JPH0755598A - Tactile sensor and tactile imager - Google Patents
Tactile sensor and tactile imagerInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、触覚センサおよびその
触覚センサをアレイ化してなる分布型の触覚センサ（本
明細書においては、触覚イメージャーと称す）に関し、
詳しくは軟質基体にセンサ部を形成してなる高感度の触
覚センサおよび広範囲の圧力分布を高精度に測定でき曲
面上での使用が可能である触覚イメージャーに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tactile sensor and a distributed tactile sensor in which the tactile sensors are arrayed (hereinafter referred to as "tactile imager"),
More specifically, the present invention relates to a high-sensitivity tactile sensor formed by forming a sensor section on a soft base and a tactile imager that can measure a wide range of pressure distribution with high accuracy and can be used on a curved surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術・発明が解決しようとする課題】従来、触
覚センサとしては、圧力を抵抗変化に変換する歪ゲージ
や半導体圧力センサ等が知られている2. Description of the Related Art Conventionally, as a tactile sensor, a strain gauge for converting pressure into resistance change, a semiconductor pressure sensor, etc. are known.
【０００３】図５は、上記半導体圧力センサを示す断面
図であって、シリコンウエハ上にダイアフラム（薄板）
を形成し、該ダイアフラム面上には不純物を拡散して拡
散抵抗を形成したものである。この半導体圧力センサに
よれば、圧力Ｐがダイアフラムに加わると、ダイアフラ
ムが変形してピエゾ抵抗変化が生じるようになるので、
このピエゾ抵抗変化を検出することにより、センサに加
わる圧力Ｐが測定できる。FIG. 5 is a sectional view showing the semiconductor pressure sensor, which is a diaphragm (thin plate) on a silicon wafer.
Are formed, and impurities are diffused on the diaphragm surface to form diffusion resistance. According to this semiconductor pressure sensor, when the pressure P is applied to the diaphragm, the diaphragm is deformed and the piezo resistance is changed.
The pressure P applied to the sensor can be measured by detecting this piezoresistance change.
【０００４】上記のような半導体圧力センサや歪ゲージ
は、精度が高い反面、高価であることや、小型化および
薄型化が困難で、また硬い材質よりなるものであるため
曲面には使用できず、分布型の触覚センサには適さない
こと等の問題がある。Although the semiconductor pressure sensor and strain gauge as described above have high accuracy, they are expensive, difficult to miniaturize and thin, and cannot be used on curved surfaces because they are made of a hard material. However, there is a problem that it is not suitable for a distributed type tactile sensor.
【０００５】また、シリコンゴム等の弾性体中に導電性
微粒子を分散させた感圧導電性ゴムを用いることによっ
て、センサに加わる圧力を接触抵抗変化として変換する
タイプも知られている。図６はその代表的な圧力センサ
構成を示す断面図であって、感圧導電性ゴム層の両面に
電極が設けられ、一方の電極表面（受圧部）にはカバー
層が形成されている。この圧力センサによれば、圧力Ｐ
が受圧部に加わると、感圧導電性ゴム層が変形して抵抗
変化が生じるようになるので、この抵抗変化を検出する
ことにより、センサに加わる圧力Ｐが測定できる。There is also known a type in which the pressure applied to the sensor is converted as a change in contact resistance by using a pressure sensitive conductive rubber in which conductive fine particles are dispersed in an elastic body such as silicon rubber. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a typical pressure sensor structure, in which electrodes are provided on both surfaces of a pressure-sensitive conductive rubber layer, and a cover layer is formed on one electrode surface (pressure receiving portion). According to this pressure sensor, the pressure P
Is applied to the pressure receiving portion, the pressure-sensitive conductive rubber layer is deformed to cause a resistance change. Therefore, the pressure P applied to the sensor can be measured by detecting the resistance change.
【０００６】上記圧力センサの他のタイプとしては、導
電性ゴム等を使用して表面の凹凸により生じる加圧時の
接触面積の変化を検出するものが知られている。図７は
上記センサの構成を示す断面図であって、上記図６と相
違するところは、加圧されないときの絶縁性をよくする
ために、導電性ゴム層と下部電極との間に、拡大図で示
すスペーサーが設けられているところである。As another type of the pressure sensor, there is known a type that uses a conductive rubber or the like to detect a change in the contact area at the time of pressurization caused by unevenness of the surface. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the sensor, and is different from FIG. 6 in that it is enlarged between the conductive rubber layer and the lower electrode in order to improve the insulating property when not being pressed. This is where the spacer shown in the figure is provided.
【０００７】上記タイプの圧力センサは、低価格で分布
型イメージャーを製造し易い特徴を有するが、精度がよ
くない欠点がある。また、接触抵抗を測定するものは、
接触抵抗を安定化させるために、電極の選択に配慮する
必要がある。The pressure sensor of the type described above has a feature that it is easy to manufacture a distributed imager at a low price, but it has a drawback that accuracy is not good. Moreover, what measures contact resistance is
In order to stabilize the contact resistance, it is necessary to consider the selection of electrodes.
【０００８】また、上記半導体圧力センサ等の触覚セン
サを二次元的に複数個形成してなる触覚イメージャーを
作製して被測定物との接触状態を測定した場合、該触覚
センサが硬い材料で構成されていると、被測定物には微
小な凹凸があるので、その凸部が触覚センサに点接触す
る所謂片当たり現象が生じ易く、被測定物の形状や表面
状態を高精度に測定することは困難であった。Further, when a tactile imager having a plurality of tactile sensors such as the semiconductor pressure sensor formed two-dimensionally is manufactured and the contact state with the object to be measured is measured, the tactile sensor is made of a hard material. When configured, since the object to be measured has minute irregularities, the so-called one-sided contact phenomenon in which the protrusion contacts the tactile sensor is likely to occur, and the shape and surface condition of the object to be measured can be measured with high accuracy. It was difficult.
【０００９】本発明の目的は、上記従来のセンサが有す
る問題を解決し、僅かな圧力変化を高精度に測定できる
触覚センサを提供することである。また、本発明の他の
目的は、高精度で曲面に使用可能な触覚イメージャーを
提供することである。An object of the present invention is to provide a tactile sensor which solves the problems of the above-mentioned conventional sensor and can measure a slight pressure change with high accuracy. Another object of the present invention is to provide a tactile imager that can be used on a curved surface with high accuracy.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記従来
のセンサが有する問題を解決するため鋭意研究を重ねた
結果、触覚センサを軟質基体を用いて構成すること、上
記軟質基体にビーム（梁部）を設け、さらにこのビーム
上に突起部およびストレインゲージを配設すること、ま
た、触覚イメージャーとして上記構成の触覚センサユニ
ットを二次元的に複数個形成することによって、上記目
的が達成できることを見出し本発明を完成した。The inventors of the present invention have conducted extensive studies to solve the problems of the conventional sensors, and as a result, have constructed a tactile sensor using a soft substrate, and By providing the (beam portion) and further disposing the protrusion and the strain gauge on the beam, and by forming a plurality of tactile sensor units having the above-mentioned configuration as a tactile imager in a two-dimensional manner, the above-mentioned object is achieved. The inventors have found that they can be achieved and completed the present invention.
【００１１】即ち、本発明の触覚センサは、軟質基体に
ビームが形成され、このビーム上に突起部およびストレ
インゲージが配設されてなり、望ましくは該軟質基体
が、弾性率１〜１０００kgf/mm2 、ショア硬度１０〜１
００を有するポリマーシートであり、またストレインゲ
ージが、ビーム上に突起部を挟んで配設されているもの
である。また、本発明の触覚イメージャーは、軟質基体
に上記触覚センサユニットが二次元的に複数個形成され
てなり、望ましくは該触覚センサユニットが、軟質基体
に１〜１００００ユニット／cm2 の割合で配設されてな
るものである。That is, in the tactile sensor of the present invention, a beam is formed on a soft substrate, and a projection and a strain gauge are arranged on this beam. Desirably, the soft substrate has an elastic modulus of 1 to 1000 kgf / mm. 2 , Shore hardness 10-1
00, and the strain gauges are arranged on the beam with the protrusions sandwiched therebetween. In the tactile imager of the present invention, a plurality of tactile sensor units are two-dimensionally formed on a soft base, and preferably the tactile sensor units are added to the soft base at a rate of 1 to 10000 units / cm 2 . It is arranged.
【００１２】[0012]
【作用】上記触覚センサによれば、軟質基体、特に弾性
率１〜１０００kgf/mm2 、ショア硬度１０〜１００を有
する特定のポリマーからなる柔軟性に富むシート基体に
ビームを形成し、このビーム上に突起部を設けるように
したので、僅かな圧力が該突起部に加わっても、該ビー
ムが変形するようになり、さらにこのビーム上に配設さ
れたストレインゲージも上記ビームの変形に追随して変
形する。この過程において、上記のような、突起部への
僅かな圧力の印加がストレインゲージの抵抗変化に変換
されるようになるので、高感度のセンシングが可能にな
る。また、上記触覚イメージャーによれば、上記構成の
軟質基材よりなる高感度の触覚センサユニットが二次元
的に複数個形成されているので、全体が柔軟性に富み、
曲面を含むあらゆる形状の分布型触覚イメージャーに対
応できるようになるとともに、あらゆる被測定物の形状
や表面状態を正確に高精度にセンシングできるようにな
る。According to the above tactile sensor, a beam is formed on a flexible substrate, particularly a flexible sheet substrate made of a specific polymer having an elastic modulus of 1 to 1000 kgf / mm 2 and a Shore hardness of 10 to 100, and the beam is formed on the beam. Since the protrusion is provided on the beam, the beam will be deformed even if a slight pressure is applied to the beam, and the strain gauge arranged on the beam also follows the deformation of the beam. To transform. In this process, the application of a slight pressure to the protrusion as described above is converted into a resistance change of the strain gauge, so that highly sensitive sensing is possible. Further, according to the tactile imager, since a plurality of high-sensitivity tactile sensor units made of the soft base material having the above-mentioned configuration are formed two-dimensionally, the whole is rich in flexibility,
It will be possible to deal with distributed tactile imagers of all shapes including curved surfaces, and it will be possible to accurately and accurately sense the shape and surface condition of all objects to be measured.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、実施例を示す図面に基づき本発明をよ
り詳細に説明する。図１は、本発明の触覚センサの一実
施例を示す斜視図である。同図において、１は軟質基体
であって、その上面には窓部１１ａおよび１１ｂが形成
されてビーム２１が形成され、このビーム２１上に突起
部２２が形成されている。さらに、この突起部２２を挟
んでビーム２１上にストレインゲージ２３が形成されて
いる。なお、この図では、ストレインゲージの電気的接
続は省略している。上記触覚センサの構成によれば、突
起部２２がほんの僅かな圧力を受けただけでも、この圧
力が該突起部２２からビーム２１に伝わって該ビーム２
１が容易に変形し、これにともなうストレインゲージ２
３の抵抗変化により圧力を測定することができる。The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings illustrating the embodiments. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the tactile sensor of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a soft base, on the upper surface of which windows 11a and 11b are formed to form a beam 21, and a projection 22 is formed on the beam 21. Further, a strain gauge 23 is formed on the beam 21 with the protrusion 22 interposed therebetween. Note that the electrical connection of the strain gauge is omitted in this figure. According to the structure of the tactile sensor, even if the protrusion 22 receives only a slight pressure, this pressure is transmitted from the protrusion 22 to the beam 21 and the beam 2
1 is easily deformed, and strain gage 2
The pressure can be measured by the resistance change of 3.
【００１４】本発明では、上記軟質基体１として軟質ポ
リマーを使用する。この軟質ポリマーとしては、電気絶
縁性に優れ、柔軟性に富むポリウレタン、ポリイミド、
シリコンラバー、紫外線硬化性樹脂等が好適に使用でき
る。上記軟質ポリマーの弾性率は、１〜１０００kgf/mm
2 、好ましくは１０〜３００kgf/mm2 程度が適当であ
る。上記ポリマーは、モノマー組成を変えたり、紫外線
硬化性ポリマーの場合は紫外線照射条件を変えることに
より、所望の弾性率に調製できる。In the present invention, a soft polymer is used as the soft substrate 1. As the soft polymer, polyurethane, polyimide, which has excellent electrical insulation and is highly flexible,
Silicon rubber, UV curable resin, etc. can be preferably used. The elastic modulus of the above soft polymer is 1-1000 kgf / mm
2 , preferably about 10 to 300 kgf / mm 2 . The above-mentioned polymer can be prepared to have a desired elastic modulus by changing the monomer composition, or in the case of an ultraviolet curable polymer, changing the ultraviolet irradiation conditions.
【００１５】また、上記軟質ポリマーのショア硬度は、
１０〜１００、好ましくは３０〜７０程度が適当であ
る。このポリマーのショア硬度は、合成時にモノマー組
成を変えることにより、所望のショア硬度に調製でき
る。本発明では、上記軟質基体の弾性率およびショア硬
度を適当に選択することによって、センサ機能の大きな
ファクターである基体の屈曲性を所望の度合いに調整す
ることができるようになる。The Shore hardness of the soft polymer is
10 to 100, preferably about 30 to 70 is suitable. The Shore hardness of this polymer can be adjusted to a desired Shore hardness by changing the monomer composition during synthesis. In the present invention, by appropriately selecting the elastic modulus and the Shore hardness of the soft base, it becomes possible to adjust the flexibility of the base, which is a major factor of the sensor function, to a desired degree.
【００１６】本発明の触覚センサでは、上記軟質基体の
厚さを特に限定するものではないが、通常０．０５〜１
mm、好ましくは０．１〜０．５mm程度とすることが適当
である。上記軟質基体の厚さが０．０５mm未満となる
と、シート状に成形することが困難となるため好ましく
ない。一方、上記軟質基体の厚さが１mmを越えると、ビ
ームの形成が困難になるため好ましくない。In the tactile sensor of the present invention, the thickness of the soft substrate is not particularly limited, but is usually 0.05 to 1.
mm, preferably about 0.1 to 0.5 mm. If the thickness of the soft substrate is less than 0.05 mm, it becomes difficult to form it into a sheet, which is not preferable. On the other hand, if the thickness of the soft substrate exceeds 1 mm, it becomes difficult to form a beam, which is not preferable.
【００１７】上記ビーム２１は、上記軟質基体に形成さ
れ、突起部２２から伝わる圧力により変形する部位であ
る。このビーム２１の態様としては、例えば図１に示す
ように、軟質基体１の上面に窓部１１ａおよび１１ｂが
設けられ、さらには、図２の断面図に示すように、該軟
質基体１の下面に空隙部１１０が形成されたものが好ま
しい。これによれば、突起部２２から伝わる圧力による
該ビーム２１の変形が容易となるので、触覚センサによ
るセンシングが高感度となる。The beam 21 is a portion formed on the soft base body and deformed by the pressure transmitted from the protrusion 22. As a mode of this beam 21, for example, as shown in FIG. 1, windows 11a and 11b are provided on the upper surface of the soft base 1, and further, as shown in the sectional view of FIG. It is preferable that the void portion 110 is formed in the. According to this, since the beam 21 is easily deformed by the pressure transmitted from the protrusion 22, the tactile sensor has high sensitivity.
【００１８】上記突起部２２は、上記ビーム２１上に形
成され、圧力センサの接触圧力担体として作用する。こ
の突起部の大きさ、形状は特に限定されるものではな
く、本発明では、触覚センサを所望の感度とするため
に、前記軟質基体の弾性率、ショア硬度、また、圧力セ
ンサの大きさ等に応じて、該突起部の大きさ、形状を適
宜決定すればよい。The protrusion 22 is formed on the beam 21 and acts as a contact pressure carrier of the pressure sensor. The size and shape of the protrusion are not particularly limited, and in the present invention, in order to make the tactile sensor have a desired sensitivity, the elastic modulus of the soft base body, the Shore hardness, the size of the pressure sensor, etc. The size and shape of the protrusion may be appropriately determined according to the above.
【００１９】上記ビーム部および突起部は、ＲＩＥ（リ
アクティブイオンエッチング）、レーザ加工等の方法に
より形成される。なお、上記突起部２２は、上記ビーム
２１と一体的に形成してもよいが、別に作製したものを
上記ビーム２１上に固定するようにしてもよい。The beam portion and the projection portion are formed by a method such as RIE (reactive ion etching) or laser processing. The protrusion 22 may be formed integrally with the beam 21, but may be separately manufactured and fixed on the beam 21.
【００２０】上記ストレインゲージ２３は、通常抵抗ひ
ずみ計として知られているものである。本発明では、軟
質基体の弾性歪みによって抵抗値が変化するものが好適
に使用できる。このストレインゲージを形成する材料と
しては、抵抗値が安定で温度係数が小さいアドバンス
（Ｃｕ５４％、Ｎｉ４６％）やニクロム系の合金等より
なる金属線またはフォイルが使用され、真空蒸着法、Ｃ
ＶＤ法、スパッタリング法、ゾル−ゲル法等を用いて基
材上に薄膜を形成し、フォトリソグラフィーによって、
例えば図１に示すようにミアンダリングパターン状に回
路パターンが形成される。本発明では、このストレイン
ゲージは、突起部２２の近傍のビーム２１上に配設され
ることが必要であるが、図１に示すようにビーム２１上
に突起部２２を挟むように形成されることが好ましく、
さらには図３に示すように該突起部２２を挟むようにし
て四方に形成されることが好ましい。上記ストレインゲ
ージの大きさ、形状、数等は特に限定されるものではな
く、圧力センサの大きさ、ビームのサイズ等によって適
宜決定すればよい。The strain gauge 23 is generally known as a resistance strain gauge. In the present invention, the one whose resistance value changes due to elastic strain of the soft substrate can be preferably used. As a material for forming the strain gauge, a metal wire or foil made of advance (Cu 54%, Ni 46%) or a nichrome alloy having a stable resistance value and a small temperature coefficient is used.
A thin film is formed on the base material by using the VD method, the sputtering method, the sol-gel method, or the like, and by photolithography,
For example, as shown in FIG. 1, a circuit pattern is formed in a meandering pattern. In the present invention, this strain gauge needs to be disposed on the beam 21 in the vicinity of the protrusion 22, but as shown in FIG. 1, it is formed so as to sandwich the protrusion 22 on the beam 21. Preferably,
Further, as shown in FIG. 3, it is preferable that the protrusions 22 are formed in four directions so as to sandwich them. The size, shape, number, etc. of the strain gauges are not particularly limited, and may be appropriately determined depending on the size of the pressure sensor, the beam size, and the like.
【００２１】上記ストレインゲージ２３の両端子に接続
する配線回路は、Ａｕ、アルミニウム等の配線材料を上
記ストレインゲージ形成と同様の方法で基材上に薄膜を
形成し、ついでフォトリソグラフィーにより配線パター
ンを形成すればよい。In the wiring circuit connected to both terminals of the strain gauge 23, a wiring material such as Au or aluminum is formed into a thin film on a substrate by the same method as the above strain gauge formation, and then a wiring pattern is formed by photolithography. It may be formed.
【００２２】本発明の触覚センサの大きさは、とくに限
定されるものではなく、その用途により適宜決定される
が、通常、１×１mm〜１００×１００μｍ程度に形成さ
れるものである。The size of the tactile sensor of the present invention is not particularly limited and is appropriately determined depending on its application, but it is usually formed in the range of 1 × 1 mm to 100 × 100 μm.
【００２３】図３は触覚センサの他の実施例を示す斜視
図である。上記図１に示す触覚センサと相違するところ
は、基体１の４箇所に窓部１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１
１ｆが形成されて格子状のビーム２１が形成され、該格
子状ビーム２１が交差する中央部上に突起部２２が形成
されているところである。この触覚センサの構成によれ
ば、突起部２２に加わった圧力を４箇所のストレインゲ
ージ２３で検出するので、上記突起部２２に加わった圧
力の方向を知ることができる。FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the tactile sensor. The difference from the tactile sensor shown in FIG. 1 is that windows 11c, 11d, 11e, 1 are provided at four locations on the base body 1.
1f is formed to form a grid-shaped beam 21, and a protrusion 22 is formed on the central portion where the grid-shaped beam 21 intersects. According to the structure of this tactile sensor, the pressure applied to the protrusion 22 is detected by the strain gauges 23 at four locations, so that the direction of the pressure applied to the protrusion 22 can be known.
【００２４】本発明の触覚イメージャーは、図４の斜視
図に示すように、上記ビーム２１、該ビーム２１上に配
設される突起部２２およびストレインゲージ２３よりな
る触覚センサユニット２を軟質基体１に二次元的に複数
個形成してなるものである。本発明では、軟質基体に上
記触覚センサユニットを、１〜１００００ユニット／cm
2 、好ましくは１０〜１００ユニット／cm2 程度の密度
にて形成する。上記触覚センサのユニット数が１ユニッ
ト／cm2 未満となると、圧力分布の測定の精度が低下す
るため好ましくなく、一方、１００００ユニット／cm2
を越えると、センサ構造体、ストレインゲージおよび配
線の作製が困難となるため好ましくない。上記触覚イメ
ージャーの構成によれば、軟質基体に高感度の触覚セン
サユニットを二次元的に複数個形成しているので、広範
囲の圧力分布の測定が可能になるとともに、被測定体を
高精度に測定できるようになる。また、触覚イメージャ
ーは、全体が柔軟になり曲面を含むいかなる形状にも対
応できるようになる。In the tactile imager of the present invention, as shown in the perspective view of FIG. 4, the tactile sensor unit 2 including the beam 21, the projection 22 provided on the beam 21 and the strain gauge 23 is provided as a soft base. One is two-dimensionally formed. In the present invention, the tactile sensor unit is attached to the soft base in an amount of 1 to 10000 units / cm.
2 , preferably 10 to 100 units / cm 2 . If the number of units of the above-mentioned tactile sensor is less than 1 unit / cm 2 , it is not preferable because the accuracy of pressure distribution measurement decreases, while 10,000 units / cm 2
If it exceeds, it becomes difficult to manufacture the sensor structure, the strain gauge, and the wiring, which is not preferable. According to the configuration of the tactile imager described above, since a plurality of highly sensitive tactile sensor units are two-dimensionally formed on the soft substrate, it is possible to measure the pressure distribution over a wide range and to measure the object to be measured with high accuracy. You will be able to measure. In addition, the tactile imager becomes flexible as a whole and can cope with any shape including a curved surface.
【００２５】以下、本発明をより具体的に説明するため
実験例を示す。 実験例１ （触覚イメージャーの作製）厚さ０．５mmのシリコンラ
バー製シートを、長さ５０mm、幅２０mmに裁断して、基
体を作製した。この基体上に、ＲＩＥ法により、縦１０
０μｍ、横１００μｍ、高さ１００μｍの突起部を１０
００個形成した。ついで、上記各突起部の両側にＲＩＥ
法により窓部を形成し、さらに上記基体下面にＲＩＥ法
により空隙部を形成して、縦１００μｍ、横２００μ
ｍ、厚さ５０μｍのビームを形成した。この後、上記各
突起部を挟むビーム上の位置に、フォトリソグラフィー
法により、Ａｕを幅１０μｍ、線間１０μｍ、長さ２０
０μｍでミアンダリング状（図１に示すものと同様の形
状）に形成し、さらにこれに電気配線を接続して、スト
レインゲージを配設してなる触覚イメージャーを作製し
た。Experimental examples will be shown below to explain the present invention more specifically. Experimental Example 1 (Production of tactile imager) A 0.5 mm thick silicon rubber sheet was cut into a length of 50 mm and a width of 20 mm to produce a substrate. Vertically on this substrate by RIE method.
10 μm, width 100 μm, height 100 μm
00 pieces were formed. Then, perform RIE on both sides of each of the above protrusions.
Window is formed by the RIE method, and a void is formed on the lower surface of the substrate by the RIE method.
m, and a beam having a thickness of 50 μm was formed. Then, at a position on the beam which sandwiches each of the above-mentioned protrusions, Au is formed in a width of 10 μm, a distance between lines is 10 μm, and a length is 20 by photolithography.
A tactile imager was formed by forming a meandering shape (having a shape similar to that shown in FIG. 1) at 0 μm, and further connecting electrical wiring to the strain gauge.
【００２６】（触覚イメージャーの性能試験）医療用カ
テーテル先端に取り付けた外径３０mmの空気袋（以下、
バルーンと称す）の表面に上記触覚イメージャーを貼り
つけた。別に、弾性係数が０．０５MPa 、厚さ５mmの軟
質スポンジを用いて、内径２５mm、長さ４０mmの円筒を
作製した。次いで、この円筒の中央部に、弾性係数が１
１MPa 、大きさ７×５×２mmのゴム板を埋め込んで、粘
膜層下の微小癌を模した測定対象とした。前記バルーン
に貼りつけた触覚イメージャーにより上記円筒内を測定
したところ、ゴム板の部分で触覚イメージャーの出力に
変化が生じ、硬い部分と柔らかい部分とを識別すること
ができた。(Performance test of tactile imager) An air bag with an outer diameter of 30 mm attached to the tip of a medical catheter (hereinafter,
The tactile imager was attached to the surface of a balloon). Separately, a soft sponge having an elastic modulus of 0.05 MPa and a thickness of 5 mm was used to prepare a cylinder having an inner diameter of 25 mm and a length of 40 mm. Then, in the center of this cylinder, the elastic modulus is 1
A rubber plate having a size of 1 × 5 × 7 × 5 × 2 mm was embedded and used as a measurement object simulating a microcancer under the mucosal layer. When the inside of the cylinder was measured by the tactile imager attached to the balloon, the output of the tactile imager changed at the rubber plate portion, and the hard portion and the soft portion could be distinguished.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の触覚セン
サは、ポリマーよりなる軟質基体を用いるようにしたの
で、あらゆる形状面に対応でき、さらに、該触覚センサ
ユニットをアレイ化して分布型の触覚イメージャーが作
製しやすく、またこれにより得られた分布型触覚イメー
ジャーによって対象物の形状や表面状態の認識が可能と
なる。また、上記基体にビームを形成し、このビーム上
に突起部およびストレインゲージを配設したので、高感
度の触覚センシングを行うことができるようになる。し
たがって、本発明によって、高感度で、かつ、あらゆる
形状面に設置可能で、しかも、分布型の触覚イメージャ
ーとするのに好適な触覚センサが得られる。As described above in detail, since the tactile sensor of the present invention uses the soft base material made of polymer, it can be applied to any shape surface. Furthermore, the tactile sensor unit can be arrayed and distributed. The tactile imager can be easily manufactured, and the distribution type tactile imager thus obtained can recognize the shape and surface state of the object. Further, since the beam is formed on the base and the projection and the strain gauge are arranged on the beam, tactile sensing with high sensitivity can be performed. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a tactile sensor which is highly sensitive and can be installed on any shape surface and which is suitable for a distributed tactile imager.
【図１】本発明の一実施例を示す触覚センサの模式斜視
図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a tactile sensor showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例を示す触覚センサの模式断
面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a tactile sensor showing another embodiment of the present invention.
【図３】本発明の他の実施例を示す触覚センサの模式斜
視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of a tactile sensor showing another embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施例を示す分布型の触覚イメージ
ャーの模式斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view of a distributed tactile imager showing an embodiment of the present invention.
【図５】従来の触覚センサの一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a conventional tactile sensor.
【図６】従来の触覚センサの他の例を示す模式図であ
る。FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of a conventional tactile sensor.
【図７】従来の触覚センサの他の例を示す模式図であ
る。FIG. 7 is a schematic diagram showing another example of a conventional tactile sensor.
１ 基体 １１ａ，１１ｂ 窓部 ２ ユニット ２１ ビーム ２２ 突起部 ２３ ストレインゲージ Ｓ 触覚センサ 1 Base 11a, 11b Window 2 Unit 21 Beam 22 Protrusion 23 Strain gauge S Tactile sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 民重 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tamishige Watanabe 4-3 Ikejiri, Itami City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Itami Works
Claims (5)
ム上に突起部およびストレインゲージが配設されてなる
触覚センサ。1. A tactile sensor in which a beam is formed on a soft substrate and a projection and a strain gauge are arranged on the beam.
2 、ショア硬度１０〜１００を有するポリマーシートで
ある請求項１記載の触覚センサ。2. The flexible substrate has an elastic modulus of 1 to 1000 kgf / mm.
2. The tactile sensor according to claim 1, which is a polymer sheet having a Shore hardness of 10 to 100.
を挟んで配設されてなる請求項１記載の触覚センサ。3. The tactile sensor according to claim 1, wherein the strain gauge is arranged on the beam with the protrusions interposed therebetween.
ニットを二次元的に複数個形成してなる触覚イメージャ
ー。4. A tactile imager in which a plurality of tactile sensor units according to claim 1 are two-dimensionally formed on a soft base.
ユニット／cm2 の割合で形成されてなる請求項４記載の
触覚イメージャー。5. The tactile sensor unit is 1 to 10000.
The tactile imager according to claim 4, wherein the tactile imager is formed at a rate of unit / cm 2 .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP20540093A JPH0755598A (en) | 1993-08-19 | 1993-08-19 | Tactile sensor and tactile imager |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20540093A JPH0755598A (en) | 1993-08-19 | 1993-08-19 | Tactile sensor and tactile imager |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0755598A true JPH0755598A (en) | 1995-03-03 |
Family
ID=16506209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20540093A Pending JPH0755598A (en) | 1993-08-19 | 1993-08-19 | Tactile sensor and tactile imager |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755598A (en) |
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