CN110446912A - 触觉传感器以及构成该触觉传感器的触觉传感器单元 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够以简便的构造检测剪切力的触觉传感器以及构成该触觉传感器的触觉传感器单元。本发明提供触觉传感器单元100A以及具有多个该传感器单元的触觉传感器，该触觉传感器单元100A包括多个感压元件200以及横跨在该多个感压元件上而配置的外力作用部300，所述多个感压元件200具有：第一基板10，具有第一电极1；第二电极3，与所述第一电极对置配置；以及电介质2，配置在所述第一电极和所述第二电极之间，通过向所述外力作用部施加剪切力，在至少一部分的感压元件中，电极间的静电电容发生变化。

Description

触觉传感器以及构成该触觉传感器的触觉传感器单元

技术领域

本公开涉及触觉传感器以及构成该触觉传感器的触觉传感器单元。

背景技术

对在工厂等中使用的机器人手以及机器人臂有用的触觉传感器是检测剪切力的感压传感器。具备触觉传感器的机器人手能够对不同形状以及重量的各种构造物不施加必要以上的力且不使其落下地抓持、搬运该构造物。作为这种触觉传感器，以往已知各种构造的传感器(例如，专利文献1～3)。

例如，专利文献1中公开的触觉传感器系统具备多个垂直应力检测传感器单元和片层部。片层部具有外装片层部、内置垂直应力检测单元的力探测片层部以及夹持在外装片层部和力探测片层部之间的媒介层。外装片层部和力探测片层部具有多个在相互对置方向上突起的突起部，并且，外装片层部和力探测片层部对置配置，使得相互的突起部隔着媒介层而咬合。

另外，例如，专利文献2中公开的检测装置具备：第一基板，具有在基准点P的周围配置的多个第一电容电极；第二基板，夹着第一电容电极而与第一基板对置配置；第二电容电极，在第一基板和第二基板之间夹着电介质而与第一电容电极对置配置；以及第三基板，形成有弹性体突起，该弹性体突起的重心位于与基准点P重叠的位置并且在前端部因外部压力而在与第二基板抵接的状态下发生弹性变形。

另外，例如，专利文献3中公开的触觉传感器包括：具备多个第一电极的第一基板、具备与所述多个第一电极分别对应的多个第二电极的第二基板、以及在所述第一基板和所述第二基板之间提供的电介质，对于所述多个第一电极当中的任意一个电极，与其对应的第二电极在一个方向上分离配置，对于与所述多个第一电极当中的任意一个电极相邻的其他的第一电极，与其对应的第二电极在另一个方向上分离配置。

另外，例如，专利文献4中公开的检测装置具备因来自外部的负载而变形、产生应力分散的压力传感器，使用由所述压力传感器检测的压力值来对压力中心位置进行运算，基于所述压力中心位置来对移动值进行运算，从而检测滑动。

另外，例如，专利文献5中公开的触觉传感器通过曲柄状的连接部将检测元件之间相互连接。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011/045837号说明书

专利文献2：日本特开2012-47728号公报

专利文献3：日本特开2014-115282号公报

专利文献4：日本特开2009-34742号公报

专利文献5：日本特开2015-114308号公报

发明内容

发明要解决的课题

随着感测技术的发展，触觉传感器的用途正在扩大，随之要求伸缩性。本公开的发明人等发现，以往的触觉传感器、特别是构成触觉传感器的触觉传感器单元的构造复杂，因此触觉传感器本身不能充分伸缩。

本公开的目的在于提供一种能够以简便的构造检测剪切力的触觉传感器以及构成该触觉传感器的触觉传感器单元。

本公开的目的还在于提供一种能够以简便的构造检测剪切力、且能够进行更充分的伸缩的触觉传感器以及构成该触觉传感器的触觉传感器单元。

用于解决课题的技术方案

本公开涉及一种触觉传感器单元，其包括：多个感压元件以及横跨在该多个感压元件上而配置的外力作用部，

所述多个感压元件具有：第一基板，具有第一电极；第二电极，与所述第一电极对置配置；以及电介质，配置在所述第一电极和所述第二电极之间，

通过向所述外力作用部施加剪切力，在至少一部分的感压元件中，电极间的静电电容发生变化。

本公开还涉及具有多个上述触觉传感器单元的触觉传感器。

发明效果

本公开的触觉传感器单元以及由该触觉传感器单元构成的触觉传感器能够以简便的构造检测剪切力。

本公开的触觉传感器单元以及由该触觉传感器单元构成的触觉传感器还能够实现更充分的伸缩。

附图说明

图1A示出本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的示意性的立体图。

图1B示出图1A的触觉传感器单元的示意性的剖视图。

图1C示出用于说明图1A的触觉传感器单元中的剪切力的检测机制的示意性的剖视图。

图1D示出图1C的触觉传感器单元中的外力作用部以及感压元件的示意性的俯视图。

图1E是示出在图1D的触觉传感器单元中施加箭头方向的剪切力时的各感压元件的静电电容的图表。

图2A是用于说明本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元中的、多个感压元件和一个外力作用部的配置关系的一个例子的示意性的平面透视图。

图2B是用于说明本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元中的、多个感压元件和一个外力作用部的配置关系的一个例子的示意性的平面透视图。

图2C是用于说明本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元中的、多个感压元件和一个外力作用部的配置关系的一个例子的示意性的平面透视图。

图2D是用于说明本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元中的、多个感压元件和一个外力作用部的配置关系的一个例子的示意性的平面透视图。

图2E是用于说明本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元中的、多个感压元件和一个外力作用部的配置关系的一个例子的示意性的平面透视图。

图2F是用于说明本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元中的、多个感压元件和一个外力作用部的配置关系的一个例子的示意性的平面透视图。

图3A是示出电介质的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

图3B是示出电介质的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

图4是示出第二电极(导电性构件)的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

图5A示出隔离物的弹性模量低的触觉传感器单元的示意性的剖视图。

图5B是示出隔离物的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

图6A是示出本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的一个例子中的外力施加时的导电性构件附近的举动的一部分放大图。

图6B是示出本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的一个例子中的外力施加时的导电性构件附近的举动的一部分放大图。

图6C是示出本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的一个例子中的外力施加时的导电性构件附近的举动的一部分放大图。

图7A是示出本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元中的第一电容器部分的外力施加时的电容变化特性的示意图。

图7B是示出本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元中的第二电容器部分的外力施加时的电容变化特性的示意图。

图7C是示出本公开的第一实施方式所涉及的整个触觉传感器单元中的外力施加时的电容变化特性的示意图。

图8是示出本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的另一个例子中的外力施加时的导电性构件附近的举动的一部分放大图。

图9A是示出本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的又一个例子中的外力施加时的导电性构件附近的举动的一部分放大图。

图9B是示出本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的又一个例子中的外力施加时的导电性构件附近的举动的一部分放大图。

图9C是示出本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的又一个例子的另一个例子中的外力施加时的导电性构件附近的举动的一部分放大图。

图10A示出第二实施方式所涉及的触觉传感器单元的示意性的剖视图。

图10B是示出第二实施方式中的第一电极的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

图11A示出第三实施方式所涉及的触觉传感器单元的示意性的剖视图。

图11B是示出第三实施方式中的第一电极的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

图12A是示出本公开所涉及的触觉传感器单元的制造方法中的工序的示意性的剖视图。

图12B是示出本公开所涉及的触觉传感器单元的制造方法中的工序的示意性的剖视图。

图12C是示出本公开所涉及的触觉传感器单元的制造方法中的工序的示意性的剖视图。

图12D是示出本公开所涉及的触觉传感器单元的制造方法中的工序的示意性的剖视图。

图13A是通过弯曲构件连接多个外力作用部的外力作用部网的示意性的俯视图。

图13B是通过弹性片构件连接多个外力作用部的外力作用部片的示意性的俯视图。

图14是具有弯曲构件的第一基板的示意性的俯视图。

图15A是示出在图14所示的第一基板上形成图10B所示的第一电极时从该第一电极引出的布线的一个例子的示意性的俯视图。

图15B是示出在图14所示的第一基板上形成图11B所示的第一电极时从该第一电极引出的布线的一个例子的示意性的俯视图。

图16A是本公开的触觉传感器的一个例子的示意性的立体图。

图16B是示出使图16A的触觉传感器适应人的手指时的伸缩状态的示意性的立体图。

具体实施方式

[触觉传感器单元]

本公开的触觉传感器单元是构成触觉传感器的最小单位的感测构造体。

以下，通过几个实施方式，使用附图对本公开的触觉传感器单元进行详细说明，但附图中的各种要素仅是为了本公开的理解而示意性地并且例示地示出的要素，外观以及尺寸比等可以与实物不同。此外，在本说明书中直接或者间接使用的“上下方向”、“左右方向”以及“表面与背面方向”分别相当于与附图纸上的上下方向、左右方向以及表面与背面方向对应的方向。此外，只要没有特别记载，除了形状不同之外，相同的符号或者记号表示相同的构件或者相同的意思内容。

<第一实施方式>

如图1A以及图1B所示，本实施方式所涉及的一个触觉传感器单元100A包括多个感压元件200以及横跨在该多个感压元件200上而配置的一个外力作用部300。由于该一个外力作用部300横跨在多个感压元件200上而配置，因此通过向外力作用部300施加剪切力，从而在构成触觉传感器单元100A的全部的感压元件200当中的至少一部分的感压元件中，电极间的静电电容发生变化。详细地，在具备多个触觉传感器单元100A的触觉传感器中，若施加剪切力，则如图1C以及图1D所示，对该多个触觉传感器单元100A当中的至少一个触觉传感器单元100A的外力作用部300施加剪切力F1。此时，外力作用部300的至少一部分根据剪切力F1的大小而下降。能够认为该现象是由旋转力(力矩力)作用在外力作用部300上而引起的。随之在构成该触觉传感器单元100A的全部的感压元件200当中的至少一部分的感压元件(图1D中，200a、200b、200c以及200d)中，基于稍后叙述的电容变化特性，电极间的静电电容发生变化。其结果是，在至少一部分的感压元件中，电极间的静电电容根据剪切力的大小而发生变化。例如，关于剪切力F1的施加方向，在下游侧的感压元件200a以及200c中，如图1E所示，示出较大的静电电容。另外，例如，关于剪切力F1的施加方向，在上游侧的感压元件200b以及200d中，如图1E所示，示出较小的静电电容。根据静电电容发生了变化的感压元件中的静电电容的变化的大小，检测剪切力的大小。此外，根据静电电容发生了变化的感压元件中的静电电容的变化的大小以及该感压元件的配置，检测剪切力的施加方向。图1A以及图1B分别示出构成本公开的第一实施方式所涉及的触觉传感器的触觉传感器单元的示意性的立体图以及示意性的剖视图。在图1A中，省略了图1B在第二电极3中具有的突起部321。图1C示出用于说明图1A的触觉传感器单元中的剪切力的检测机制的示意性的剖视图。图1D示出图1C的触觉传感器单元中的外力作用部以及感压元件的示意性的俯视图。图1E是示出在图1D的触觉传感器单元中施加箭头方向的剪切力时的各感压元件的静电电容的图表。

剪切力是指所施加的外力当中的、相对于该外力的施加面平行的方向的分量。施加面是指与施加了外力的部位(位置)接触的面。在本公开中，不仅能够检测剪切力，还能够检测外力的垂直应力(即，外力当中的相对于施加面垂直的方向的分量)。例如，能够根据感压元件200a、200b、200c以及200d的静电电容来检测垂直应力的大小。

在各触觉传感器单元100A中，一个外力作用部300横跨在构成该触觉传感器单元100A的多个感压元件200上。详细地，如图2A～图2F所示，该一个外力作用部300配置为在俯视下与构成该触觉传感器单元100A的全部的感压元件200各自的至少一部分重叠(重叠配置关系)。更详细地，如图2A～图2F所示，该一个外力作用部300配置为在俯视下至少一部分(一部分或者全部)与构成该触觉传感器单元100A的全部的感压元件200各自重叠。图2A～图2F分别是用于说明触觉传感器单元中的多个感压元件和一个外力作用部的配置关系的示意性的平面透视图。俯视是指从上表面观察时的俯视图，例如，是从外力作用部300的最表面301侧(图1B中，上方向)观察图1B的触觉传感器单元100A时的俯视图。平面透视图是指从上表面观察时的透视图，特别是透视外力作用部而观察感压元件时的俯视图。

从剪切力的检测精度的进一步提高的观点出发，优选构成各触觉传感器单元的多个感压元件200在俯视下在相邻的感压元件间具有相互互补的形状，该多个感压元件所占的整个区域构成一个圆形状或者多边形状。多个感压元件200所占的整个区域是指由各触觉传感器单元中的全部的感压元件200所占有的整个区域，且是还包括相邻的感压元件间的间隙区域201的区域。多边形状包含三角形状以上的多边形状，例如，可列举三角形状、四边形状、五边形状、六边形状、七边形状以及八边形状等。即使在该多个感压元件所占有的整个区域具有所有的形状的情况下，也优选一个外力作用部300横跨在该全部的感压元件200上。互补的形状是指具有凹部和凸部的关系等相互嵌合的关系的形状，因此，该全部的感压元件所占有的整个区域能够构成一个圆形状或者多边形状。

例如，如图2A所示，触觉传感器单元100A包括在俯视下具有矩形形状的四个感压元件200，并且该四个感压元件200所占的整个区域具有矩形形状。在该情况下，该一个外力作用部300配置为与该四个感压元件200各自的一部分重叠。

另外，例如，如图2B所示，触觉传感器单元100B包括在俯视下具有三角形状的六个感压元件200，并且该六个感压元件200所占的整个区域具有六边形状。在该情况下，该一个外力作用部300配置为与该六个感压元件200各自的一部分重叠。

另外，例如，如图2C所示，触觉传感器单元100C包括在俯视下具有平行四边形状的三个感压元件200，并且该三个感压元件200所占的整个区域具有六边形状。在该情况下，该一个外力作用部300配置为与该三个感压元件200各自的一部分重叠。

另外，例如，如图2D所示，触觉传感器单元100D包括在俯视下具有圆环四等分形状的四个感压元件200以及具有圆形状的一个感压元件200，并且这些全部五个感压元件200所占的整个区域具有圆形状。在该情况下，该一个外力作用部300配置为与具有圆环四等分形状的四个感压元件200各自的一部分重叠，并且与具有圆形状的一个感压元件200的全部重叠。

另外，例如，如图2E所示，触觉传感器单元100E包括在俯视下具有扇形状的三个感压元件200，并且该三个感压元件200所占的整个区域具有圆形状。在该情况下，该一个外力作用部300配置为与该三个感压元件200各自的一部分重叠。

另外，例如，如图2F所示，触觉传感器单元100F包括在俯视下具有三角形状的三个感压元件200，并且该三个感压元件200所占的整个区域具有三角形状。在该情况下，该一个外力作用部300配置为与该三个感压元件200各自的一部分重叠。

除了与俯视形状不同之外，图2B～图2F所示的触觉传感器单元100B～100F中的多个感压元件200以及一个外力作用部300分别与图2A所示的触觉传感器单元100A中的多个感压元件200以及一个外力作用部300相同。

在各触觉传感器单元中，“外力作用部”是指是来自外部的力所作用的构件(例如，板)以及来自外部的力起作用的构件(例如，板)。具体地，在触觉传感器的各种用途中，外力作用部不仅包括有意按压的构件(例如，板)，也包括并非有意按压但结果被按压以在不使被搬运物(例如，构造物或者人体)落下的情况下进行搬运的构件(例如，板)(从外部作用力的构件或者板)。

外力作用部300的俯视形状只要与构成各触觉传感器单元的全部的感压元件200各自的至少一部分重叠，就不特别限定。作为外力作用部300的俯视形状，可列举圆形状以及多边形状。具体地，例如，可列举图2A所示那样的四边形状、图2B以及图2C所示那样的六边形状、图2D以及图2E所示那样的圆形状以及图2F所示那样的三角形状。

从剪切力的检测精度的进一步提高的观点出发，在各触觉传感器单元中，如图2A～图2F所示，优选一个外力作用部300在俯视下小于多个感压元件200所占的整个区域的大小。即，优选在俯视下，外力作用部300的面积比多个感压元件200所占的整个区域的面积小。从同样的观点出发，优选在俯视下，各触觉传感器单元中的一个外力作用部300配置为其整个占有区域(轮廓范围)位于构成该触觉传感器单元的多个感压元件200所占的整个区域的范围内。

从触觉传感器单元的更简便的构造的观点出发，在各触觉传感器单元中，一个外力作用部300的剖面观察形状优选为板形状。从剪切力的检测精度的进一步提高的观点出发，如图1B所示，外力作用部300的剖面观察形状优选为其宽度尺寸朝着最表面301逐渐减小的倒角形状。倒角形状可以是图1B所示那样的平面倒角形状，或者也可以是圆倒角形状。外力作用部也可以整体上具有圆锥台以及多角锥台等锥台形状。作为多角锥台，例如，可列举三角锥台、四角锥台、五角锥台、六角锥台、七角锥台以及八角锥台等。剖面观察是指观察剖面时的剖视图。

外力作用部300可以包括从由苯乙烯系树脂、硅系树脂(例如，聚二甲基聚硅氧烷(PDMS))、丙烯酸系树脂、轮烷系树脂以及聚氨酯系树脂等构成的组中选择的至少一种树脂材料(特别是聚合物材料)而构成。作为外力作用部300的材料，优选弹性模量为10⁵Pa以上，例如也可以是玻璃板等刚体。外力作用部300优选比第二电极3以及隔离物4刚性高、弹性模量高。

只要所作用的外力传递到感压元件，外力作用部300的宽度(特别是最大宽度)p就不特别限定，可以根据触觉传感器的用途适当确定。例如，在机器人手以及机器人臂用途的触觉传感器中，外力作用部300的宽度(特别是最大宽度)p通常为1～10mm，优选为1～5mm。

只要所作用的外力传递到感压元件，外力作用部300的厚度t就不特别限定，可以根据触觉传感器的用途适当确定。例如，在机器人手以及机器人臂用途的触觉传感器中，外力作用部300的厚度t通常为100μm～1mm，优选为500μm～1mm。

从剪切力的检测精度的进一步提高的观点出发，在各触觉传感器单元中，优选多个感压元件200配置为在俯视下该多个感压元件200所占的整个区域示出具有对称性的形状。对称性包括点对称性或者线对称性中的至少一个。关于多个感压元件200所占的整个区域的形状，作为具有对称性的整个形状，可列举圆形状以及正多边形状。具体地，例如，可列举图2A所示那样的正方形、图2B以及图2C所示那样的正六边形状、图2D以及图2E所示那样的圆形状、以及图2F所示那样的正三角形状。

各触觉传感器单元中的感压元件200的数量为两个以上，通常为3个以上，特别是3～10个。各触觉传感器单元中的感压元件200的数量如图2A所示可以为4个，如图2B所示可以为6个，如图2C、图2E以及图2F所示可以为3个，或者如图2D所示可以为5个。

在各触觉传感器单元中，多个感压元件200配置为在俯视下该多个感压元件200所占的整个区域示出具有对称性的整个形状的情况下，从剪切力的检测精度的进一步提高的观点出发，优选一个外力作用部300如下配置：

如图2A～图2F所示，该一个外力作用部300配置为在俯视下该外力作用部300的中心与该多个感压元件200的具有对称性的整个形状的中心重叠。中心和中心的重叠并不一定意味着严格的重叠，例如，在将外力作用部300的宽度(特别是最大宽度)设为p(mm)时，允许±0.2×p的偏差。

俯视下的外力作用部的中心是指俯视图中的外力作用部的重心。外力作用部的重心是指以该外力作用部的轮廓切取等质的材料(例如，纸)，并取得均衡而以点进行支撑时的该点。俯视下的多个感压元件的具有对称性的整个形状的中心是指俯视图中的该多个感压元件的整个形状的重心。该多个感压元件的整个形状的重心是指，以该多个感压元件的整个形状的轮廓切取等质的材料(例如，纸)并取得均衡而以点进行支撑时的该点。

从剪切力的检测精度的进一步提高的观点出发，如图2A～图2F所示，在各触觉传感器单元中，优选一个外力作用部300配置为在俯视下该外力作用部的轮廓线通过多个感压元件200各自的中心。外力作用部的轮廓线通过多个感压元件200各自的中心不一定意味着该轮廓线必须严格地通过多个感压元件200各自的中心，例如，如图1B所示，在将一个感压元件200的宽度(特别是最大宽度)设为w(mm)时，允许±0.2×w的偏差。另外，图1B是通过俯视下的感压元件200的中心的剖视图。在图1B的剖视图中，俯视下的外力作用部300的轮廓线的位置相当于附图标记“302”的位置。俯视下的感压元件的中心是指俯视图中的感压元件的重心。感压元件的重心是指以该感压元件的轮廓切取等质的材料(例如，纸)并取得均衡而以点进行支撑时的该点。

在各触觉传感器单元中，一个外力作用部300也可以不必相对于构成该触觉传感器单元的全部的感压元件200而固定，但从剪切力的检测精度的进一步提高的观点出发，优选进行固定。固定可以通过以往在触觉传感器以及感压元件的领域中使用的电绝缘性的粘结剂来实现。

构成各触觉传感器单元的多个感压元件200分别具有：具有第一电极1的第一基板10、与第一电极1对置配置的第二电极3、以及配置在第一电极1和第二电极3之间的电介质2。只要测量静电电容的变化，各感压元件200的宽度(特别是最大宽度)w(参照图1B)就没有特别限定，可以根据触觉传感器的用途适当确定。例如，在机器人手以及机器人臂用途的触觉传感器中，各感压元件200的宽度(特别是最大宽度)w通常为2～8mm，优选为2～5mm，例如若例示一个，则更优选4mm。

第一电极1只要至少具有“导电特性”的性质，就可以由任何材质构成。例如，第一电极1可以由导电层、树脂构造体、或者分散于树脂构造体内的导电性填料构成。导电层可以包括从由Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)、C(碳)、ZnO(氧化锌)、In₂O₃(氧化铟(III))以及SnO₂(氧化锡(IV))构成的组中选择的至少一种材料而构成。树脂构造体可以包括从由苯乙烯系树脂、硅系树脂(例如，聚二甲基聚硅氧烷(PDMS))、丙烯酸系树脂、轮烷系树脂以及聚氨酯系树脂等构成的组中选择的至少一种树脂材料而构成。导电性填料可以包含从作为可以构成导电层的材料而例示的同样的上述材料构成的组中选择的至少一种材料而构成。此外，第一电极1也可以是通过导电性油墨的涂敷等而在树脂构造体的表面设置导电层而成的电极。第一电极1的材质例如具有10⁸Pa以上的弹性模量。关于“导电特性”，只要第一电极1在所希望的频率带中具有充分小于电容的阻抗的电阻率即可。

在本实施方式中，第一电极1通常按构成该触觉传感器单元的全部的感压元件200当中的各感压元件独立形成。第一电极1也可以在多个感压元件中连续形成。只要第一电极1以及稍后叙述的第二电极3中的至少一个按各感压元件独立形成即可。只要第一电极1和第二电极3之间的静电电容因外力(来自外部的按压力)发生变化，第一电极1的厚度就没有特别限定，通常为1～100μm，优选为10～50μm，例如若例示一个，则更优选30μm。

第一基板10是具有第一电极1的构件。第一基板10只要由能够支撑第一电极的材料构成即可。作为这样的材料，例如，可列举聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂(例如，聚丙烯树脂)、聚酯树脂(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂)、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚树脂等树脂材料(特别是聚合物材料)。

从触觉传感器的伸缩性的观点出发，第一基板10可以包括从具有伸缩性的材料例如由硅橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸橡胶、氟橡胶、表氯醇橡胶、聚氨酯橡胶等橡胶材料构成的组中选择的至少一种材料而构成。

第一基板10通常在构成触觉传感器单元的全部的感压元件间连续形成。在触觉传感器中，第一基板10可以在构成该触觉传感器的全部的触觉传感器单元之间连续形成，或者也可以按各触觉传感器单元独立形成。第一基板10的厚度只要能够支撑第一电极，就没有特别限定，通常为10～200μm，从触觉传感器的伸缩性的观点出发，优选为30～100μm，例如若例示一个，则更优选40μm。

第一基板10通常在构成各触觉传感器单元的全部的感压元件中连续形成。

电介质2只要至少具有“电介质”的性质，就可以由任何材质构成。例如，电介质2可以包含树脂材料、陶瓷材料以及/或者氧化金属材料等而构成。虽然终究仅是例示，但是电介质2可以包含从聚丙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂、Al₂O₃以及Ta2O₅等构成的组中选择的至少一种材料而构成。

电介质2可以具有刚性特性，或者也可以具有弹性特性。在本说明书中，刚性特性是指抵抗由外力引起的变形的特性。弹性特性是指，因外力而变形，若去除外力则返回为原来的形状的特性。

电介质2可以具有比导电性构件32(特别是突起部321)高的弹性模量，使得在外力施加时不会比导电性构件32(特别是突起部321)更为变形。例如，在导电性构件32(特别是突起部321)的弹性模量为约10⁴Pa～10⁸Pa的情况下，电介质2也可以具有比其高的弹性模量。同样地，电介质2也可以具有厚度比导电性构件32(特别是突起部321)的变形量的值薄的膜形态，使得在施加外力时不会比外力施加时导电性构件32(特别是突起部321)更为变形。电介质2也可以包括在所希望的频率带中具有比电容的阻抗高的电阻值的材料。

电介质2也可以在第一电极1中的与第二电极3对置的第一面1s上以层形状(层方式)形成。在图1A以及图1B中，电介质2如图3A所示那样在构成触觉传感器单元的全部的感压元件中连续形成，但也可以如图3B所示，按各感压元件独立形成。图3A以及图3B均是示出电介质的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

电介质2可以在构成触觉传感器单元的全部的感压元件当中的两个以上的感压元件间连续形成，也可以按各感压元件独立形成。在触觉传感器中，电介质2可以在构成该触觉传感器的全部的触觉传感器单元之间连续形成，或者也可以各触觉传感器单元独立形成。只要第一电极1和第二电极3之间的静电电容因外力(来自外部的按压力)发生变化，电介质2的厚度就没有特别限定，通常为0.1～50μm，优选为1～20μm，例如若例示一个，则更优选7.5μm。

第二电极3包含导电性构件32，该导电性构件32使第一面320与第一电极1以及电介质2侧对置而设置。导电性构件32可以在第一面320具有多个突起部321。例如，如图1B所示，突起部321具有从导电性构件32的基座部分朝着第一电极1突出的形态。换言之，导电性构件32具有从其基座部分朝着第一电极1的设置方向局部隆起的凹凸形态。导电性构件32的突起部321的个数通常为至少一个。设有两个以上突起部321，因此，导电性构件32可以具有多个突起部321。由于设有多个突起部321的方式，导电性构件32整体具有凹凸方式，该凹凸方式下的凸部相当于突起部321。

导电性构件32的突起部321可以具有锥形形状。具体地，导电性构件32的突起部321也可以具有其宽度尺寸朝着第一电极1逐渐减小的锥形形状(参照图1B)。如图1B所示，例如突起部321也可以整体具有圆锥台、四角锥台等锥台方式。

只要第一电极1和第二电极3之间的静电电容因外力(来自外部的按压力)而发生变化，突起部321的高度尺寸可以是任何尺寸。此外，多个突起部321也可以有规则地排列。此外，第一电极1和第二电极3之间的静电电容也只要因外力(来自外部的按压力)而变化，多个突起部321的间距尺寸就没有特别限制。

只要第一电极1和第二电极3之间的静电电容因外力(来自外部的按压力)发生变化，导电性构件32(特别是基座部分)的厚度就没有特别限定，通常为10～500μm，优选为50～200μm，例如若例示一个，则更优选150μm。

在图1A以及图1B中，导电性构件32按各感压元件独立形成，但也可以在构成触觉传感器单元的全部的感压元件当中的两个以上的感压元件中连续形成。例如，如图4所示，也可以在构成触觉传感器单元的四个感压元件当中的每两个感压元件中连续形成。从触觉传感器单元的简便的构造的观点出发，优选导电性构件32在构成触觉传感器单元的全部的感压元件中连续形成。图4是示出第二电极3(导电性构件32)的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

在图1A以及图1B中，导电性构件32以与触觉传感器单元100A同等的宽度形成，但不限于此，也可以在比触觉传感器单元100A更宽的区域中形成。详细地，例如，在包括多个触觉传感器单元100A的触觉传感器的俯视下，可以在该触觉传感器的整个面上连续形成导电性构件32。此时，在触觉传感器中，也可以产生导电性构件32和第一基材10直接接触的部分。

导电性构件32(特别是突起部321)可以具有弹性特性，或者也可以具有刚性特性。从触觉传感器的伸缩性的观点出发，优选导电性构件32(特别是突起部321)具有弹性特性。

在导电性构件32(特别是突起部321)具有弹性特性的情况下，该导电性构件32(特别是突起部321)相当于弹性电极构件，也可以称为伸缩性构件。只要弹性型导电性构件32具有“弹性特性(特别是“突起部321中的弹性特性”)”和“导电特性”这两种性质，就可以由任何材质构成。例如，弹性型导电性构件32(特别是突起部321)可以由树脂材料(特别是橡胶材料)以及分散在该树脂材料内的导电性填料构成的导电性树脂构成。优选的弹性型导电性构件32(特别是突起部321)由橡胶材料以及由分散在橡胶材料内的导电性填料构成的导电性橡胶构成。通过由导电性橡胶构成弹性型导电性构件32，能够有效地检测外力(按压力)，还能够表现出外力施加时的按压感。作为树脂材料，例如可以是从由苯乙烯系树脂、硅系树脂(例如，聚二甲基聚硅氧烷(PDMS))、丙烯酸系树脂、轮烷系树脂以及聚氨酯系树脂等构成的组中选择的至少一种树脂材料。作为橡胶材料，例如可以是从由硅橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸橡胶、氟橡胶、表氯醇橡胶、聚氨酯橡胶等构成的组中选择的至少一种橡胶材料。导电性填料可以包含从由Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)、C(碳)、ZnO(氧化锌)、In₂O₃(氧化铟(III))以及SnO₂(氧化锡(IV))构成的组中选择的至少一种材料而构成。此外，也可以代替导电性填料而使用导电层或除了使用导电性填料还使用导电层。具体地，可以是通过导电性油墨的涂敷等在树脂构造体(特别是橡胶构造材)的表面上设置导电层而成的导电性构件32。在导电性构件32具有突起部321的情况下，导电性构件32以包含突起部321的概念使用。

弹性型导电性构件32的弹性模量、特别是具有弹性的突起部321的弹性模量可以为约10⁴～10⁸Pa，使得突起部321通过施加至触觉传感器的通常的按压力(例如约1N～10N的按压力)而逐渐变形。该弹性模量能够通过变更导电性填料和树脂材料(橡胶材料)的相对比例来调整。此外，导电性构件32的电阻率可以在所希望的频率带中充分小于电容的阻抗。此外，该电阻率也能够通过变更导电性填料和树脂材料(橡胶材料)的相对比例来调整。

通过具有弹性的突起部321具有锥形形状，突起部321适当地弹性变形，因此，适当地带来突起部321和电介质2的接触区域的增加。

在导电性构件32(特别是突起部321)具有刚性特性的情况下，该导电性构件32(特别是突起部321)可以相当于刚性电极构件。只要刚性型导电性构件32具有“刚性特性(特别是“突起部321中的刚性特性”)”和“导电特性”这两种性质，就可以由任何材质构成。刚性型导电性构件32(特别是突起部321)例如只要具有即使通过对触觉传感器施加的通常的按压力(例如约1N～10N的按压力)也不会变形那样的约超10⁸Pa，特别是10⁸Pa超10¹¹Pa以下的弹性模量即可，例如若例示一个，则为约5×10⁸Pa的弹性模量。关于“导电特性”，导电性构件32(特别是突起部321)只要在所希望的频率带中具有充分小于电容的阻抗的电阻率即可。

刚性型导电性构件32(特别是突起部321)例如可以由金属体构成，可以由玻璃体以及形成于其表面的导电层以及/或者分散于其中的导电性填料构成，或者也可以由树脂体以及形成于其表面的导电层以及/或者分散于该树脂体内的导电性填料构成。金属体是由金属构成的电极构件，即导电性构件32(特别是突起部321)实质上由金属构成即可。金属体例如包括从由Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)、C(碳)、ZnO(氧化锌)、In₂O₃(氧化铟(III))以及SnO₂(氧化锡(IV))构成的组中选择的至少一种金属而构成。玻璃体只要具有氧化硅的网眼状构造，就没有特别限定，例如可以包含从由石英玻璃、钠钙玻璃、硼硅酸玻璃、铅玻璃等构成的组中选择的至少一种玻璃材料而构成。树脂体可以包含从由苯乙烯系树脂、硅系树脂(例如，聚二甲基聚硅氧烷(PDMS))、丙烯酸系树脂、轮烷系树脂以及聚氨酯系树脂等构成的组中选择的至少一种树脂材料而构成。玻璃体以及树脂体的导电层可以是使从与可以构成金属体的金属同样的金属的组中选择的至少一种金属蒸镀而成的层，或者也可以是通过导电性油墨的涂敷等形成的层。玻璃体以及树脂体的导电性填料可以包含从与可以构成金属体的金属同样的金属的组中选择的至少一种金属而构成。

例如，在刚性型导电性构件32(特别是突起部321)由金属体构成的情况下，或者由玻璃体以及导电层以及/或者导电性填料构成的情况下，其弹性模量通常在上述范围内。另外，例如，在刚性型导电性构件32(特别是突起部321)由树脂体以及导电层以及/或者导电性填料构成的情况下，其弹性模量能够通过对构成树脂体的树脂材料的聚合度以及化学构造的设计、该树脂材料和导电性填料的相对比例进行变更来调整。

另外，例如，在刚性型导电性构件32(特别是突起部321)由金属体构成的情况下，或者由玻璃体或者树脂体以及导电层构成的情况下，其电阻率通常在所希望的频率带中具有充分小于电容的阻抗的电阻率。另外，例如，在刚性型导电性构件32(特别是突起部321)由玻璃体或者树脂体以及导电性填料构成的情况下，其电阻率能够通过变更构成玻璃体的玻璃材料或者构成树脂体的树脂材料和导电性填料的相对比例来调整。

本实施方式的触觉传感器单元100A在第一电极1(特别是电介质2)和第二电极3(导电性构件32)之间具有隔离物4，但并非必须具有隔离物4。从剪切力的检测精度的进一步提高的观点出发，触觉传感器单元优选具有隔离物4。本实施方式的触觉传感器单元100A在电介质2上具有隔离物4，但也可以在电介质2以外的其他的构件(例如，第一电极1、第一基材10)上具有隔离物4。另外，例如，如上所述，在导电性构件32在比触觉传感器单元100A宽的区域中形成的情况下，隔离物4只要能够通过与导电性构件32的接触确保空隙部31，则也可以形成在其它构件中。从在向曲面贴附触觉传感器时避免电介质2和第二电极3的接触的观点出发，本实施方式的触觉传感器单元100A优选具有隔离物4。通过隔离物4，能够在电介质2和第二电极3之间确保空隙部(空气部)31。

在本实施方式中，作为构成隔离物的材料，能够使用从弹性体到刚体的材料。作为本实施方式中的隔离物的构成材料，优选使用具有0.006GPa以上的弹性模量的挠性材料，更优选0.006～650GPa的弹性模量，进一步优选使用具有0.1～5GPa的弹性模量的挠性材料。作为构成隔离物的优选的挠性材料，例如能够使用聚乙烯、聚丙烯、聚酯等。在隔离物的弹性模量为0.006GPa以上的情况下，由于按压时隔离物不会变形过大，因此能够有效地检测力矩，其结果是，剪切力的检测灵敏度进一步提高。在隔离物的弹性模量不足0.006GPa的情况下，如图5A所示，由于隔离物变形过大，因此剪切力的检测变得困难。

本实施方式的触觉传感器单元100A优选如图1A以及图1B所示在第二电极3和电介质2之间具有空隙部31，但不一定必须具有空隙部31。即，导电性构件32的突起部321的最顶部分也可以与电介质2接触。通过触觉传感器单元100A具有该空隙部31，即使在将触觉传感器贴附到曲面上时，也能够避免电介质2和第二电极3的接触，因此能够防止贴附引起的误探测。

在图1A以及图1B中，隔离物4如图5B所示那样配置于各感压元件200的两端部，但不限于此，例如，也可以配置于各感压元件200的中央部。图5B是示出隔离物4的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

只要隔离物4不影响第一电极1和第二电极3之间的电容变化，可以由所有的材料构成。隔离物4例如可以包含绝缘性树脂材料(聚酰亚胺树脂、聚酯树脂以及环氧树脂等绝缘性树脂材料)而构成。隔离物4可以形成为柱状(点状)，或者如图5B所示，也可以形成为该柱状在给定的方向上相连而成的壁状(板状)。

只要第一电极1和第二电极3之间的静电电容因外力(来自外部的按压力)而发生变化，隔离物4的厚度(高度)就没有特别限定，通常为10～500μm，优选为20～100μm，例如若例示一个，则更优选50μm。

如图1C所示，触觉传感器单元100A还可以在外力作用部300的最表面301侧具有覆盖材料(第二基板)50。覆盖材料50有助于剪切力的检测精度的进一步提高。在使用覆盖材料50的情况下，在各触觉传感器单元中，从剪切力的检测精度的进一步提高的观点出发，更优选，一个外力作用部300相对于该覆盖材料50固定，而不相对于构成该触觉传感器单元的全部的感压元件200固定。

覆盖材料50由能够将外力(来自外部的按压力)传递到第一电极1和第二电极3之间的材料构成即可。作为这样的材料，例如，可列举从由聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂(例如，聚丙烯树脂)、聚酯树脂(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂)、聚碳酸酯树脂，聚苯硫醚树脂等构成的组中选择的至少一种材料。

覆盖材料50的厚度只要能够将外力(来自外部的按压力)传递到第一电极1和第二电极3之间，就没有特别限定，通常为10～100μm，从感压元件对于三维曲面的紧贴性的观点出发，优选为30～50μm，例如若例示一个，则更优选40μm。

如图1A以及图1B所示，在第一电极1以及第二电极3双方按各感压元件200独立形成的情况下，电容变化的检测通常按各感压元件200，通过在从第一电极1引出的布线和从第二电极3引出的布线之间电连接的计测系统来进行。电容变化的检测可以采用自电容方式或者互电容方式中的任一种。或者，也可以作为其他方法，为了电容变化的检测而采用其他已知的方式。即，只要根据触觉传感器单元的用途等适宜地采用适当的方式即可。此外，根据触觉传感器单元的静电容量变化的负载的导出方法只要采用已知的任意方法即可。

触觉传感器单元可以与控制装置一起使用。该控制装置例如可以具有存储触觉传感器单元中的静电容量变化或导出的负载分布、或者向外部的PC等设备进行输出的功能。这种控制装置可以与触觉传感器单元分体设置，因此，例如触觉传感器单元也可以由外部的PC等运算处理装置控制。

(电容变化特性)

在本实施方式中，触觉传感器单元100A的外力作用部300侧成为触觉传感器单元的按压侧(外力施加侧)。例如，如图1B所示，如果以触觉传感器单元100A的“X侧”(图中的上侧)以及“Y侧”(图中的下侧)这样相互对置的侧部来说，则“X侧”成为按压侧(外力施加侧)。在该方式中，本实施方式的触觉传感器单元100A在“X侧”被施加外力，从而检测剪切力等。

例如，在第二电极3(特别是突起部321)具有弹性特性，并且电介质2具有刚性特性的情况下，若在X侧施加外力，则如图6A～图6C所示，具有弹性的突起部321减小其高度尺寸，并且逐渐增大宽度尺寸而变形。其结果，具有弹性的突起部321和电介质2的接触面积S增加，并且空隙部31以减小其厚度d的方式变形。

一方面，电容器的电容C〔pF〕以及施加在触觉传感器单元的负载F〔N〕分别用以下的表达式表示。

[表达式1]

[表达式2]

F＝E·eS

[式中，ε〔pF/m〕为电介质的介电常数，S〔m²〕为突起部321和电介质2的接触面积，d〔m〕为空隙部31的厚度，E〔Pa〕为杨氏模量，e为形变。]

另一方面，包含第一电极1、电介质2以及第二电极3(导电性构件32)的部分能够看作是电容器。在这种电容器中，在将包含突起部321和电介质2的接触区域的部分称为第一电容器部，将不包括该接触区域的部分称为第二电容器部时，第一电容器部的静电电容以及第二电容器部的静电电容分别示出图7A以及图7B所示那样的举动。详细地，如图7A所示，第一电容器部的静电电容随着所施加的负载F变大，电容C的增加率变小。如图7B所示，第二电容器部的静电电容随着所施加的负载F变大，电容C的增加率变大。因此，如图7C所示，该触觉传感器单元在低负载区域以及高负载区域中能够呈现高线性特性。具体地，在触觉传感器单元中，通过调整“第一电容器部”和“第二电容器部”的比例，来调整低负载区域以及高负载区域中的灵敏度，实现触觉传感器单元的高线性特性。

另外，例如，在第二电极3(特别是突起部321)具有弹性特性，并且电介质2具有弹性特性的情况下，若在X侧施加外力，则如图8所示，电介质2以具有弹性的突起部321的至少一部分陷入电介质2的方式变形，且具有弹性的突起部也变形。其结果，具有弹性的突起部321和电介质2的接触面积S增加，空隙部31以减小其厚度d的方式变形。因此，即使在这种情况下，与上述同样，该触觉传感器单元也能够在低负载区域以及高负载区域中呈现高线性特性。

另外，例如，在第二电极3(特别是突起部321)具有刚性特性，并且电介质2具有弹性特性的情况下，若在X侧施加外力，则如图9A～图9B所示，电介质2以突起部321的一部分至少陷入电介质2的方式弹性变形。其结果，突起部321和电介质2的接触面积S增加，并且空隙部31以减小其厚度d的方式变形。因此，即使在这种情况下，与上述同样，该触觉传感器单元也能够在低负载区域以及高负载区域中呈现高线性特性。此时，第一电极1可以具有弹性特性或者刚性特性中的任何特性，但从线性特性的提高的观点出发，第一电极1也可以具有“弹性特性”，通过外力的施加，如图9C所示，电介质2以及第一电极1也可以弹性变形。

另外，例如，即使在第二电极3(特别是突起部321)具有刚性特性，且电介质2具有刚性特性的情况下，该触觉传感器单元也在本公开的范围内。但是，在该情况下，由于突起部321和电介质2的接触区域的面积S难以增加，因此关于电容变化特性，线性几乎不提高，但由于确认到由厚度d的减少引起的电容变化，因此能够以简便的构造检测剪切力。

<第二实施方式>

第二实施方式所涉及的触觉传感器单元100G除了具有以下的结构以外，与第一实施方式所涉及的触觉传感器单元100A相同。

如图10A所示，第二电极3(导电性构件32)在构成该触觉传感器单元的全部的感压元件200当中的两个以上的感压元件200中连续形成。图10A示出构成第二实施方式所涉及的触觉传感器的触觉传感器单元的示意性的剖视图。

由于第二电极3(导电性构件32)在两个以上的感压元件200中连续形成，因此不需要按各感压元件200从第二电极3引出布线(未图示)。因此，能够减少布线的数量，能够将计测系统设为简便的构造。在图10A中，如图4所示，第二电极3(导电性构件32)在构成触觉传感器单元的四个感压元件当中的每两个感压元件中连续形成。

在本实施方式中，如图10B所示，第一电极1按构成该触觉传感器单元的全部的感压元件200当中的各感压元件独立形成。图10B是示出第二实施方式中的第一电极1的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

在本实施方式中，如图10A所示，电介质2按构成该触觉传感器单元的全部的感压元件200当中的各感压元件独立形成，但也可以如图1B所示，在两个以上的感压元件200中连续形成。

本实施方式的触觉传感器单元的电容变化特性与第一实施方式的触觉传感器单元的电容变化特性相同。

<第三实施方式>

第三实施方式所涉及的触觉传感器单元100H除了具有以下的结构以外，与第二实施方式所涉及的触觉传感器单元100G相同。

如图11A以及图11B所示，第一电极1不仅按构成该触觉传感器单元的全部的感压元件200当中的各感压元件独立形成，而且在各感压元件中，每两个分离而形成。图11A示出构成第三实施方式所涉及的触觉传感器的触觉传感器单元的示意性的剖视图。图11B是示出第三实施方式中的第一电极1的形成方式(俯视形状)的一个例子的示意性的俯视图。

在本实施方式中，由于第一电极1在各感压元件中每两个分离而形成，因此在各感压元件中，通过从该两个第一电极1分别引出布线(未图示)，从而不需要从第二电极3(导电性构件32)引出布线(未图示)。在各感压元件中从该两个第一电极1分别引出布线的构造由于以与在各感压元件中从一个第一电极1引出布线的构造同等的作业效率来实现，因此是简便的构造。因此，本实施方式与第二实施方式相比，不需要从第二电极3(导电性构件32)引出布线(未图示)，从而能够将计测系统设为简便的构造。

本实施方式的触觉传感器单元的电容变化特性与第一实施方式的触觉传感器单元的电容变化特性相同。

在上述第一实施方式～第三实施方式中，触觉传感器单元具有每个该触觉传感器单元包括一个外力作用部的单个方式，但也可以包括两个以上的外力作用部。即，触觉传感器单元可以具有包括两个以上的外力作用部的多个方式。具有多个方式的触觉传感器单元中的外力作用部的数量可以是两个以上，例如2～10个。

在触觉传感器单元具有多个方式的情况下，在两个以上的外力作用部当中的各外力作用部在与该各外力作用部重叠的多个感压元件之间，只要具有单个方式的触觉传感器单元中的所述一个外力作用部和多个感压元件之间的重叠配置关系即可。多个方式的触觉传感器单元中的外力作用部以及感压元件分别与单个方式的触觉传感器单元中的外力作用部以及感压元件相同。

例如，两个以上的外力作用部当中的各外力作用部只要横跨在多个感压元件上而配置即可。详细地，只要两个以上的外力作用部当中的各外力作用部配置为在俯视下与多个感压元件各自的至少一部分重叠即可。

另外，例如，优选两个以上的外力作用部当中的各外力作用部在俯视下小于与该各外力作用部重叠的多个感压元件所占的整个区域的大小。

另外，例如，优选与两个以上的外力作用部当中的各外力作用部重叠的多个感压元件配置为在俯视下该多个感压元件所占的整个区域示出具有对称性的整个形状。此时，优选该各外力作用部配置为在俯视下该各外力作用部的中心与具有该对称性的整个形状的中心重叠。

另外，例如，优选两个以上的外力作用部当中的各外力作用部配置为在俯视下该各外力作用部的轮廓线通过与该各外力作用部重叠的多个感压元件各自的中心。

[触觉传感器单元的制造方法]

对本公开所涉及的触觉传感器单元的制造方法进行说明。图12A～图12D中示意性地示出了根据一个优选的方式的第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的制造方法的概略工序。以下，随时间的经过对第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的制造方法中的各工序进行说明，该各工序除了各构件的形状以及大小等不同以外，与第一实施方式所涉及的触觉传感器单元的制造方法中的各工序相同。

<第一电极的形成工序>

在第一基板10的单面上粘贴第一电极用片(例如，金属箔)，通过湿式蚀刻法形成第一电极1，得到图12A所示那样的中间体620。详细地，在第一电极用片表面上形成蚀剂层，在通过蚀刻液溶解以及除去露出部分之后，除去蚀剂层。粘贴可以通过以往在触觉传感器以及感压元件的领域中使用的电绝缘性的粘结剂来实现。

<电介质的形成工序>

在中间体620的第一电极1上形成电介质2，得到图12B所示那样的中间体630。详细地，例如在电沉积法中，使中间体620浸渍在电沉积涂料溶液中，将第一电极和溶液的浴槽作为电极来施加电压，通过使电沉积层析出，从而形成电介质。在电介质2按各感压元件独立形成的情况下，只要使用蚀剂层即可。

<隔离物的形成工序>

在中间体630的电介质侧形成隔离物4，得到图12C所示那样的中间体640。例如，对中间体630进行光蚀刻法。具体地，将隔离物用片粘贴到中间体630的电介质侧，通过对隔离物部分进行曝光，从而生成聚合物(例如聚酰亚胺)。之后，通过有机溶剂等溶解以及除去非曝光部分。在本工序中，粘贴也可以通过以往在触觉传感器以及感压元件的领域中使用的电绝缘性的粘结剂来实现。本工序是任意的工序。

<第二电极(导电性构件)的设置工序>

将作为第二电极的导电性构件32设置在中间体640的电介质2以及隔离物4上，得到图12D所示那样的中间体650。设置方法没有特别限定，例如，可简单列举进行载置的方法以及进行粘贴的方法。在本工序中，粘贴也可以通过以往在触觉传感器以及感压元件的领域中使用的电绝缘性的粘结剂来实现。

导电性构件32例如能够通过纳米压印技术、光刻技术以及显影/剥离技术制造。优选使用纳米压印技术。纳米压印技术是指将具有凹凸图案的模具压在被转印材料的树脂体上，将以纳米级形成在模具上的图案转印到树脂体上的技术。

<外力作用部的设置工序>

将外力作用部300设置在中间体650的导电性构件32上，得到图1B所示那样的触觉传感器单元100A。在本工序中，设置方法也没有特别限定，例如，可简单列举进行载置的方法以及进行粘贴的方法。在本工序中，粘贴也可以通过以往在触觉传感器以及感压元件的领域中使用的电绝缘性的粘结剂来实现。

[触觉传感器]

本公开的触觉传感器包括多个上述触觉传感器单元100(包含100A～100H)。从触感传感器的伸缩性的观点出发，优选该多个触觉传感器单元当中的相邻的触觉传感器单元通过伸缩性构件连接。连接相邻的触觉传感器单元的伸缩性构件可以是连接外力作用部300彼此的伸缩性构件，可以是连接第一基板10彼此的伸缩性构件，或者也可以是这两者。详细地，在构成本公开的触觉传感器的多个触觉传感器单元100中，从触感传感器的伸缩性的观点出发，优选为在相邻的触觉传感器单元之间，至少外力作用部300彼此通过伸缩性构件连接。从触感传感器的伸缩性的进一步提高的观点出发，在该多个触觉传感器单元100中，优选在相邻的触觉传感器单元之间，不仅是外力作用部300彼此而且是第一基板10彼此也通过伸缩性构件连接。

承担外力作用部300彼此的连接的伸缩性构件可以通过其构造表现出伸缩性，或者也可以通过其材质表现出伸缩性。即，外力作用部300的伸缩性构件可以是具有伸缩性构造的构件，或者也可以是由伸缩性材料构成的构件。

如图13A所示，具有承担外力作用部300彼此的连接的伸缩性构造的构件是弯曲构件300a，该弯曲构件300A一端与作为中心部的各外力作用部300的外周连接，并弯曲设置为沿着该中心部的外周延伸。该弯曲构件300a的另一端与相邻的触觉传感器单元中的外力作用部300的弯曲构件300a的另一端连接。在通过作为具有这种伸缩性构造的构件的弯曲构件300a连接多个外力作用部300的外力作用部网400中，通过弯曲构件300a的曲率的变化，表现出伸缩性，其结果是，在触觉传感器中表现出伸缩性。在作为伸缩性构件的弯曲构件300a中，通过在伸缩时曲率发生变化，触觉传感器变为伸缩自如。在本公开的触觉传感器中，若相邻的感压元件的外力作用部300通过弯曲构件(即螺旋布线)300a连接，则由于该弯曲构件300a在多方向上弯曲，因此外力作用部300不仅在上下左右方向而且在倾斜方向的拉伸也很强，外力作用部300的剥离强度进一步提高。图13A是通过弯曲构件连接多个外力作用部的外力作用部网的示意性的俯视图。在图13A中，外力作用部300的俯视形状为圆形。

弯曲构件300a只要能够耐受曲率变化，则可以由所有的材料构成。作为弯曲构件300a的构成材料的具体例，例如，可列举作为外力作用部300的构成材料而例示的同样的树脂材料(特别是聚合物材料)、以及作为第一基板10的构成材料而例示的同样的橡胶材料。

在外力作用部网400中，与一个外力作用部300连接的弯曲构件300a的数量只要根据触觉传感器单元的配置以及相邻的外力作用部300的数量来确定即可。

如图13B所示，由承担外力作用部300彼此的连接的伸缩性材料构成的构件是由弹性体材料构成的弹性片构件300b。通过该弹性片构件300b连接多个外力作用部300。在通过由作为这种伸缩性材料构成的构件的弹性片构件300b而连接多个外力作用部300的外力作用部片450中，通过弹性片构件300b的弹性特性，表现出伸缩性，其结果是，在触觉传感器中表现出伸缩性。通过作为伸缩性构件的弹性片构件300b伸缩，触觉传感器变为伸缩自如。图13B是通过弹性片构件连接多个外力作用部的外力作用部片的示意性的俯视图。

弹性片构件300b可以由具有弹性的所有的材料构成。作为弹性片构件300b的构成材料的具体例，例如，可列举作为第一基板10的构成材料而例示的同样的橡胶材料。

承担外力作用部300彼此的连接的伸缩性构件优选为具有伸缩性构造的构件，即弯曲构件300a。若向通过弯曲构件300a连接的外力作用部300施加剪切力，则进一步的旋转力作用在外力作用部300上，利用该旋转力，在感压元件200中检测静电电容的变化，进一步提高剪切力的检测精度。而且，进一步提高触觉传感器的伸缩性。

承担第一基板10彼此的连接的伸缩性构件也与承担外力作用部300彼此的连接的伸缩性构件同样地，可以通过其构造表现出伸缩性，或者也可以通过其材质表现出伸缩性。即，第一基板10的伸缩性构件可以是具有伸缩性构造的构件，或者也可以是由伸缩性材料构成的构件。

具有承担第一基板10彼此的连接的伸缩性构造的构件与具有承担外力作用部300彼此的连接的伸缩性构造的构件同样是弯曲构件。即，如图14所示，具有承担第一基板10彼此的连接的伸缩性构造的构件是弯曲构件1 0a，该弯曲部件10a一端与作为中心部的各第一基板10的外周连接，并弯曲设置为沿着该中心部的外周延伸。该弯曲构件10a的另一端与相邻的触觉传感器单元中的第一基板10的弯曲构件10a的另一端连接。在通过作为具有这种伸缩性构造的构件的弯曲构件10a连接多个第一基板10的第一基板网中，通过弯曲构件10a的曲率的变化表现出伸缩性，其结果是，在触觉传感器中表现出进一步的伸缩性。在作为伸缩性构件的弯曲构件10a中，通过伸缩时曲率发生变化，触觉传感器变为伸缩自如。图14是具有弯曲构件的第一基板的示意性的俯视图。

弯曲构件10a只要能够耐受曲率变化，则可以由所有的材料构成。作为弯曲构件10a的构成材料的具体例，例如，可列举作为第一基板10的构成材料而例示的同样的树脂材料(特别是聚合物材料)以及橡胶材料。

在第一基板网中，与一个第一基板10连接的弯曲构件10a的数量只要根据触觉传感器单元的配置以及相邻的第一基板10的数量确定即可。

如由承担外力作用部300彼此的连接的伸缩性材料构成的构件那样，由承担第一基板10彼此的连接的伸缩性材料构成的构件是由弹性体材料构成的弹性片构件。通过该弹性片构件，连接多个第一基板10。在通过由作为由这种伸缩性材料构成的构件的弹性片构件连接多个第一基板10的第一基板片中，通过弹性片构件的弹性特性，表现出伸缩性，其结果是，在触觉传感器中表现出进一步的伸缩性。通过作为伸缩性构件的弹性片构件进行伸缩，触觉传感器变为伸缩自如。

承担第一基板10彼此的连接的弹性片构件可以由具有弹性所有的材料构成。作为弹性片构件的构成材料的具体例，例如，可列举作为第一基板10的构成材料而例示的同样的橡胶材料。

承担第一基板10彼此的连接的伸缩性构件优选为具有伸缩性构造的构件，即弯曲构件10a。这是因为，通过使用弯曲构件10a作为承担第一基板10彼此的连接的伸缩性构件，并且使用弯曲构件300a作为承担外力作用部300彼此的连接的伸缩性构件，从而触觉传感器的伸缩性更进一步提高。

从触觉传感器的伸缩性的进一步提高的观点出发，优选第一基板10的伸缩性构件的伸缩性与外力作用部300的伸缩性构件的伸缩性为同等程度。第一基板10的伸缩性构件的伸缩性与外力作用部300的伸缩性构件的伸缩性为相同程度是指，在触觉传感器的伸缩时，第一基板10与外力作用部300的伸缩的程度近似。作为第一基板10的伸缩性构件的伸缩性与外力作用部300的伸缩性构件的伸缩性为相同程度的方式，可列举以下的方式。优选方式1以及方式2，更优选方式2。

方式1：第一基板10的伸缩性构件是弯曲构件10a，并且外力作用部300的伸缩性构件是弯曲构件300a的方式；

方式2：在方式1中，第一基板10的弯曲构件10a的构成材料和外力作用部300的弯曲构件300a的构成材料为相同种类的材料的方式；

方式3：第一基板10的伸缩性构件是弹性片构件，并且外力作用部300的伸缩性构件是弹性片构件300b的方式；

方式4：在方式3中，第一基板10的弹性片构件的构成材料和外力作用部300的弹性片构件300b的构成材料为相同种类的材料的方式。

在第一基板10彼此通过弯曲构件10a连接的情况下，优选在该弯曲构件10a上形成来自第一电极1的布线。通过这种结构，各感压元件的布线的引出变得容易。

例如，如图10B所示，在图14所示的第一基板10上，在第一电极1按构成触觉传感器单元的全部的感压元件200当中的各感压元件独立形成的情况下，在第一基板10的弯曲构件10a上形成布线，得到图15A所示的布线1a。图15A是示出在图14所示的第一基板上形成图10B所示的第一电极时从该第一电极引出的布线的一个例子的示意性的俯视图。

另外，例如，如图11B所示，在图14所示的第一基板10上，在第一电极1不仅按构成触觉传感器单元的全部的感压元件200当中的各感压元件独立形成，且在各感压元件中每两个分离而形成的情况下，在第一基板10的一个弯曲构件10a上形成两条布线，得到图15B所示的布线1a。图15B是示出在图14所示的第一基板上形成图11B所示的第一电极时从该第一电极引出的布线的一个例子的示意性的俯视图。

电介质2可以在构成触觉传感器的多个触觉传感器单元之间连续形成，或者也可以按各触觉传感器单元独立形成。在多个第一基板10通过弯曲构件10a连接，并且在第一基板10以及弯曲构件10a上分别形成第一电极1及其布线的情况下，例如，在电沉积法中，通过使用第一电极1及其布线和溶液的浴槽作为电极，能够在第一电极1及其布线上选择性地形成电介质2。布线上的电介质可以作为布线的绝缘覆盖层发挥功能。

第二电极3(导电性构件32)可以在构成触觉传感器的多个触觉传感器单元之间连续形成，或者也可以按各触觉传感器单元独立形成。从触觉传感器的简便的构造的观点出发，优选第二电极3(导电性构件32)在构成触觉传感器的全部的触觉传感器单元之间中连续形成。在第二电极3(导电性构件32)按构成触觉传感器的各触觉传感器单元独立形成的情况下，优选该第二电极3(导电性构件32)如外力作用部300通过弯曲构件300a连接而具有外力作用部网的方式的情况那样，通过由与该第二电极3(导电性构件32)同样的材料构成的弯曲构件连接。

图16A中示出了外力作用部300在触觉传感器单元之间通过弯曲构件连接而具有外力作用部网的方式，第一基板10在触觉传感器单元之间通过弯曲构件连接而具有第一基板网的方式，并且第二电极3(导电性构件32)在触觉传感器单元之间通过弯曲构件连接而具有第二电极网的方式的情况下的触觉传感器的示意性的立体图。图16A所示的触觉传感器500通过沿着其外周弯曲的弯曲构件连接作为中心部的触觉传感器单元部100。在此，连接触觉传感器单元部100的弯曲构件150包括外力作用部网的弯曲构件、第一基板网的弯曲构件以及连接第二电极3(导电性构件32)的弯曲构件，且可以通过电绝缘性的粘结剂进行一体化。电绝缘性的粘结剂可以是以往在触觉传感器以及感压元件的领域中使用的电绝缘性的粘结剂。弯曲构件150还可以包括电介质。

由于触觉传感器500伸缩性优异，因此如图16B所示，也能够适应人的手指以及机器人的手指以及臂等具有复杂的形状的物体。具体地，还能够适用于与人体紧贴的感测以及需要被容易地装配在手臂以外的关节、可动部上的可穿戴设备。

[触觉传感器的制造方法]

本公开的触觉传感器的制造方法除了以下特别记载的内容以外，与上述触觉传感器单元的制造方法相同。

作为第一基板10，使用可以形成所希望的数量(多个)的触觉传感器单元的程度的大小的第一基板用片，在其上形成第一电极1、电介质2、隔离物4等各构件，除去不需要部分。例如，在形成有各构件的第一基板用片中，通过激光切割切除多个触觉传感器单元部以及上述各构件的弯曲构件。由此，得到通过弯曲构件连接有多个触觉传感器单元的触觉传感器。

工业实用性

本公开的触觉传感器不限于典型的电子学设备的领域的范畴，也能够在机器人的领域、输入设备的领域、转向设备的领域、可穿戴设备的领域、医疗保健领域、医疗领域以及护理领域等中利用。

具体地，例如，本公开的触觉传感器能够作为对在工厂等中使用的机器人手以及机器人臂有用的触觉传感器来使用。具备本公开的触觉传感器的机器人手以及机器人臂能够对于不同形状以及重量的各种构造物以及人体不施加必要以上的力且不使其落下地抓持、搬运该构造物以及人体。

另外，例如，本公开的触觉传感器能够在游戏等输入装置中、画面嵌入型的十字键等中使用。

另外，例如，本公开的触觉传感器能够在方向盘等转向设备中探测手的手握压力以及滑动和它们的变化。由此，能够推断人的困倦以及感情等，感测人的状态(例如，驱动器的状态)。

附图标记说明

1：第一电极

1a：弯曲构件

2：电介质

3：第二电极

32：导电性构件

4：隔离物

10：第一基板

10a：弯曲构件

50：覆盖材料

100：100A：100B：100C：100D：100E：100F：100G：100H：触觉传感器单元

150：连接触觉传感器单元部的弯曲构件

200：200a：200b：200c：200d：感压元件

300：外力作用部

500：触觉传感器。

Claims (20)

1.一种触觉传感器单元，包括多个感压元件以及横跨在该多个感压元件上而配置的外力作用部，

所述多个感压元件具有：

第一基板，具有第一电极；

第二电极，与所述第一电极对置配置；以及

电介质，配置在所述第一电极和所述第二电极之间，

通过向所述外力作用部施加剪切力，在至少一部分的感压元件中，电极间的静电电容发生变化。

2.根据权利要求1所述的触觉传感器单元，其中，

所述外力作用部配置为在俯视下与所述多个感压元件各自的至少一部分重叠。

3.根据权利要求1或2所述的触觉传感器单元，其中，

所述外力作用部在俯视下小于所述多个感压元件所占的整个区域的大小。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的触觉传感器单元，其中，

所述多个感压元件配置为在俯视下该多个感压元件所占的整个区域示出具有对称性的整个形状，

所述外力作用部配置为在俯视下该外力作用部的中心与具有所述对称性的整个形状的中心重叠。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的触觉传感器单元，其中，

所述外力作用部配置为在俯视下该外力作用部的轮廓线通过所述多个感压元件各自的中心。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的触觉传感器单元，其中，

所述多个感压元件在所述第一电极和所述第二电极之间还具有隔离物，

该隔离物具有0.006～650GPa的弹性模量。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的触觉传感器单元，其中，

所述多个感压元件为3个以上的所述感压元件。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的触觉传感器单元，其中，

所述外力作用部具有在剖面观察下其宽度尺寸朝着最表面逐渐减小的倒角形状。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的触觉传感器单元，其中，

所述第二电极在与所述第一电极对置的第一面上具有多个突起部，

所述第二电极是由导电性橡胶构成的导电性构件。

10.一种触觉传感器，具有多个权利要求1至9中的任一项所述的触觉传感器单元。

11.根据权利要求10所述的触觉传感器，其中，

所述多个触觉传感器单元当中的相邻的触觉传感器单元通过伸缩性构件连接。

12.根据权利要求10或11所述的触觉传感器，其中，

在所述多个触觉传感器单元中，在相邻的触觉传感器单元之间，所述外力作用部彼此通过伸缩性构件连接。

13.根据权利要求12所述的触觉传感器，其中，

连接所述外力作用部的伸缩性构件是具有伸缩性构造的构件，或者是由伸缩性材料构成的构件。

14.根据权利要求13所述的触觉传感器，其中，

具有所述伸缩性构造的构件是弯曲构件，该弯曲构件的一端与作为中心部的各外力作用部的外周连接，并弯曲设置为沿着该中心部的外周延伸，

该弯曲构件的另一端与相邻的触觉传感器单元中的外力作用部的弯曲构件的另一端连接，

通过该弯曲构件的曲率的变化，在触觉传感器中表现出伸缩性。

15.根据权利要求13所述的触觉传感器，其中，

由所述伸缩性材料构成的构件是由弹性体材料构成的弹性片构件，通过该弹性片构件具有的弹性，在触觉传感器中表现出伸缩性。

16.根据权利要求10至15中的任一项所述的触觉传感器，其中，

在所述多个触觉传感器单元中，在相邻的触觉传感器单元之间，所述第一基板彼此通过伸缩性构件连接。

17.根据权利要求16所述的触觉传感器，其中，

连接所述第一基板的伸缩性构件是具有伸缩性构造的构件，或者是由伸缩性材料构成的构件。

18.根据权利要求17所述的触觉传感器，其中，

具有所述伸缩性构造的构件是弯曲构件，该弯曲构件的一端与作为中心部的各第一基板的外周连接，并弯曲设置为沿着该中心部的外周延伸，

该弯曲构件的另一端与相邻的触觉传感器单元中的第一基板的弯曲构件的另一端连接，

通过该弯曲构件的曲率的变化，在触觉传感器中表现出伸缩性。

19.根据权利要求17所述的触觉传感器，其中，

由所述伸缩性材料构成的构件由弹性体材料构成，通过该弹性体材料具有的弹性表现出伸缩性。

20.根据权利要求10至19中的任一项所述的触觉传感器，其中，

在所述多个触觉传感器单元中，在相邻的触觉传感器单元之间，所述外力作用部彼此以及第一基板彼此通过伸缩性构件连接，

所述第一基板的伸缩性构件的伸缩性与所述外力作用部的伸缩性构件的伸缩性为同等程度。