CN111829710B - 力觉传感器 - Google Patents

Abstract

本发明针对力觉传感器中机械不良状况提高了可靠性。力觉传感器(10)包括：主桥接电路，所述主桥接电路包含设置于应变体(11)的第一主面(11a)的第一应变计组，并且检测施加到应变体(11)的力中的特定方向的分量；副桥接电路，所述副桥接电路包含设置于应变体(11)的第二主面(11b)的第二应变计组，并且检测与该特定方向相同的方向的力的分量。

Description

力觉传感器

技术领域

本发明涉及力觉传感器。

背景技术

力学传感器被应用于产业的广泛领域中。在这样的力觉传感器中，使用应变计检测受力的应变体的应变，通过包含规定组合的应变计的桥接电路检测特定方向的力。应变体例如包括：受力的芯部、相对于芯部被固定的框架部、连接芯部和框架部的臂部、以及介于框架部和臂部之间的挠性件。例如，在专利文献1中公开了在一个主面配置有6组应变计的6轴力觉传感器。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本公开专利公报“特开2018-146309号公报”

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1所记载的6轴力觉传感器中，在任何一个应变计发生故障的情况下，包含故障应变计的桥接电路均不能正确地检测力。此外，在以上所述的6轴力觉传感器中，由于分别使用不同的桥接电路检测6个不同方向的力，因此难以通过比较不同的桥接电路的力的检测值来确定力觉传感器的故障。

本发明的一个实施方案的目的是针对力觉传感器中机械不良的状况提高可靠性。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明的一个实施方案所涉及的力觉传感器是检测施加在应变体上的力的特定方向的分量的力觉传感器，具有：主桥接电路，其包含设置于所述应变体的第一面的第一应变计组，并检测所述特定方向的分量；副桥接电路，其包含设置于与所述应变体的第一面为相反侧的第二面的第二应变计组，并检测施加于所述应变体的力的与所述特定方向相同的方向的分量。

发明的效果

根据本发明的一个实施方案，可以针对力觉传感器中的机械不良状况提高可靠性。

附图说明

图1是示意性示出本发明的实施方式所涉及的力觉传感器的第一主面侧的构成的俯视图。

图2是示意性示出本发明的实施方式所涉及的力觉传感器的第二主面侧的构成的俯视图。

图3是放大示出由图1所示的圆C1包围的部位的、示意性示出梁部的第一主面中的应变计的配置的第一实施例的图。

图4是放大示出由图2所示的圆C2包围的部位的、示意性示出梁部的第二主面中的应变计的配置的第一实施例的图。

图5是示出本发明的一个实施方式所涉及的力觉传感器执行的机械不良状况的判定处理的流程的一个实施例的流程图。

图6是示出本发明的一个实施方式所涉及的力觉传感器执行的输出信号的切换处理的流程的一个实施例的流程图。

图7是示意性示出梁部的第一主面中的应变计的配置的第二实施例的图。

图8是示意性示出梁部的第一主面中的应变计的配置的第三实施例的图。

图9是示意性示出梁部的第一主面中的应变计的配置的第四实施例的图。

图10是示意性示出本发明的其他实施方式所涉及的力觉传感器的应变体的立体图。

具体实施方式

实施方式1

参照图1～图4，说明本实施方式中的力觉传感器10(本发明的力觉传感器的一个实施例)。力觉传感器10是用于检测施加到应变体的力的特定方向的分量的力觉传感器。所谓特定的方向，是将相互正交的3轴作为x轴、y轴以及z轴，是x轴方向、y轴方向、z轴方向、绕x轴的方向、绕y轴的方向以及绕z轴的方向这6个方向(以下，也称为“6轴方向”)。此外，特定方向的分量由Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz表示。Fx表示在应变体中产生的力的x轴方向的分量，Fy表示该力的y轴方向的分量，Fz表示该力的z轴方向的分量。此外，Mx表示该力的绕x轴的力矩分量，My表示该力的绕y轴的力矩分量，Mz表示该力的绕z轴的力矩分量。

图1是示意性示出本发明的一个实施方式所涉及的力觉传感器的第一主面侧的构成的俯视图。图2是示意性示出本发明的一个实施方式所涉及的力觉传感器的第二主面侧的构成的俯视图。图3是放大示出由图1所示的圆C1包围的部位的、示意性示出梁部的第一主面中的应变计的配置的第一实施例的图。图4是放大示出由图2所示的圆C2包围的部位的、示意性示出梁部的第二主面中的应变计的配置的第一实施例的图。

另外，力觉传感器10是用于处理(例如矩阵运算等)下述的桥接电路的输出信号并且包括具有CPU(Central Processing Unit、中央处理单元)以及ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等存储部的处理部(未示出)。

应变体

力觉传感器10包括应变体11。更具体地说，应变体11的外形例如为圆形(另外，也可以是矩形、多边形)，具有第一主面(第一面)11a、作为其相反侧的面的第二主面(第二面)11b以及外侧面。在本实施方式中，例如，x方向和y方向是相互正交的方向。第一主面和第二主面中的每一个都平行于x-y平面。z方向是与x-y平面正交的方向。

在本实施方式中，应变体11具有位于中央的芯部12、存在于芯部12周围的作为边缘部的框架部13、连接芯部12和框架部13的梁部14。

在本实施方式中，芯部12是承受应检测的力的部分，也被称为受力部。在本实施方式中，框架部13是相对于搭载力觉传感器10的对象物相对地固定芯部12的位置的部分，也被称为固定部。芯部12和框架部13中的每一个都可以是受力部或固定部。

虽然不限定芯部12的形状，但在本实施方式中，其是底面大致为正方形的柱形(即，大致为四棱柱形状)。此外，虽然不限定框架部13的形状，但在本实施方式中，其是底面由大致圆形挖出大致正方形的形状的筒形。

从芯部12向框架部13放射状地设置梁部14。虽然不限定梁部14的数量，但在本实施方式中为4。更具体地说，四个梁部14以俯视呈交叉状(X字状、十字状)的方式在芯部12和框架部13的圆周方向上等间隔地(在中心O的圆周方向上每隔90°)配置。

梁部14包括臂部15和挠性件16。臂部15从芯部12放射状地朝向框架部13延伸。臂部15的端部与框架部13之间具有间隙，挠性件16介于该端部与框架部13之间。挠性件16在与臂部15的延伸方向交叉的方向上延伸，并与框架部13连接。由此，梁部14具有挠性件16介于框架部13和臂部15之间的构造，并且应变体11按照在芯部12和框架部13被视为刚体的情况下梁部14被视为弹性体来构成。

应变体11例如是通过使用NC(Numerical Control，数字控制)加工机在铝合金、合金钢、不锈钢等具有弹性的材料上形成贯通孔等而得到的。根据该方法，在应变体11中形成用于分别划分芯部12、框架部13和梁部14的空间(贯通部)。

如果对芯部12施加外力，则会在梁部14产生应力(发生诸如弯曲、剪切、扭转的应变)。例如，在梁部14的延伸方向和与其正交的方向上发生弯曲(挠曲)，在相对于梁部14的延伸方向成45°的方向上发生剪切，并且在梁部14的圆周方向上发生扭转。

应变计

力觉传感器10具有设置于应变体11的第一主面11a的第一应变计组。第一应变计组由多个应变计22构成。

应变计22例如通过使用具有可挠性的聚酰亚胺或环氧树脂膜来覆盖Cu(铜)-Ni(镍)基合金或Ni(镍)-Cr(铬)基合金的金属薄膜(金属箔等)的布线图案而构成。使用粘合剂将这样的应变计22粘贴在梁部14上。从当金属薄膜由于梁部14的应变而变形时的电阻变化中检知、检测应变。应变计22只要能够分开检测应变(弯曲、剪切等)即可，因此也可以不是金属薄膜而是使用半导体薄膜的半导体应变计。

如果使用溅射法或真空蒸镀法在(作为第一主面11a的一部分的)梁部14的第一主面上直接形成金属薄膜计，则可以不依赖于粘合而将应变计22配置在梁部14上。在这种情况下，可以有力地抑制应变计22设置时的位置偏移，充分提高应变体11中的力的分量的检测精度。

第一应变计组每个梁部14包括八个应变计22。以下，为了表示特定的位置，有时在应变计的符号“22”之后加上字母。

如图3所示，一个梁部14在臂部15上具有4个应变计22a、22b、22c、22d，在挠性件16上具有4个应变计22A、22B、22C、22D。

在臂部15中，应变计22a和应变计22c以及应变计22b和应变计22d分别配置在相对于梁部14的中心线a相互对称的位置处。应变计22a和应变计22b以及应变计22c和应变计22d分别在沿中心线a的方向上并排配置。

在挠性件16中，应变计22A和应变计22B以及应变计22C和应变计22D分别设置在相对于挠性件16的中心线b相互对称的位置处。应变计22A和应变计22D以及应变计22B和应变计22C分别在沿中心线b的方向上并排配置。

桥接电路

力觉传感器10包括主桥接电路，该主桥接电路包含上述第一应变计组并检测施加到应变体11的力的特定方向的分量。

更具体地，力觉传感器10包括第一桥接电路组，该第一桥接电路组检测z轴方向的力分量Fz、绕x轴的力矩分量Mx和绕y轴的力矩分量My。

第一桥接电路组是FzMxMy桥接电路组，其由配置在臂部15的第一主面11a上的四个应变计22a、22b、22c、22d构成。每个臂部15构成一个FzMxMy桥接电路。因此，第一桥接电路组由四个FzMxMy桥接电路构成。

FzMxMy桥接电路是检测z轴方向上的力分量Fz、绕x轴的力矩分量Mx和绕y轴的力矩分量My的第一桥接电路。一个FzMxMy桥接电路通过将应变计22a、22b的串联电路和应变计22c、22d的串联电路相对于桥接电路的输出并联连接而构成。

对应于分别由应变计22a、22b、22c、22d检测到的应变，构成FzMxMy桥接电路的应变计22a、22b、22c、22d的电阻值发生变化。然后，当FzMxMy桥接电路处于非平衡状态时，FzMxMy桥接电路的输出信号Vo发生变化。从配置于(作为第一主面11a的一部分的)梁部14的第一主面的四个FzMxMy桥接电路中的输出信号的组合，分别检测Fz、Mx和My。

力觉传感器10包括检测x轴方向的力分量Fx、y轴方向的力分量Fy和绕z轴的力矩分量Mz的第二桥接电路组。

第二桥接电路组是FxFyMz桥接电路组，其由配置于挠性件16的第一主面11a的四个应变计22A、22B、22C和22D构成。每个挠性件16构成一个FxFyMz桥接电路。因此，第二桥接电路组由四个FxFyMz桥接电路构成。

FxFyMz桥接电路是检测x轴方向的力分量Fx、y轴方向的力分量Fy和绕z轴的力矩分量Mz的第二桥接电路。一个FxFyMz桥接电路通过将应变计22A、22B的串联电路和应变计22C、22D的串联电路相对于桥接电路的输出并联连接而构成。

对应于分别由应变计22A、22B、22C、22D检测到的应变，构成FxFyMz桥接电路的应变计22A、22B、22C、22D的电阻值发生变化。然后，当FxFyMz桥接电路处于非平衡状态时，FxFyMz桥接电路的输出信号Vo发生变化。从配置于(作为第一主面11a的一部分的)梁部14的第一主面的四个FxFyMz桥接电路中的输出信号的组合中分别检测Fx、Fy和Mz。

以这种方式，从包含设置在应变体11的第一主面11a上的第一应变计组的主桥接电路，检测施加到应变体11的力的特定方向的分量Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz。该主桥接电路是属于第一桥接电路组或第二桥接电路组的桥接电路。

第二主面侧的构成

力觉传感器10包括副桥接电路，该副桥接电路包含设置于第二主面11b的第二应变计组，检测与施加到应变体11的力的所述特定方向相同的方向的分量。

第二应变计组由第二主面11b中的，在与第一主面11a中的应变计相同的位置处配置的多个应变计22构成。力觉传感器10包括第三桥接电路组，其检测z轴方向的力分量Fz、绕x轴的力矩分量Mx和绕y轴的力矩分量My。第三桥接电路组是FzMxMy桥接电路组，其由配置在臂部15的第二主面11b上的四个应变计22a、22b、22c、22d构成。每个臂部15构成一个FzMxMy桥接电路。因此，第三桥接电路组由四个FzMxMy桥接电路构成。

力觉传感器10包括第四桥接电路组，其检测x轴方向的力分量Fx、y轴方向的力分量Fy和绕z轴的力矩分量Mz。第四桥接电路组是FxFyMz桥接电路组，其由配置在挠性件16的第二主面11b上的四个应变计22A、22B、22C和22D构成。每个挠性件16构成一个FxFyMz桥接电路。因此，第四桥接电路组由四个FxFyMz桥接电路构成。

如图2及图4所示，位于第二主面11b上的第三桥接电路组的FzMxMy桥接电路及第4桥接电路组的FxFyMz桥接电路中的应变计22的配置与位于第一主面11a上的第一桥接电路组和第二桥接电路组中的应变计22的配置相同。

然后，对应于分别由配置在第二主面11b上的应变计22a、22b、22c、22d分别检测到的应变，配置于(作为第二主面11b的一部分的)梁部14的第二主面的四个FzMxMy桥接电路中的输出信号发生变化。从该组合中分别检测Fz、Mx和My。

另外，对应于分别由配置在第二主面11b上的应变计22A、22B、22C、22D分别检测到的应变，配置于(作为第二主面11b的一部分的)梁部14的第二主面的四个FxFyMz桥接电路中的输出信号发生变化。从该组合中分别检测Fx、Fy和Mz。

以这种方式，从包含设置在应变体11的第二主面11b上的第二应变计组的副桥接电路中，检测与施加到应变体11的力的特定方向相同的方向的分量Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz。该副桥接电路是属于第三桥接电路组或第四桥接电路组的桥接电路。

由上述说明可知，力觉传感器10被构成为：从配置于第一主面11a的应变计22和包含该应变计22的桥接电路中检测芯部12所涉及的外力的6轴方向的分量Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz。此外，力觉传感器10被构成为：从配置于第二主面11b的应变计22和包含该应变计22的桥接电路中，独立于所述第一主面11a侧的力分量的检测而检测芯部12所涉及的外力的6轴方向的分量Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz。

由于力觉传感器10具有上述构成，因此能够通过多个桥接电路独立地检测力的特定方向(上述6轴方向)的分量。因此，通过使用这些检测结果，能够针对力觉传感器中的机械不良状况提高可靠性。

此外，由于力觉传感器10包括梁部14的挠性件16，因此与具有的应变体不含该挠性件的力觉传感器相比，能够高精度地检测力的分量。

机械不良状况的判定处理的实施例

力觉传感器10还包括电路或处理器，其将由主桥接电路检测到的分量与由副桥接电路检测到的分量进行比较，以确定力觉传感器10中是否发生机械不良状况。

机械不良状况的实施例包括应变体11的塑性变形、应变计的劣化、应变计的剥离、以及桥接电路的布线的断线。例如，能够通过利用适当的阈值，在主桥接电路检测的分量与副桥接电路检测的分量的比较中执行该机械不良状况。例如，可以根据所采用的阈值适当地设定作为判定对象的机械不良状况的种类。此外，该判定的处理例如可以由上述CPU来执行。

图5是示出本发明的一个实施方式所涉及的力觉传感器执行所执行的机械不良状况的判定处理的流程的一个示例的流程图。在该处理例中，力觉传感器10通常将主桥接电路检测到的力的分量向外部输出。

在步骤S301中，CPU获取主桥接电路检测到的力的分量F1。

在步骤S302中，CPU获取副桥接电路检测到的力的分量F2。

在步骤S303中，CPU算出F1和F2的差与F1之比的绝对值(|1-|F2/F1||)。

在力觉传感器10中，在发生了应变体11的塑性变形等机械不良状况的情况下，主桥接电路的输出和副桥接电路的输出之间的差大于正常时的差(以下也称为“正常时的差”)。例如，将应变体11发生塑性变形时该差的阈值设定为0.05(正常时的差的±5％)。

在步骤S304中，CPU判断该差的比是否超过阈值0.05(上述差是否超过正常时的差的5％)。

在该差的比的绝对值超过阈值0.05的情况下，在步骤S305中，CPU分别将F1和F2与各自的基准值进行比较。该基准值是特定姿势等特定条件下的F1的值和F2的值。

在步骤S306中，CPU分别针对F1和F2求出与上述基准值的差，将F1、F2与规定的阈值(例如，基准值)的差为基准值的5％以上的电路判定为存在异常。例如，如果F1与其基准值之差大于阈值，则判定主桥接电路有异常。

在步骤S307中，CPU向外部发送故障检测信号，该故障检测信号通知存在被判定为存在异常的桥接电路。

根据这样的处理，基于在主桥接电路或副桥接电路中的至少一个的输出值发生了意外变动，来判定力觉传感器10是否存在机械不良状况。“存在机械不良状况”的判定结果被立即通知力觉传感器10的使用者。因此，力觉传感器10的可靠性进一步提高。

另外，在步骤S306中，在F1和F2与基准值的差均为5％以上的情况下，CPU判定主桥接电路和副桥接电路两者均存在异常，但在上述情况下，也有可能是应变体发生故障。因此，在步骤S307中，CPU可以将两桥接电路的异常和应变体故障中的一个或两个作为故障检测信号通知给外部。

输出切换处理的实施例

力觉传感器10还具有开关，该开关切换将主桥接电路检测出的分量作为特定方向的分量从力觉传感器10向外部输出和将副桥接电路检测出的分量作为该特定方向的分量向外部输出。图6是示出由本发明的一个实施方式所涉及的力觉传感器执行的输出信号的切换处理的流程的一个实施例的流程图。在该处理例中，力觉传感器10通常将主桥接电路检测出的力的分量输出到外部。

在图5的步骤S301至步骤S306中，CPU根据所取得的F1、F2来判定主桥接电路及副桥接电路中的哪一个存在异常。在未判定存在异常的情况下，CPU结束用于切换输出的处理。

在判定存在异常的情况下，在步骤S401中，CPU停止存在异常的桥接电路的输出，从判定为存在异常的桥接电路以外的桥接电路获得输出值。例如，在判定主桥接电路中存在异常的情况下，在步骤S401中，CPU停止主桥接电路的输出，采用副桥接电路的输出值。这样，在上述处理例中，CPU相当于开关，该开关将从力觉传感器10向外部的输出由存在异常的桥接电路的输出切换为不存在异常的桥接电路的输出。

根据这样的处理，通常即使在检测向外部的输出值的主桥接电路中产生机械不良状况，也能够将用于将检测结果输出到外部的桥接电路从主桥接电路切换到副桥接电路。由此，能够在适当的工作状态下进一步使用力觉传感器10。因此，即使在一个桥接电路发生故障之后，也可以进一步使用力觉传感器10。

应变计的配置和桥接电路的其他实施例

另外，在本实施方式中，应变计22的配置和桥接电路的构成并不限定于能够检测所希望的方向的力的范围。桥接电路可以根据应变计的配置适当地构成。应变计22的配置也可以是例如图7～图9所示的配置。

图7是示意性示出位于梁部的第一主面的应变计的配置的第二实施例的图。图8是示意性示出位于梁部的第一主面的应变计的配置的第三实施例的图。图9是示意示出位于梁部的第一主面的应变计的配置的第四实施例的图。

在上述第二实施例中，应变计22a和应变计22c以及应变计22b和应变计22d分别被配置在相对于梁部14的中心线a相互对称的位置处。应变计22a和应变计22b以及应变计22c和应变计22d在沿中心线a的方向上并排布置。

应变计22A、22B、22C、22D在沿中心线a的方向上布置在应变计22a、22c和应变计22b、22d之间。应变计22A和应变计22D以及应变计22B和应变计22C分别被配置在相对于中心线a相互对称的位置处。应变计22A和应变计22C被配置在与中心线a以45°的角度相交的第一轴线上，应变计22B和应变计22D被配置在与中心线a以45°的角度相交并且与所述第一轴线正交的第二轴线上。

在上述第三实施例中，应变计22a、22b、22c、22d被配置为与第二实施例的应变计22a、22b、22c、22d相同。应变计22A、22B、22C、22D，除了分别相对于中心线a配置在应变计22a、22b、22c、22d的外侧以外，与第二实施例相同，在第一轴线和第二轴线上如上所述地配置。在该第三实施例中，应变计22A、22D被配置为比应变计22a、22c更靠近芯部12侧，应变计22B、22C被配置为比应变计22b、22d的更靠近框架部13侧。

在上述第四实施例中，除了应变计22a、22b、22c、22d的配置不同以外，与前述第二实施例相同。应变计22a、22b、22c、22d并排布置在中心线b上。应变计22a、22c被配置在相对于中心线a更近的位置处，应变计22b、22d被配置在在相对于中心线a更远的位置处。更具体地，应变计22a、22c被配置在臂部15与挠性件16的连接部分处，应变计22b、22d被配置在挠性件16与框架部13的连接部处。

在上述第二实施例至第四实施例中，FzMxMy桥接电路和FxFyMz桥接电路由与图3和图4所示的上述第一实施例相同符号的应变计22的组合构成。

在本实施方式中，虽然说明了位于第一主面11a和第二主面11b的应变计22的配置以及桥接电路的构成是相同的，但是位于第一主面11a和第二主面11b的应变计22的配置以及桥接电路的构成也可以不相同。在这种情况下，在上述故障检测或切换的判定中，也可以将第一主面11a侧的主桥接电路的输出值与第二主面11b侧的副桥接电路的输出值的比较换算成力来执行。

在本实施方式中，在应变体11的第一主面11a和其相反侧的第二主面11b的每一个上配置上述应变计组。通过将预先连接有应变计的一体物(桥接形成计)粘附于梁部能够一次性设置应变计和桥接电路，从而形成预期的结构的桥接电路。从通过减少应变计的连接不良的发生来提高可靠性的观点出发，采用这样的桥接形成计是有利的。另外，从提高力觉传感器的制造中的作业性、提高生产性的观点出发也是有利的。

实施方式2

以下说明本发明的其他实施方式。另外，为了便于说明，对于与在上述实施方式中有所说明的部件具有相同功能的部件，对其附上相同的符号并且不重复进行说明。

在本实施方式中，对具有将3个梁部14配置为俯视的Y字形的应变体的力觉传感器进行说明。本实施方式除了应变体的形状不同以外，与上述实施方式1实质上相同。图10是示意性示出本发明的实施方式2所涉及的力觉传感器的应变体的立体图。

在本实施方式的力觉传感器10A中，芯部12的形状在本实施方式中是底面为大致六边形的柱形(即，大致六棱柱形状)。此外，在本实施方式中，框架部13的形状是底面从大致圆形挖出大致六边形的形状的筒形状。

应变体11A具有梁部14。梁部14的个数在本实施方式中为3。三个梁部14以俯视呈Y字形在芯部12和框架部13的圆周方向上等间隔地(在中心O的圆周方向上每隔120°)配置。芯部12的平面形状例如为圆形。与实施方式1相同，在各个梁部14的第一主面11a侧和第二主面11b侧分别配置应变计22，并且形成桥接电路。

在本实施方式中，从布置于(作为第一主面11a的一部分的)梁部14的第一主面的三个FzMxMy桥接电路的输出信号的组合中分别检测Fz、Mx和My。此外，从布置于(作为第一主面11a的一部分的)梁部14的第一主面的三个FxFyMz桥接电路的输出信号的组合中分别检测Fx、Fy和Mz。此外，从布置于(作为第二主面11b的一部分的)梁部14的第二主面的三个FzMxMy桥接电路的输出信号的组合中分别检测Fz、Mx和My。此外，从布置于(作为第二主面11b的一部分的)梁部14的第二主面的三个FxFyMz桥接电路的输出信号的组合分别检测Fx、Fy和Mz。

在本实施方式中，与实施方式1同样地执行故障检测或切换的判定。本实施方式也具有与实施方式1相同的效果。

通过软件实现的实施例

在上述实施方式中，用于塑性变形的判定或输出信号切换的判定的控制块，既可以通过形成于集成电路(IC芯片)等的逻辑电路(硬件)来实现，也可以通过软件来实现。

在后者的情况下，用于该判定的构成包括执行作为实现各功能的软件程序命令的计算机。该计算机例如包括一个或多个处理器，同时包括存储上述程序的计算机可读记录介质。然后，在上述计算机中，上述处理器通过从上述记录介质中读取上述程序并执行来实现执行该判定的目的。

例如可以使用CPU作为上述处理器。除了“非暂时性有形介质”(例如ROM等)以外，还可以使用磁带、磁盘、卡、半导体存储器、可编程逻辑电路等作为上述记录介质。另外，还可以具备展开上述程序的RAM等。另外，也可以通过能够传送该程序的任意传送介质(通信网络或放送波等)将上述程序提供给上述计算机。另外，本发明的一个实施方式也可以将上述程序通过电子传输而具体化并以嵌入在载波中的数据信号的形式来实现。

总结

本发明的实施方式1所涉及的力觉传感器是检测施加于应变体的力的特定方向的分量的力觉传感器，包括：主桥接电路，其包含设置于所述应变体的第一面的第一应变计组，并且检测所述特定方向的分量；副桥接电路，其包含设置于与所述应变体的第一面为相反侧的第二面的第二应变计组，并且检测施加于所述应变体的力的与所述特定方向相同的方向的分量。

根据上述结构，在力觉传感器中，能够通过多个桥接电路独立地检测力的特定方向的分量。因此，可以在力觉传感器中针对机械不良状况提高可靠性。

本发明的实施方式2中所涉及的力觉传感器还可以在上述实施方式1中进一步包括电路或处理器，该电路或处理器将所述主桥接电路检测的分量与所述副桥接电路检测的分量进行比较，并判定所述力觉传感器中是否产生机械不良状况。

根据上述构成，由于能够检测力觉传感器中的各种机械不良状况，从提高力觉传感器的可靠性的观点出发，可实现更好的效果。

本发明的实施方式3中所涉及的力觉传感器还可以在上述实施方式1或2中进一步包括开关，该开关切换将所述主桥接电路检测的分量作为所述特定方向的分量向外部输出或者将上述副桥接电路检测的分量作为所述特定方向的分量向外部输出。

根据上述构成，作为向外部输出的桥接电路，能够将检测力的分量的桥接电路从故障电路切换到正常电路。因此，即使在至少一个桥接电路发生故障后，也可以使用力觉传感器。

本发明的实施方式4中所涉及的力觉传感器在上述实施方式1～3中包括：第一桥接电路组，其将相互正交的3轴作为x轴、y轴以及z轴，检测z轴方向的力分量Fz、绕x轴的力矩分量Mx、以及绕y轴的力矩分量My的分量；以及第二桥接电路组，其用于检测x轴方向的力分量Fx、y轴方向的力分量Fy和绕z轴的力矩分量Mz；所述主桥接电路可以是属于第一桥接电路组或第二桥接电路组的桥接电路。

根据上述构成，能够检测6轴方向的力的分量。

本发明的实施方式5中所涉及的力觉传感器在上述实施方式1至4中的所述第一面可以是所述应变体的第一主面，所述第二面可以是在所述应变体中与所述第一主面为相反侧的第二主面。

根据上述构成，可以通过将具有配置在所希望的位置处的多个应变计的一体物粘附在应变体的主面上来配置应变计等。因此，从提高生产率的观点和降低布线连接不良的发生的观点出发，可实现更好的效果。

本发明的实施方式6中所涉及的力觉传感器在上述实施方式1至5中的所述应变体可以包括：受力的芯部、相对于所述芯部被固定的框架部；连接所述芯部和所述框架部的臂部；以及介于所述框架部和所述臂部之间的挠性件。

根据上述结构，与不具有挠性件的应变体相比，能够高精度地检测力的分量。

变形例

本发明不限于上述各种实施方式，在权利要求所示的范围内可以进行各种变更，将不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

例如，在上述实施方式中，对将本发明应用于6轴力觉传感器的情况进行了说明。本发明所涉及的力觉传感器并不限定于6轴力觉传感器，也能够应用于检测(测量)物体所受的力的大小或方向中的至少任一者的分量的力觉传感器(如果是检测惯性力，也称为加速度传感器或角速度传感器等运动传感器)。

另外，应变体只要具有可以达到该力觉传感器的预期目的的构造即可，例如，也可以不具有臂或挠性件。

此外，应变体的外形也不受限制。应变体的外形可以是圆形以外的形状，例如矩形或多边形。

另外，在上述实施方式中，将应变体的中央部作为芯部，将其周边的边缘部作为框架部。在根据本发明的力觉传感器中，也可以将边缘部作为芯部，中央部作为框架部。

另外，在上述实施方式中，在6轴力觉传感器的方式中，主桥接电路检测的力的分量的方向与副桥接电路检测的力的分量的方向实质上相同，但本发明不限于此。例如，在主桥接电路构成为检测在应变体中产生的应力的上述6个方向的分量的情况下，副桥接电路也可以构成为检测该6个方向中的3个方向的分量。从减轻力觉传感器所涉及的信息处理的负荷的观点出发，这样的结构是有利的。

另外，例如，主桥接电路中的应变计的配置和桥接电路的构成(应变计的组合)也可以与副桥接电路中不同。更具体地说，副桥接电路也可以属于由FzMxMy桥接电路和FxFyMz桥接电路以外的桥接电路构成的桥接电路组。在这种情况下，构成副桥接电路的应变计也根据副桥接电路所属的桥接电路组的构成配置于第二面。

另外，尽管在上述实施方式中，将第一应变计组的应变计配置于第一主面，将第二应变计组的应变计配置于第二主面，但应变计的配置不限定于此。例如，也可以将第一应变计组的应变计配置于梁部14的一个侧面，将第二应变计组的应变计配置于梁部14的另一侧面。

附图标记说明

10、10A 力觉传感器

11 应变体

11a 第一主面

11b 第二主面

12 芯部

13 框架部

14 梁部

15 臂部

16 挠性件

22 应变计。

Claims (7)

1.一种力觉传感器，所述力觉传感器检测施加于应变体的力的三个轴方向上的力分量以及绕三个轴的力矩分量，其特征在于，包括：

主桥接电路组，所述主桥接电路组由包含设置于所述应变体的第一面的第一应变计组的主桥接电路构成，并且检测由所述三个轴方向上的力分量以及绕所述三个轴的力矩分量组成的六个分量；

副桥接电路组，所述副桥接电路组由包含设置于与所述应变体的第一面为相反侧的第二面的第二应变计组的副桥接电路构成，并且检测所述六个分量中的三个分量。

2.根据权利要求1所述的力觉传感器，其中，所述力觉传感器还包括电路或处理器，所述电路或处理器针对检测共同分量的主桥接电路和副桥接电路将所述主桥接电路检测的分量与所述副桥接电路检测的分量进行比较，并且判定所述力觉传感器中是否发生机械不良状况。

3.根据权利要求2所述的力觉传感器，其中，所述电路或处理器通过将所述主桥接电路检测到的分量与所述副桥接电路检测到的分量之间的差相对于所述主桥接电路检测到的分量之比的绝对值与预定阈值进行比较，判定所述力觉传感器中是否发生机械不良状况。

4.根据权利要求1所述的力觉传感器，其中，所述力觉传感器还包括开关，所述开关切换针对检测共同分量的主桥接电路和副桥接电路将所述主桥接电路检测的分量作为所述共同分量向外部输出或者将所述副桥接电路检测的分量作为所述共同分量向外部输出。

5.根据权利要求1所述的力觉传感器，其中，力觉传感器包括：

第一桥接电路组，所述第一桥接电路组将相互正交的3轴作为x轴、y轴以及z轴，检测z轴方向的力分量Fz、绕x轴的力矩分量Mx、和绕y轴的力矩分量My；以及第二桥接电路组，所述第二桥接电路组检测x轴方向的力分量Fx、y轴方向的力分量Fy、和绕z轴的力矩分量Mz；

所述主桥接电路是属于所述第一桥接电路组或所述第二桥接电路组的桥接电路。

6.根据权利要求1所述的力觉传感器，其中，所述第一面是所述应变体的第一主面，所述第二面是在所述应变体中与所述第一主面为相反侧的第二主面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的力觉传感器，其中，所述应变体包括受力的芯部、相对于所述芯部被固定的框架部、连结所述芯部和所述框架部的臂部、以及介于所述框架部和所述臂部之间的挠性件。