置に対する
データ点は必ずしも同じ傾向をたどるとは限らない。こ
れは、応答が負荷の関数であるためであり、第７図に示
すデータは５−５０グラムの範囲の負荷のみを示してい
る。いずれにしても、ここに提供されたデータは出力信
号の負荷に対する振幅と周波数上で強度の相互関係を示
している。To reiterate, the phenomenon seen here is that the data points for a loaded device exhibit a monotonic relationship at a given frequency. However, data points for unloaded devices do not necessarily follow the same trend. This is because the response is a function of load, and the data shown in Figure 7 only shows loads in the 5-50 gram range. In any case, the data provided here shows the correlation of strength in amplitude and frequency with respect to loading of the output signal.
広帯域の刺激周波数をスペクトル分析することにより、
正確な負荷を検出でき、かつ可能な負荷範囲さえ広げう
ろことは明らかである。しかしながら、前述の分析を行
うことは高価につき、かつ時間がかかる。例えば全体の
アレイに対して１−１０ ミＩ＋秒のように比較的迅速
に応答し、か・つ専用的なハードウェアでないセンサを
開発するには、全体のスペクトルでなく、１個あるいは
数個のギー周波数を検査する方がよい。By spectral analysis of broadband stimulation frequencies,
It is clear that an accurate load can be detected and even the possible load range can be expanded. However, performing such analyzes is expensive and time consuming. To develop a sensor that responds relatively quickly, e.g. 1-10 mI+ seconds for the entire array, and is not dedicated hardware, it is necessary to It is better to check the frequency of
最後に行うべきことは、ＰｖＦｚ層の間の容量性連結に
係る。この連結はある程度は常に介在するが、刺激周波
数が増加するにつれて、その連結は増加し、最終的には
システム全体を支配し、そのため触覚応答／ｌ′−見ら
れなくなる。The last thing to do involves capacitive coupling between the PvFz layers. This coupling is always present to some degree, but as the stimulation frequency increases, it increases and eventually dominates the entire system, so that the tactile response/l'-is no longer visible.
我々の行った試験条件において、連結効果は３００ Ｋ
Ｈｚ 前後で顕著であり、７００ Ｋ’Ｈｚ では
データを完全に支配し、９００ ＫＨｚ 、では信号の
みが観察された。事実、９００ＫＨｚおよびそれ以との
刺激周波数に対しては、各種の負荷に対して出力信号レ
ベルに目立った差異はなかった。そして、予期した通り
、容量性連結ｂ′−増加するにつれて、出力信号レベル
も増加した。Under our test conditions, the coupling effect is 300 K
It was noticeable around Hz, completely dominating the data at 700 K'Hz, and only a signal was observed at 900 KHz. In fact, for stimulation frequencies of 900 KHz and above, there was no noticeable difference in output signal level for various loads. And as expected, as the capacitive coupling b'-increased, the output signal level also increased.
このように、一般的に、ＰｖＦ２構造体は、容量性連結
が触覚応答信号と干渉する点を十分下廻る周波数を有す
る信号で刺激する必要ｂ′−ある。Thus, in general, the PvF2 structure needs to be stimulated with a signal having a frequency well below the point where the capacitive coupling interferes with the tactile response signal.
例５
本発明をさらに立証するために、例１−４で用いたセン
サ形態に対してオシロスコープ信号なモニタした。Example 5 To further demonstrate the invention, oscilloscope signals were monitored for the sensor configurations used in Examples 1-4.
０から５０グラムまでの負荷範囲に対して、緩衝モード
触覚応答は明らかであった。出力電圧の変化は負荷の非
線形関数であるが、それにもかかわらず負荷と強度に相
関している。Buffer mode tactile responses were evident for load ranges from 0 to 50 grams. The change in output voltage is a non-linear function of load, but is nevertheless correlated with load and intensity.
また位相の移行現象も見られた。この特性はＰＶ［；”
２の触覚応答性を調査していた他の試験者により観察さ
れた。位相移行量は弾性接着層を横切って音響信号が伝
播する移動時間に関係づけることができる。構造体に負
荷を加えるにつれて、当該装置はさらに緊密に押圧され
、ＰｖＦ２層の間の距離が少なくなる。このように前記
移動時間ならびに位相移行量が少なくな２）。A phase shift phenomenon was also observed. This characteristic is PV[;”
Observed by another tester who was investigating the tactile responsiveness of 2. The amount of phase shift can be related to the travel time of the acoustic signal across the elastic adhesive layer. As the structure is loaded, the device is pressed more tightly and the distance between the PvF2 layers decreases. In this way, the travel time and the amount of phase shift are reduced 2).
（’０５ＫＨｚでの）共鳴における正弦曲線入力に対す
る応答は緩衝モード応答ならびに１グラム程度の負荷に
対する感度とを示す。負荷の関数としての出力振幅の変
化は直線的でないが、２個のパラメータは相互に関連す
る。The response to a sinusoidal input at resonance (at '05 KHz) shows a buffer mode response as well as sensitivity to loads on the order of 1 gram. Although the change in output amplitude as a function of load is not linear, the two parameters are interrelated.
例６
１０ＫＨｚの方形波入力に対するセンサの応答性を試験
した。前記周波数を選択した理由は、それが負荷（５，
１０および５０グラム）された応答データにより確立さ
れた傾向に対して、無負荷の応答性が以前には相互に関
連しないようであった範囲に位置するからである。Example 6 The responsiveness of the sensor to a 10 KHz square wave input was tested. The reason for choosing said frequency is that it has a load (5,
10 and 50 grams), as the no-load responsiveness lies in a range that previously appeared to be uncorrelated.
方形波入力に対する最も明白な応答性は、ステップ刺激
に応答して鋭いスパイクで始まり、指数関数減衰する、
減衰正弦曲線波の特徴的な圧電応答性である。指数関数
減衰に共鳴リンギングが重ねられる。予期したように、
共鳴は約１００ＫＨｚでリングを出すことが観察された
。The most obvious responsivity to square wave input is the one that begins with a sharp spike and decays exponentially in response to a step stimulus.
It is a characteristic piezoelectric response of a damped sinusoidal wave. Resonant ringing is superimposed on exponential decay. As expected,
A resonance was observed to ring around 100 KHz.
当該装置がこの刺激状態下で負荷されるにつれて、出力
において２つの重要な変化が＠察された。Two important changes in output were observed as the device was loaded under this stimulation condition.
まず、負荷が増加するにつれて、共鳴スパイクとリンギ
ングカ一連続的に減少した。このことは第７図のデータ
から予期された。さらに重要なことは、低周波数（１０
ＫＴ−Ｉｚ ）の応答も影響を受けたことであった。First, as the load increased, the resonance spike and ringing force decreased continuously. This was expected from the data in FIG. More importantly, low frequencies (10
The response of KT-Iz) was also affected.
少負荷（５グラムまで）に対しては、負荷ｈ″−出力応
答を減衰した。出力は、約５グラムにおいて共鳴応答が
見られるようになるまでは負荷の増加に伴って振幅の減
少する方形波と似ていた。低周波数刺激の振幅と応答と
は事実上消滅していた。For small loads (up to 5 grams), the load h''-output response was attenuated. The output was rectangular with decreasing amplitude with increasing load until a resonant response was seen at about 5 grams. It resembled a wave: the amplitude and response of low-frequency stimuli had virtually disappeared.
負荷す−増え続けるにつれて、興味ある反転が生じ、出
力は入力との同位相の方形波と似始めた。As the load continued to increase, an interesting inversion occurred and the output began to resemble a square wave in phase with the input.
このように、増加した連結モードがシステムヲ支配し始
め、出力信号は負荷と共に増加した。３０グラムの負荷
に対して、共鳴リンギングシエはとんど消え、低周波数
応答は入力に似ていた。負荷に対する全体的な応答は、
０−５グラムの負荷範囲に対して方形波においてｉ２ｍ
ｖｐｐから零まで滑かに低下し、続いて約５ｍｖｐｐで
の漸近線まで入力信号を増加させた。最小の信号出力が
児られる際に加えられている力を負荷交錯点と称するこ
とにした。Thus, increased coupling modes began to dominate the system and the output signal increased with load. For a 30 gram load, the resonant ringing mostly disappeared and the low frequency response was similar to the input. The overall response to load is
i2m in square wave for 0-5g load range
The input signal was ramped down smoothly from vpp to zero and then increased to an asymptote at about 5 mvpp. The force being applied when the minimum signal output is produced is called the load intersection point.
増加した連結モードと緩衝モードとの間の負荷交錯点は
１０ ＫＴ−Ｉ ｚの方形波に対して約４ Ｖ２グラム
の負荷である。この交錯点は刺激周波数によって上下に
移行する。例えば、１００Ｋｔ［ｚ −１［３５ＴＧ−
Ｉｚにおいて、前記交錯点は不定点まで上方に移行し、
そのため０−５０グラムの範囲の負荷において緩衝モー
ドのみが見られる。The load crossover point between the increased coupling mode and the buffer mode is approximately 4 V2 grams of load for a 10 KT-I z square wave. This intersection point shifts up and down depending on the stimulation frequency. For example, 100Kt[z −1[35TG−
At Iz, the intersection point moves upward to an indefinite point,
Therefore, only the buffer mode is seen in the load range of 0-50 grams.
この周波数によって左右される応答性の１つの有用な応
用は、幾何関係を変えることなく感度を動的に変更した
り、あるいは別の周波数における応答性を相関させるこ
とにより一方の周波数における応答性を確めセンサの精
度を向、上させるよう複数のサンプリング周波数を組入
れることである。One useful application of this frequency-dependent responsivity is to dynamically change the sensitivity without changing the geometry, or to improve the responsivity at one frequency by correlating the responsivity at another frequency. Incorporating multiple sampling frequencies to improve the accuracy of the sensor.
触覚センサ用の好適接着剤は、接着剤と硬化剤の比率が
２０＝１で７２００シリーズの硬化剤と組合せたタイセ
ル（Ｔｙｃｅｌ−商標）７０００ウレタンラミネ一ト接
着剤である（硬化剤はペンシルバニア州１６５１２．エ
リ−，２０００ウエストグランドビユープルバードのヒ
ューソンケミカルズ、ロートコーボレーショア −Ｉ−
Ｉｕｇｈｓｏｎ Ｃｈｅｍ ｉｃ；］ｌｓ、 Ｌｏｒｄ
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、 ２００ （ＩＷｅｓｔ Ｇ
ｒａｎｄｖｉｅｕ ：Ｂｌｖｄ、 、 Ｅｒ１ｅ。A preferred adhesive for the tactile sensor is Tycel-TM 7000 urethane laminate adhesive in combination with a 7200 series hardener in a 20=1 adhesive to hardener ratio (the hardener is available from Pennsylvania State University). 16512. Erie, 2000 West Grand View Plvard Hewson Chemicals, Rothkoborley Shores -I-
Iughson Chem ic;]ls, Lord
Corporation, 200 (IWest G.
randview: Blvd, , Erle.
Ｐｅｎｎ５ｙｌｖａｎｉａ１６５１２製）。、当然、類
似の特性を有するいずれかの材料も使用できる。この非
導電性材料は弾性的であって、センサの各種の層を相互
に接着するために使用される。前記の接着剤はセンサの
各種の層を相互に接着するに必要な接着性を有し、同時
に層間の良好な音響連結を提供する。触覚センサの各層
が隣接層に適度に接着され、・居間で良好な音響連結を
提供することが不可欠である。(manufactured by Penn5ylvania16512). Of course, any material with similar properties can also be used. This non-conductive material is elastic and is used to bond the various layers of the sensor together. Said adhesive has the necessary adhesive properties to bond the various layers of the sensor to each other, while providing good acoustic coupling between the layers. It is essential that each layer of the tactile sensor be properly adhered to the adjacent layer to provide good acoustic coupling in the living room.
絶縁体（例えば１０７）に対する好適′Ａ施例は弾性接
着剤をコーティングした厚さが０．７９ミリ（１／３２
インチ）以下のラテックスゴムの極めて簿い層である。A preferred embodiment for insulators (e.g. 107) has an elastic adhesive coating thickness of 0.79 mm (1/32
This is a very thin layer of latex rubber (inches) or less.
前述のように、圧電層はＰＶＦ２のような圧電性ポリマ
であって、当該技術分野で周知の方法で電極がその上に
形成されるか、あるいは食刻された薄いフィルムの形態
であることが好ましい。電極は蒸着されることが好まし
い。As previously mentioned, the piezoelectric layer may be in the form of a thin film, such as a piezoelectric polymer such as PVF2, on which electrodes are formed or etched by methods well known in the art. preferable. Preferably, the electrodes are vapor deposited.
圧電検出層および付勢層の電極あるいは導体への電気接
点は、当該技術分野で周知のその他の材料を使用しうる
ものの、フルバエポキシを備えることが好ましい。好適
導電性エポキシの一例はＥＰＯ−ＴＥＫ（商標）Ｈ２０
Ｅ（マサチューセッツ州０１８２１、 ビレリカ、１
４フオーチユンドライブのエポキンテクノロジイ会社−
Ｉシｐｏｘｙ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｃ、 、 １
４ Ｆｏｒｆｕｎｅ Ｄｒｉｖｅ、 Ｂ１１１ｅｒｉｃ
ａ、 Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ（１１８２１）
である。もつとも、マイクロエレクトロニツクおよびオ
プトエレクトロニック用のチップ接着用に構成したいず
れかの類似のシルバ充てんエポキシを用いてもよい。こ
の使用されるＨ２０Ｅエポキシは熱処理を要し、従って
、温度は圧電性材料がその電気分極を喪失する温度以下
に保つべきである。ＰｖＦ２に対しては、前記温度は１
２０℃以下にすべきである。８０℃の温度が適当である
ことが判明した。The electrical contacts to the electrodes or conductors of the piezoelectric sensing layer and biasing layer preferably comprise Fluva epoxy, although other materials known in the art may be used. An example of a suitable conductive epoxy is EPO-TEK H20.
E (Billerica, Massachusetts 01821, 1
4 Huochiyun Drive's Epokin Technology Company -
Isypoxy Technology Inc, , 1
4 Forfune Drive, B111eric
a, Massachusetts (11821)
It is. However, any similar silver-filled epoxy configured for microelectronic and optoelectronic chip bonding may be used. The H20E epoxy used requires heat treatment, so the temperature should be kept below the temperature at which the piezoelectric material loses its electrical polarization. For PvF2, the temperature is 1
The temperature should be below 20°C. A temperature of 80°C was found to be suitable.
リードは各種の層を相互に保持するために使用する非導
電性の接着剤と組立てる前にセンサの圧電性層に取付け
ることが好ましい。このことによって、後続の組立工−
を室温で行うことを可能にし、非導電性接着剤に影響を
与える高温を排除する。Preferably, the leads are attached to the piezoelectric layer of the sensor prior to assembly with the non-conductive adhesive used to hold the various layers together. This allows subsequent assembly
can be done at room temperature, eliminating high temperatures that affect non-conductive adhesives.
前述のように、ポリビニリデンフッ化物（ＰＶＦ２）が
好ましい圧電性材料である。該材料はその電気分、亀を
厚さ方向に向けるようにすべきである。As previously mentioned, polyvinylidene fluoride (PVF2) is the preferred piezoelectric material. The material should be such that its electrical content is oriented in the thickness direction.
ＰＶＥ’２を用いた圧電性材料の好適な厚さは約２８μ
ｍである。この厚さはｒＶＦｚのモータやゼネンータの
応答性（電気的刺激源に対する機械的応答性および機械
的刺激源に対する電気的応答性）を適正化ｊる中庸サイ
ズの厚さである。その他の使用可能な厚さは数ミクロン
から数ミリまでの範囲である。The preferred thickness of piezoelectric material using PVE'2 is approximately 28μ
It is m. This thickness is a moderate thickness that optimizes the responsiveness (mechanical responsiveness to an electrical stimulation source and electrical responsiveness to a mechanical stimulation source) of the rVFz motor and generator. Other usable thicknesses range from a few microns to a few millimeters.
オシレータ５０１による、触覚センサ１００の電気付勢
層１０６への入力電圧は単一周波数あるいは複数周波数
の固定波、可変波、正弦曲線波、方形波あるいは適当な
任意の波形でよい。ＩＫＩ−Ｉｚｌ Ｄ ＫＨｚの方形
波は基本周波数および高調波ておけるセンサの応答性に
ついての適当な情報を提供し、かつ未知の負荷から触覚
センサに加えられる力を漠然と識別するための適当な情
報を提供することが判明した。The input voltage by oscillator 501 to electrically energizing layer 106 of tactile sensor 100 may be a single frequency or multiple frequency fixed wave, variable wave, sinusoidal wave, square wave, or any suitable waveform. IKI-Izl D A KHz square wave provides adequate information about the sensor's responsivity at the fundamental frequency and harmonics, and provides adequate information to vaguely identify the force applied to the tactile sensor from an unknown load. It turned out to be provided.
本発明は交錯点アレイに共通の別の問題−幻影点の問題
を解決する。例えば、導体のＮ＝２×Ｍ＝２のアレイに
おいてはＮ ｘ Ｍ＝４点がある。しかしながら、これ
らの点の中の３点が同時に付勢されると、第４の点はオ
ンかオフか検出することができない。いずれの場合も、
出力信号は同じである。本発明は、スイッチ手段、即ち
マルチプレクサ５０５によって各点を時間的に独立して
アドレスすることにより前記の問題を排除する。The present invention solves another problem common to intersecting point arrays - the problem of phantom points. For example, in an N=2×M=2 array of conductors, there are N×M=4 points. However, if three of these points are energized at the same time, the fourth point cannot be detected as on or off. In either case,
The output signal is the same. The present invention eliminates this problem by addressing each point independently in time by means of a switch, ie multiplexer 505.
本明細書で開示の本発明の形態は現在好適な実施例を構
成するが、その他の形態も可能である。Although the forms of the invention disclosed herein constitute presently preferred embodiments, other forms are possible.
本明細書では可能な本発明の均等形態あるいは派生形態
の全てを述べろ意図はプＪい。本明細書において使用さ
れた用語は限定的でなく、例示的であって、かつ本発明
の精神やあるいは範囲から逸脱することなく種々の変更
が可能であることを理解すべきである。 。It is not intended in this specification to describe all possible equivalents or derivatives of the present invention. It should be understood that the terminology used herein is illustrative rather than limiting, and that various changes may be made without departing from the spirit or scope of the invention. .
第１図は本発明による触覚センサの一実施例の概略図、
第２図は付勢層に使用される電極の一実施例を示す図、
第５図は付勢層の導体の範囲についての一実施例の上面
図、
第４図は付勢層に使用される電極の２枚の層を重ねた一
実施例の上面図、
第５図は第１図に示す装置に対する各種の電子・装置の
配置についての一実施例の半概略図、第６図は２個の付
勢層を用いている本発明の別の実施例の半概略図、およ
び
第７図は触覚センサの曲型的な出力特性を示す図である
。
図において、
１００・・・触覚センサ、 １０１・・・基礎材料、
１０２・・・弾性材、 １０６・・・付勢層、 １
０４・・・圧電性層、 １０５，１０６・・・電極、
１０７・・・絶縁層、 １０８・・・検出層、
１０９・・・圧電材料、１１０．１１１・・・導体、
３０［１，４００，６０５゜６０６・・・電極、
３０２．４０２・・・電極パッド。
（外５名）
ＦＩＧ、 ３
ＦＩＧ、４
手続補正占（方式）
昭和６１年 ６月２ｇ日
特許庁長官 宇 賀 道 部 殿−’＝Ｔｈ
１、事件の表示
昭和６１年特許願第４５１４８号
２）発明の名称
触覚検出装置
３、補正をする者
事件どの関係 出 願 人
住所
名 称 バラチル・メモリアル・インステイテユート
４、代理人
住 所 東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手
町ビル ２０６号室
５、補正命令の日付 昭和６１年 ５月２７日 （発
送日）６、補正の対象Fig. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the tactile sensor according to the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an embodiment of the electrode used in the biasing layer, and Fig. 5 is a diagram showing the range of the conductor of the biasing layer. FIG. 4 is a top view of an embodiment in which two layers of electrodes used as a biasing layer are stacked together. FIG. 5 is a top view of an embodiment of the device shown in FIG. 1. FIG. 6 is a semi-schematic diagram of another embodiment of the invention using two biasing layers, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing output characteristics. In the figure, 100...tactile sensor, 101... basic material,
102... Elastic material, 106... Biasing layer, 1
04... Piezoelectric layer, 105,106... Electrode,
107... Insulating layer, 108... Detection layer,
109...Piezoelectric material, 110.111...Conductor,
30[1,400,605°606...electrode,
302.402...electrode pad. (5 others) FIG, 3 FIG, 4 Procedural amendment (method) June 2, 1985 Director General of the Patent Office Mr. Michibe Uga-'=Th 1, Indication of case Patent Application No. 45148 of 1988 2 ) Name of the invention: Tactile Detection Device 3, Person making the amendment, Incident and relationship: Applicant Address: Baracil Memorial Institute 4, Agent Address: Shin-Otemachi, 2-2-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Building No. 206, Room 5, Date of amendment order: May 27, 1985 (Shipping date) 6, Subject of amendment
Claims (1)
せ、該圧電性材料の反対側の面に複数の導体を配置させ
、前記複数の導体が電気付勢手段に接続される電気接続
部を有する圧電性付勢層と、 ｂ、前記圧電性付勢層に隣接して配置された電気絶縁層
と、および ｃ、その両面に導体面を配置させ、かつ前記絶縁層に隣
接して配置された圧電性検出層と、を含む触覚検出装置
。 （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
圧電性検出層に隣接して配置された保護層を含む、装置
。 （６）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
圧電性検出層の前記導体が、前記付勢層に対するＮ＋Ｍ
電気接続部を有するＮ×Ｍ付勢領域（Ｎ×Ｍ＞１）を与
えるよう適合された、装置。 （４）特許請求の範囲第３項記載の装置において、前記
付勢層を駆動する電気的付勢手段と、前記圧電性検出層
からの信号を処理する電気的処理手段と、を含む、装置
。 （５）特許請求の範囲第４項記載の装置において、前記
電気的付勢手段が、更に ａ、可変周波数オシレータと、 ｂ、該オシレータに結合された増幅器と、 ｃ、該増幅器と前記付勢層とに結合されたマルチプレク
サと、 ｄ、前記可変周波数オシレータとマルチプレクサとに結
合された信号プロセサと、 を含み、前記電気的処理手段は、前記信号プロセサに結
合され更に信号出力手段に結合された出力増幅器を含む
、装置。 （６）特許請求の範囲第３項記載の装置において、前記
Ｎ＋Ｍ電気接続部に接続されかつ前記Ｎ×Ｍ付勢領域を
付勢するように適合されたマルチプレクサを含む、装置
。 （７）特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記
マルチプレクサを付勢するように適合された電気的付勢
手段と、および前記圧電性検出層からの信号を処理する
ように適合された電気的処理手段と、を含む、装置。 （８）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記
電気的付勢手段が、更に、前記マルチプレクサに結合さ
れた可変周波数オシレータとおよび信号プロセサとを含
み、前記電気的処理手段は、更に、前記圧電性検出層に
結合された前記信号プロセサを含む、装置。 （９）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記
電気的付勢手段は、更にオシレータを含み、前記電気的
処理手段は信号プロセサを含む、装置。 （１０）特許請求の範囲第９項記載の装置において、前
記オシレータは可変周波数オシレータである、装置。 （１１）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前
記圧電性材料はＰＶＦ＿２である、装置。 （１２）ａ、基礎材料と、 ｂ、圧電性材料の一方の面に複数の導体を配置させ、該
圧電性材料の反対側の面に複数の導体を配置させ、前記
複数の導体が電気スイッチ手段に接続される電気接続部
を有する、前記基礎材料上に配置された圧電性付勢層と
、 ｃ、前記付勢層に隣接して配置された電気絶縁層と、お
よび ｄ、その両面に導電性面を配置させ、絶縁層に隣接して
配置され、該導電性面が電気的処理手段に接続するよう
にされている圧電性検出層と、 を含む触覚検出装置。 （１３）特許請求の範囲第１２項記載の装置において、
前記圧電性検出層に隣接して配置された保護層を含む、
装置。 （１４）特許請求の範囲第１２項記載の装置において、
前記圧電性付勢層内の前記導体は、前記付勢層に対する
Ｎ＋Ｍ電気接続を有したＮ×Ｍ付勢領域（Ｎ×Ｍ＞１）
を与えるように適合されている、装置。 （１５）特許請求の範囲第１２項記載の装置において、
ａ、前記圧電性付勢層を付勢する電気的付勢手段と、 ｂ、前記圧電性検出層からの信号を処理する電気的処理
手段と、 を含む、装置。 （１６）特許請求の範囲第１２項記載の装置において、
前記圧電性の付勢および検出の層に配置された圧電性材
料がＰＶＦ＿２から成る、装置。 （１７）特許請求の範囲第１２項記載の装置において、
前記基礎材料と圧電性付勢層との間の弾性材料を含む、
装置。 （１８）特許請求の範囲第１２項記載の装置において、
前記Ｎ＋Ｍ電気接続部に接続されかつ前記基礎材料上に
配置された電気スイッチ手段を含む、装置。 （１９）特許請求の範囲第１５項記載の装置において、
前記電気的付勢手段が更にオシレータを含む、装置。 （２０）特許請求の範囲第１８項記載の装置において、
前記電気スイッチ手段はマルチプレクサから成る、装置
。 （２１）特許請求の範囲第１９項に記載の装置において
、前記オシレータは更に可変周波数オシレータから成る
、装置。 （２２）ａ、Ｎ電極（Ｎ≧１）を有した第１電極層と、
ｂ、該第１電極層に隣接して配置された第１圧電性層と
、 ｃ、Ｍ電極（Ｍ≧１）を有し、かつ前記第１圧電性ポリ
マ層に隣接して配置（Ｎ×Ｍ＞１）された第２電極層と
、 ｄ、該第２電極層に隣接して配置された絶縁層と、 ｅ、該絶縁層に隣接して配置され、かつ出力処理手段に
接続されるように適合された第１導電層と、 ｆ、該第１導電層に隣接して配置された第２圧電性層と
、および ｇ、該第２圧電性層に隣接して配置され、かつ出力処理
手段に接続されるよう適合された第２導電層と、 を含む触覚検出装置。 （２３）特許請求の範囲第２２項に記載の装置において
、前記第２導電層に隣接して配置された保護層を含む、
装置。 （２４）特許請求の範囲第２２項に記載の装置において
、前記第１電極層に隣接して配置された基礎層を含む、
装置。 （２５）特許請求の範囲第２４項に記載の装置において
、前記第２導電層に隣接して配置された保護層を含む、
装置。 （２６）特許請求の範囲第２２項に記載の装置において
、前記第１電極層と前記第２電極層とは、Ｎ＋Ｍ電極接
続を備えた前記第１圧電性層内のＮ×Ｍ付勢領域を与え
るように適合された、装置。 （２７）特許請求の範囲第２３項に記載の装置において
、前記第１電極層と前記第２電極層とは、Ｎ＋Ｍ電極接
続を備えた前記第１圧電性層内のＮ×Ｍ付勢領域を与え
るように適合された、装置。 （２８）特許請求の範囲第２４項に記載の装置において
、前記第１電極層と前記第２電極層とは、Ｎ＋Ｍ電極接
続を備えた前記第１圧電性層内のＮ×Ｍ付勢領域を与え
るように適合された、装置。 （２９）特許請求の範囲第２５項に記載の装置において
、前記第１電極層と前記第２電極層とは、Ｎ＋Ｍ電極接
続を備えた前記第１圧電性層内のＮ×Ｍ付勢領域を与え
るように適合された、装置。 （３０）特許請求の範囲第２６項に記載の装置において
、前記圧電性層はＰＶＦ＿２を含む、装置。 （３１）特許請求の範囲第２６項に記載の装置において
、前記Ｎ×Ｍ付勢領域を付勢するように適合された形式
で前記Ｎ＋Ｍ電気接続に接続された電気スイッチ手段を
含む、装置。 （３２）特許請求の範囲第２９項に記載の装置において
、前記Ｎ×Ｍ付勢領域を付勢するように適合された形式
で前記Ｎ＋Ｍ電気接続へ接続されかつ前記基礎材料上に
配置された電気スイッチ手段を含む、装置。 （３３）特許請求の範囲第２６項に記載の装置において
、 ａ、前記ＮおよびＭの電極を介して前記付勢領域を付勢
する電気的付勢手段と、および ｂ、前記第１および第２の導電層からの信号を処理する
電気出力処理手段と、 を含む、装置。 （３４）特許請求の範囲第３１項に記載の装置において
、 ａ、前記マルチプレクサに接続された前記付勢領域を付
勢する電気的付勢手段と、およびｂ、前記第１および第
２の導電層からの信号を処理する電気的出力処理手段と
、 を含む、装置。 （３５）特許請求の範囲第３４項に記載の装置において
、前記電気的付勢手段はオシレータを含む、装置。 （３６）ａ、圧電性材料の一方の面に複数の導体を配置
させ、該圧電性材料の反対側の面に複数の導体を配置さ
せ、前記複数の導体が電気付勢手段に接続される電気接
続部を有する第１の圧電性付勢層と、 ｂ、前記第１の圧電性付勢層に隣接して配置された第１
の電気絶縁層と、 ｃ、圧電性材料の一方の面に複数の導体を配置させ、該
圧電性材料の反対側の面に複数の導体を配置させ、前記
複数の導体が電気付勢手段に接続される電気接続部を有
する第２の圧電性層と、 ｄ、前記第２の圧電性付勢層に隣接して配置された第２
の電気絶縁層と、および ｅ、両面に導電性面を配置させ、前記第２の絶縁層に隣
接して配置された圧電検出層と、を含む触覚検出装置。 （３７）特許請求の範囲第３６項に記載の装置において
、前記第１圧電性付勢層に隣接して配置された基礎材料
を含む、装置。 （３８）特許請求の範囲第３７項に記載の装置において
、前記圧電性検出層に隣接して配置された保護層を含む
、装置。 （３９）特許請求の範囲第３６項に記載の装置において
、前記導体は、前記第１圧電性層内に前記導体に接続さ
れたＮ＋Ｍ電気接続部を有するＮ×Ｍ付勢領域（Ｎ×Ｍ
≧１）を与え、かつＰ＋Ｑ電気接続部を有した前記第２
圧電性付勢層内のＰ×Ｑ付勢領域を与えるように適合さ
れた、装置。 （４０）特許請求の範囲第３９項に記載の装置において
、適当なＮ×ＭおよびＰ＋Ｑ付勢領域を付勢するように
適合された形式で前記のＮ＋ＭおよびＰ＋Ｑ電気接続部
に接続されたスイッチ手段を含む、装置。 （４１）ａ、Ｎ電極（Ｎ≧１）を有した第１電極層と、
ｂ、該第１電極層に隣接して配置された第１圧電性ポリ
マ層と、 ｃ、Ｍ電極（Ｍ≧１）を有し、かつ前記第１圧電性ポリ
マ層に隣接して配置（Ｎ×Ｍ＞１）された第２電極層と
、 ｄ、該第２電極層に隣接して配置された第１絶縁層と、 ｅ、Ｐ電極（Ｐ≧１）を有し、かつ前記絶縁層に隣接し
て配置された第３電極層と、 ｆ、該第３電極層に隣接して配置された第２圧電性ポリ
マ層と、 ｇ、Ｑ電極（Ｑ≧１）を有し、かつ該第２圧電性ポリマ
層に隣接して配置（Ｐ×Ｑ＞１）された第４電極層と、 ｈ、該第４電極層に隣接して配置された第２絶縁層と、 ｉ、該第２絶縁層に隣接して配置され、かつ出力信号処
理手段に接続されるように適合された第１導電層と、 ｊ、該第１導電層に隣接して配置された第３圧電性ポリ
マ層と、および ｋ、該第３圧電性ポリマ層に隣接して配置され、かつ出
力処理手段に接続されるように接続された第２導電層と
、 を含む触覚検出装置。 （４２）特許請求の範囲第４１項に記載の装置において
、前記第１および第２の電極層は、Ｎ＋Ｍ電極接続を備
えた前記第１圧電性ポリマフィルム層内のＮ×Ｍ付勢領
域を与えるように適合され、また前記第３および第４の
電極層は、Ｐ＋Ｑ電極接続を備えた前記第２圧電性フィ
ルム層内のＰ＋Ｑ付勢領域を与えるように適合された、
装置。 （４３）特許請求の範囲第４２項に記載の装置において
、適当なＮ×ＭおよびＰ×Ｑ付勢領域を付勢するように
適合された形式で前記Ｎ＋ＭおよびＰ＋Ｑ電極接続部に
接続されたスイッチ手段を含む、装置。 （４４）特許請求の範囲第４２項に記載の装置において
、前記スイッチ手段はマルチプレクサを含む、装置。 （４５）特許請求の範囲第４２項に記載の装置において
、前記Ｎ＋Ｍ電極接続部に接続された第１マルチプレク
サとおよび前記Ｐ＋Ｑ電極接続部に接続された第２マル
チプレクサとを含み、各々前記Ｎ×ＭおよびＰ×Ｑ付勢
領域を夫々付勢するように適合された、装置。 （４６）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、
ａ、前記圧電性検出層に隣接して配置された電気的絶縁
層と、および ｂ、その両側面に導電面を有し、かつ前第２絶縁層に隣
接して配置された第２圧電性検出層であつて、該層は、
他の圧電性検出層とは異なつた電気的および機械的特性
を有するように適合されていること、 を含む、装置。 （４７）特許請求の範囲第２２項に記載の装置において
、 ａ、前記第２導電層に隣接して配置された第２絶縁層と
、 ｂ、該第２絶縁層に隣接して配置され、かつ出力処理手
段に接続されるように適合された第３導電層と、 ｃ、該第３導電層に隣接して配置された第３圧電性ポリ
マ層と、および ｄ、該第３圧電性ポリマ層に隣接して配置され、かつ出
力処理手段に接続されるように適合された第４導電層と
、 を含む、装置。 （４８）特許請求の範囲第４７項に記載の装置において
、前記第２および第３の圧電性層は、異なつた電気的お
よび機械的特性を有するように適合された、装置。 （４９）特許請求の範囲第４１項に記載の装置において
、 ａ、前記第２導電層に隣接して配置された第３絶縁層と
、 ｂ、該第３絶縁層に隣接して配置され、かつ出力信号処
理手段に接続されるように適合された第３導電層と、 ｃ、該第３導電層に隣接して配置された第４圧電性ポリ
マ層と、および ｄ、該第４圧電性ポリマ層に隣接して配置され、かつ信
号処理手段に接続されるように適合された第４導電層と
、 を含む、装置。 （５０）特許請求の範囲第４９項に記載の装置において
、前記第３および第４の圧電性層は、異なつた電気的お
よび機械的特性を有するように適合された、装置。 （５１）ａ、Ｎ×Ｍ個の付勢部分と、該付勢部分に対す
るＮ＋Ｍ個のコネクタとを備えた圧電性付勢層と、該付
勢層に隣接し、該付勢層から電気的に絶縁された圧電性
検出層とを有する触覚センサを提供し、 ｂ、前記付勢部分を付勢するのに適合した周波数と振幅
で交番周波数電気信号を提供し、ｃ、所定のシーケンス
で付勢層の選定された付勢部分を付勢する要領で前記信
号をＮ＋Ｍ個のコネクタに切換え、および ｄ、検出層により発生した信号を処理して、検出層に触
れている対象物の特性を検出する、ことを含む触覚セン
サを作動する方法。 （５２）特許請求の範囲第５１項に記載の方法において
、所定のシーケンスでの前記の選定された部分の前記付
勢が、アルゴリズム駆動シーケンスで行われる、方法。 （５３）特許請求の範囲第５１項に記載の方法において
、所定シーケンスでの選定された部分の前記付勢が、ラ
ンダムシーケンスで行われる、方法。 （５４）特許請求の範囲第５１項に記載の方法において
、所定シーケンスでの選定された部分の前記付勢が、低
空間分解能を与えかつ対象物を感知するとき高分解能に
戻るアルゴリズムによる、方法。 （５５）特許請求の範囲第５１項に記載の方法において
、前記検出層からの信号の前記処理が前記検出層に対す
る力を決定するのに適合された、方法。 （５６）特許請求の範囲第５１項に記載の方法において
、前記検出層からの信号の前記処理が、前記検出層に接
触する対象物の形状を決定するのに適合された、方法。 （５７）ａ、第１の圧電性付勢層にＮ×Ｍ個の付勢部分
とＮ＋Ｍ個のコネクタとを有し、第２の付勢層にＰ×Ｑ
個の付勢部分とＰ＋Ｑ個のコネクタとを有し、さらに前
記第２の付勢層に隣接して、かつ該付勢層から電気的に
絶縁して圧電性検出層を配置させた第１と第２の圧電性
付勢層を有する触覚センサを提供し、 ｂ、Ｍ×Ｎ個およびＰ×Ｑ個の付勢部分を付勢するのに
適合した周波数と振幅で交番周波数電気信号を発生させ
、 ｃ、所定のシーケンスで付勢層の選定した付勢部分を付
勢する要領で前記信号を前記導体に切換え、および ｄ、検出層により発生した信号を処理して該検出層に触
れている対象物の特性を検出する、ことを含む触覚セン
サを作動する方法。 （５８）ａ、Ｎ×Ｍ個の付勢部分と、該付勢部分用のＮ
＋Ｍ個のコネクタとを備えた圧電性付勢層と、該付勢層
に隣接して、かつ該付勢層から電気的に絶縁して配置し
た圧電性検出層とを有する触覚センサを提供し、 ｂ、前記付勢部分を付勢するのに適合した周波数と振幅
で可変周波数電気信号を提供し、ｃ、所定のシーケンス
で前記付勢層の選定した付勢部分を付勢する要領で前記
信号を前記コネクタに切換え、 ｄ、前記触覚センサと接触している対象物に応答して周
波数、振幅の変化する信号を検出層において発生させ、
および ｅ、前記検出層からの信号における周波数と振幅に関す
る情報を処理して対象物の特性を検出する、 ことを含む触覚センサを作動する方法。 （５９）ａ、Ｎ×Ｍ個の付勢部分と、該付勢部分用のＮ
＋Ｍ個のコネクタとを備えた圧電性付勢層と、該付勢層
に隣接し、かつ該付勢層から絶縁された圧電性検出層と
を有する触覚センサを提供し、ｂ、前記付勢部分を付勢
するのに適合した周波数と振幅において可変周波数電気
信号を提供し、 ｃ、所定のシーケンスで、かつ幻影点問題を排除する要
領で前記付勢層の選定した付勢部分を付勢するよう前記
信号を前記コネクタに切換え、 ｄ、触覚センサと接触している対象物に応答して周波数
と振幅とが変化する信号を検出層で発生させ、および ｅ、前記検出層からの信号を処理して対象物の特性を検
出する、 ことを含む触覚センサを作動する方法。 （６０）ａ、Ｎ×Ｍ個の付勢部分と、該付勢部分用のＮ
＋Ｍ個のコネクタとを備えた圧電性付勢層と該付勢層に
隣接し、該付勢層から電気的に絶縁された圧電性検出層
とを有する触覚センサを提供し、 ｂ、電気信号付勢手段および出力処理手段を提供し、 ｃ、前記検出層からの電気出力をモニタし、前記付勢層
と、電気信号付勢手段とを非作動状態に保ちながら対象
物が触覚センサと接触しているか否か、検出し、 ｄ、前記検出層から出力信号が検出されると触覚センサ
システムを作動状態に切換え、 ｅ、前記付勢部分を付勢するのに適合した周波数と振幅
とで交番周波数電気信号を提供し、ｆ、所定のシーケン
スで前記付勢層の選定した付勢部分を付勢する要領で前
記信号をＮ＋Ｍ個のコネクタに切換え、および ｇ、前記検出層により発生した信号を処理して触覚セン
サに接触している対象物の特性を検出する、 ことを含む触覚センサを作動する方法。[Scope of Claims] (1) a. A plurality of conductors are arranged on one surface of a piezoelectric material, a plurality of conductors are arranged on the opposite surface of the piezoelectric material, and the plurality of conductors are electrically connected. a piezoelectric biasing layer having an electrical connection connected to a biasing means; b. an electrically insulating layer disposed adjacent to the piezoelectric biasing layer; and c. conductive surfaces disposed on both sides thereof; and a piezoelectric sensing layer disposed adjacent to the insulating layer. (2) The device of claim 1, including a protective layer disposed adjacent the piezoelectric sensing layer. (6) The device according to claim 1, wherein the conductor of the piezoelectric detection layer is N+M with respect to the biasing layer.
A device adapted to provide an N×M biasing area (N×M>1) with electrical connections. (4) The device according to claim 3, comprising: electrical biasing means for driving the biasing layer; and electrical processing means for processing the signal from the piezoelectric detection layer. . (5) The apparatus of claim 4, wherein the electrical energizing means further comprises: a. a variable frequency oscillator; b. an amplifier coupled to the oscillator; and c. the amplifier and the energizing device. d. a signal processor coupled to the variable frequency oscillator and the multiplexer, the electrical processing means being coupled to the signal processor and further coupled to the signal output means. Apparatus, including an output amplifier. 6. The apparatus of claim 3, including a multiplexer connected to said N+M electrical connections and adapted to energize said N×M energizing regions. (7) The apparatus of claim 6, comprising electrical energizing means adapted to energize the multiplexer and adapted to process signals from the piezoelectric sensing layer. An apparatus comprising: electrical processing means; (8) The apparatus of claim 7, wherein the electrical energizing means further includes a variable frequency oscillator coupled to the multiplexer and a signal processor, and the electrical processing means further comprises: , the signal processor coupled to the piezoelectric sensing layer. (9) The apparatus of claim 7, wherein the electrical energizing means further includes an oscillator, and the electrical processing means includes a signal processor. (10) The apparatus of claim 9, wherein the oscillator is a variable frequency oscillator. (11) The device according to claim 1, wherein the piezoelectric material is PVF_2. (12) a. a base material; b. a plurality of conductors arranged on one side of the piezoelectric material; a plurality of conductors arranged on the opposite side of the piezoelectric material, the plurality of conductors forming an electrical switch; a piezoelectric biasing layer disposed on said base material having electrical connections connected to means; c. an electrically insulating layer disposed adjacent said biasing layer; and d. on both sides thereof. A tactile sensing device comprising: a piezoelectric sensing layer having an electrically conductive surface disposed adjacent the insulating layer, the electrically conductive surface being adapted to connect to an electrical processing means. (13) In the device according to claim 12,
a protective layer disposed adjacent to the piezoelectric sensing layer;
Device. (14) In the device according to claim 12,
The conductor in the piezoelectric biasing layer has an N×M biasing area (N×M>1) with N+M electrical connections to the biasing layer.
A device adapted to give. (15) In the device according to claim 12,
An apparatus comprising: a. electrical biasing means for biasing the piezoelectric biasing layer; b. electrical processing means for processing signals from the piezoelectric detection layer. (16) In the device according to claim 12,
The device, wherein the piezoelectric material arranged in the piezoelectric activation and detection layer consists of PVF_2. (17) In the device according to claim 12,
an elastic material between the base material and the piezoelectric biasing layer;
Device. (18) In the device according to claim 12,
Apparatus comprising electrical switch means connected to said N+M electrical connection and disposed on said base material. (19) In the device according to claim 15,
The apparatus, wherein the electrical energizing means further includes an oscillator. (20) In the device according to claim 18,
Apparatus, wherein said electrical switch means comprises a multiplexer. 21. The apparatus of claim 19, wherein the oscillator further comprises a variable frequency oscillator. (22) a, a first electrode layer having an N electrode (N≧1);
b. a first piezoelectric layer disposed adjacent to the first electrode layer; c. M electrodes (M≧1) and disposed adjacent to the first piezoelectric polymer layer (N× M>1); d. an insulating layer disposed adjacent to the second electrode layer; e. disposed adjacent to the insulating layer and connected to an output processing means. a first electrically conductive layer adapted to: f, a second piezoelectric layer disposed adjacent to the first electrically conductive layer; and g, a second piezoelectric layer disposed adjacent to the second piezoelectric layer and having an output a second electrically conductive layer adapted to be connected to a processing means. (23) The device according to claim 22, further comprising a protective layer disposed adjacent to the second conductive layer.
Device. (24) The device according to claim 22, comprising a base layer disposed adjacent to the first electrode layer.
Device. (25) The device according to claim 24, further comprising a protective layer disposed adjacent to the second conductive layer.
Device. (26) The device of claim 22, wherein the first electrode layer and the second electrode layer include N×M biasing areas in the first piezoelectric layer with N+M electrode connections. A device adapted to give. (27) The device according to claim 23, wherein the first electrode layer and the second electrode layer include N×M biasing areas in the first piezoelectric layer with N+M electrode connections. A device adapted to give. (28) The device according to claim 24, wherein the first electrode layer and the second electrode layer include N×M biasing areas in the first piezoelectric layer with N+M electrode connections. A device adapted to give. (29) The device according to claim 25, wherein the first electrode layer and the second electrode layer include N×M biasing areas in the first piezoelectric layer with N+M electrode connections. A device adapted to give. (30) The device of claim 26, wherein the piezoelectric layer comprises PVF_2. 31. The apparatus of claim 26, including electrical switch means connected to said N+M electrical connections in a manner adapted to energize said N×M energizing regions. (32) The apparatus of claim 29, wherein the device is connected to the N+M electrical connection and disposed on the base material in a manner adapted to bias the N×M biasing area. Apparatus, including electrical switch means. (33) The device according to claim 26, comprising: a, electrical biasing means for biasing the biasing region via the N and M electrodes, and b, the first and M electrodes. an electrical output processing means for processing signals from two conductive layers. (34) The device according to claim 31, comprising: a. electrical biasing means for biasing the biasing region connected to the multiplexer, and b. An apparatus comprising: electrical output processing means for processing signals from the layer. (35) The apparatus of claim 34, wherein the electrical energizing means includes an oscillator. (36)a, a plurality of conductors are arranged on one side of the piezoelectric material, a plurality of conductors are arranged on the opposite side of the piezoelectric material, and the plurality of conductors are connected to an electrical biasing means. a first piezoelectric biasing layer having an electrical connection; b. a first piezoelectric biasing layer disposed adjacent to the first piezoelectric biasing layer;
an electrically insulating layer; c. a plurality of conductors disposed on one side of the piezoelectric material; a plurality of conductors disposed on the opposite side of the piezoelectric material; a second piezoelectric layer having an electrical connection connected thereto; d, a second piezoelectric layer disposed adjacent to said second piezoelectric biasing layer;
a tactile sensing device comprising: an electrically insulating layer; and e, a piezoelectric sensing layer having electrically conductive surfaces disposed on both sides and disposed adjacent to said second insulating layer. 37. The device of claim 36, including a base material disposed adjacent the first piezoelectric biasing layer. 38. The device of claim 37, including a protective layer disposed adjacent the piezoelectric sensing layer. 39. The apparatus of claim 36, wherein the conductor has an N×M bias area (N×M
≧1) and having a P+Q electrical connection.
A device adapted to provide a P×Q biasing area within a piezoelectric biasing layer. (40) The apparatus of claim 39, wherein a switch is connected to said N+M and P+Q electrical connections in a manner adapted to energize the appropriate N×M and P+Q energizing regions. Apparatus, including means. (41) a, a first electrode layer having an N electrode (N≧1);
b. a first piezoelectric polymer layer disposed adjacent to the first electrode layer; c. M electrodes (M≧1) and disposed adjacent to the first piezoelectric polymer layer (N ×M>1), d, a first insulating layer disposed adjacent to the second electrode layer, e, a P electrode (P≧1), and the insulating layer f, a second piezoelectric polymer layer disposed adjacent to the third electrode layer; and g, a Q electrode (Q≧1); a fourth electrode layer disposed adjacent to the second piezoelectric polymer layer (P×Q>1); h. a second insulating layer disposed adjacent to the fourth electrode layer; i. a first electrically conductive layer disposed adjacent to the second insulating layer and adapted to be connected to an output signal processing means; and j. a third piezoelectric polymer layer disposed adjacent to the first electrically conductive layer. and k, a second electrically conductive layer disposed adjacent to the third piezoelectric polymer layer and connected to be connected to an output processing means. (42) The apparatus of claim 41, wherein the first and second electrode layers define an N×M biasing area in the first piezoelectric polymer film layer with N+M electrode connections. and the third and fourth electrode layers are adapted to provide a P+Q biasing region within the second piezoelectric film layer with a P+Q electrode connection.
Device. (43) The apparatus of claim 42, connected to said N+M and P+Q electrode connections in a manner adapted to energize appropriate N×M and P×Q energizing regions. Apparatus, including switch means. (44) The apparatus according to claim 42, wherein the switching means includes a multiplexer. (45) The device according to claim 42, comprising: a first multiplexer connected to the N+M electrode connection portion; and a second multiplexer connected to the P+Q electrode connection portion, each of which is connected to the N× Apparatus adapted to energize M and P×Q energizing regions, respectively. (46) In the device according to claim 1,
a, an electrically insulating layer disposed adjacent to the piezoelectric sensing layer; and b, a second piezoelectric layer having electrically conductive surfaces on both sides thereof and disposed adjacent to the first second insulating layer. a detection layer, the layer comprising:
adapted to have different electrical and mechanical properties than other piezoelectric sensing layers. (47) The device according to claim 22, comprising: a. a second insulating layer disposed adjacent to the second conductive layer; b. disposed adjacent to the second insulating layer; and c. a third piezoelectric polymer layer disposed adjacent to the third conductive layer; and d. a third piezoelectric polymer layer adapted to be connected to the output processing means. a fourth electrically conductive layer disposed adjacent the layer and adapted to be connected to an output processing means. 48. The device of claim 47, wherein the second and third piezoelectric layers are adapted to have different electrical and mechanical properties. (49) The device according to claim 41, comprising: a. a third insulating layer disposed adjacent to the second conductive layer; b. disposed adjacent to the third insulating layer; and a third conductive layer adapted to be connected to an output signal processing means; c. a fourth piezoelectric polymer layer disposed adjacent to the third conductive layer; and d. a fourth conductive layer disposed adjacent to the polymer layer and adapted to be connected to a signal processing means. 50. The device of claim 49, wherein the third and fourth piezoelectric layers are adapted to have different electrical and mechanical properties. (51) a, a piezoelectric biasing layer having N×M biasing portions and N+M connectors to the biasing portions, adjacent to the biasing layer and electrically connected to the biasing layer; b. providing an alternating frequency electrical signal at a frequency and amplitude adapted to energize said energizing portion; c. energizing in a predetermined sequence; switching said signals to N+M connectors in such a way as to energize selected energizing portions of the sensing layer; and d. processing the signals generated by the sensing layer to determine the characteristics of the object touching the sensing layer. A method of operating a tactile sensor comprising: detecting. 52. The method of claim 51, wherein said energizing of said selected portions in a predetermined sequence is performed in an algorithm-driven sequence. 53. The method of claim 51, wherein the biasing of selected portions in a predetermined sequence is performed in a random sequence. 54. The method of claim 51, wherein the energization of selected portions in a predetermined sequence provides a low spatial resolution and returns to a high resolution when sensing an object, by an algorithm. . 55. The method of claim 51, wherein the processing of signals from the detection layer is adapted to determine a force on the detection layer. 56. The method of claim 51, wherein the processing of signals from the detection layer is adapted to determine the shape of an object contacting the detection layer. (57)a, the first piezoelectric biasing layer has N×M biasing parts and N+M connectors, and the second piezoelectric biasing layer has P×Q
a first biasing portion having P+Q connectors, and further having a piezoelectric detection layer disposed adjacent to and electrically insulated from the second biasing layer. a tactile sensor having a second piezoelectric energizing layer and a second piezoelectric energizing layer, and generating an alternating frequency electrical signal at a frequency and amplitude adapted to energize the M×N and P×Q biasing portions; c. switching said signal to said conductor in such a way as to energize selected energizing portions of the energizing layer in a predetermined sequence; and d. processing the signal generated by the sensing layer to touch said sensing layer. A method of operating a tactile sensor comprising: detecting a property of an object. (58) a, N×M biasing parts and N for the biasing parts
+M connectors; and a piezoelectric detection layer disposed adjacent to and electrically insulated from the biasing layer. b. providing a variable frequency electrical signal at a frequency and amplitude suitable for energizing said energizing portion; c. switching a signal to the connector; d. generating a signal in a detection layer that varies in frequency and amplitude in response to an object in contact with the tactile sensor;
and e. processing information regarding frequency and amplitude in signals from the detection layer to detect characteristics of an object. (59) a, N×M biasing parts and N for the biasing parts
+M connectors; and a piezoelectric sensing layer adjacent to and insulated from the biasing layer; b. c. energizing selected energized portions of said energizing layer in a predetermined sequence and in a manner that eliminates phantom point problems; d. generating a signal in a sensing layer that varies in frequency and amplitude in response to an object in contact with the tactile sensor; and e. A method of operating a tactile sensor comprising: processing to detect a property of an object. (60) a, N×M biasing parts and N for the biasing parts
+M connectors; and a piezoelectric sensing layer adjacent to and electrically insulated from the biasing layer; b. an electrical signal; providing a biasing means and an output processing means; c. monitoring the electrical output from the sensing layer and causing the object to contact the tactile sensor while keeping the biasing layer and the electrical signal biasing means in an inactive state; d. activating the tactile sensor system upon detection of an output signal from said sensing layer; e. at a frequency and amplitude compatible with energizing said energizing portion; providing an alternating frequency electrical signal, f switching said signal to N+M connectors in a manner to energize selected energizing portions of said energizing layer in a predetermined sequence; and g, a signal generated by said sensing layer. detecting characteristics of an object in contact with the tactile sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4514886A JPS62204102A (en) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Tactile detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4514886A JPS62204102A (en) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Tactile detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62204102A true JPS62204102A (en) | 1987-09-08 |
Family
ID=12711196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4514886A Pending JPS62204102A (en) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Tactile detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62204102A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002538455A (en) * | 1999-03-05 | 2002-11-12 | ヒル−ロム サービシズ，インコーポレイテッド | Monitoring system and method |
| WO2007135895A1 (en) * | 2006-05-24 | 2007-11-29 | Omron Corporation | Array type capacitance sensor |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP4514886A patent/JPS62204102A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002538455A (en) * | 1999-03-05 | 2002-11-12 | ヒル−ロム サービシズ，インコーポレイテッド | Monitoring system and method |
| WO2007135895A1 (en) * | 2006-05-24 | 2007-11-29 | Omron Corporation | Array type capacitance sensor |
| US7938025B2 (en) | 2006-05-24 | 2011-05-10 | Omron Corporation | Array type capacitance sensor |
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