CN116323120A - 传感器装置和机器人装置 - Google Patents

Abstract

[技术问题]提供一种能够检测剪切力分布的传感器装置和机器人装置。[解决方案]根据本技术的实施方式的传感器装置包括传感器部、隔离层和第一粘弹性体层。传感器部包括位于传感器部的前侧的第一压力传感器和位于传感器部的后侧的第二压力传感器，第一压力传感器与第二压力传感器彼此面对，传感器部基于在面内方向上由所述第一压力传感器检测压力的压力检测位置和在面内方向上由所述第二压力传感器检测压力的压力检测位置来检测在所述面内方向上施加的力。隔离层布置在第一压力传感器和第二压力传感器之间，隔离层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料通过施加到第一压力传感器的荷重而变形。所述第一粘弹性体层布置在所述第一压力传感器的前表面上，所述第一粘弹性体层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在所述面内方向上在所述压力传感器上可变形的。

Description

传感器装置和机器人装置

技术领域

本技术涉及检测剪切力的传感器装置和机器人装置。

背景技术

近年来，随着工作人口的减少，使用机器人的工作自动化已经在各种场景中被讨论。为了以高精度控制机器人手的行为，需要检测什么样的力作用在机器人手的表面上。因此，已知一种技术，该技术使用设置于机器人手的传感器来检测当用机器人手握持目标物体时对手掌造成的剪切力或滑动。

例如，专利文献1公开了一种传感器装置，其中，在两个压力检测器之间设置了因来自外部的荷重而变形的粘弹性体。所述传感器装置被配置为利用在由其中一个压力检测器检测到压力中心的压力中心位置与由另一个压力检测器检测到压力中心的压力中心位置之间的差来检测施加到粘弹性体的剪切力。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开第2009-34742号

发明内容

发明要解决的问题

例如，为了在很大程度上控制握持目标物体的机器人手的行为，最好检测作用在机器人手上的多轴力在哪个方向上施加在机器人手的握持表面的哪个部分。然而，当组合使用各自具有单一检测轴的多个元件来检测多轴力时，将难以避免使传感器装置在尺寸上更大。此外，在专利文献1中公开的传感器装置中，设置于两个压力检测器之间的粘弹性体由于受到剪切力的影响而变形。这导致无法检测上述握持表面上的剪切力的面内分布。

鉴于上述情况，本技术的目的是提供一种能够检测剪切力分布的传感器装置和机器人装置。

问题的解决方案

根据本技术实施方式的传感器装置包括传感器部、隔离层和第一粘弹性体层。

所述传感器部包括位于所述传感器部的前侧的第一压力传感器和位于所述传感部的后侧的第二压力传感器，所述第一压力传感器与所述第二压力传感器彼此面对，所述传感器部基于在面内方向上由所述第一压力传感器检测压力的压力检测位置和在所述面内方向上由所述第二压力传感器检测压力的压力检测位置来检测在所述面内方向上施加的力。

所述隔离层布置在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间，所述隔离层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料通过施加到所述第一压力传感器的荷重而变形。

所述第一粘弹性体层布置在所述第一压力传感器的前表面上，所述第一粘弹性体层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在所述面内方向上在所述第一压力传感器上可变形的。

所述第一粘弹性体层的厚度可以等于或小于所述隔离层的厚度。

所述第一粘弹性体层表现的硬度可以等于或低于所述隔离层表现的硬度。

所述第一粘弹性体层相对于所述传感器部的占有面积可以等于或小于所述隔离层相对于所述传感器部的占有面积。

所述第一压力传感器和所述第二压力传感器中的每一个可以包括传感器电极层、参考电极层和变形层，所述传感器电极层包括在所述面内方向上布置的多个电容元件，所述变形层布置在所述传感器电极层和所述参考电极层之间。

所述第一压力传感器中的所述多个电容元件中的电容元件可以以第一间距以矩阵形式布置在所述第一压力传感器中的所述传感器电极层的表面上。在这种情况下，所述第二压力传感器中的所述多个电容元件中的电容元件可以以第二间距以矩阵形式布置在所述第二压力传感器中的所述传感器电极层的表面上，所述第二间距大于所述第一间距。

所述第一粘弹性体层可以由比所述变形层更容易在所述面内方向上变形的粘弹性材料构成。

所述传感器装置可进一步包括防水性的保护构件，所述防水性的保护构件至少覆盖所述变形层的周围。

保护构件可以被配置为进一步覆盖所述隔离层的周围和/或所述第一粘弹性体层。

所述传感器装置可进一步包括第二粘弹性体层。所述第二粘弹性体层布置在所述第二压力传感器的后表面上，所述第二粘弹性体层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在所述面内方向上在所述第二压力传感器上可变形的。

所述第二粘弹性体层的厚度可以等于或小于所述第一粘弹性体的厚度。

所述隔离层或所述第一粘弹性体层中的至少一个可以包括多个柱部，每个柱部由间隙部形成并在垂直于所述面内方向的方向上延伸。

所述间隙部可以以槽的形式设置，所述槽在垂直于所述面内方向的方向上不贯穿所述隔离层或所述第一粘弹性体层。

所述间隙部可以以孔的形式设置，所述孔在垂直于所述面内方向的方向上贯穿所述隔离层或所述第一粘弹性体层。

传感器部可以进一步包括计算元件，所述计算元件基于在所述面内方向上由所述第一压力传感器检测压力的压力检测位置和在所述面内方向上由所述第二压力传感器检测压力的压力检测位置来计算在所述面内方向上施加的剪切力的分布。

所述计算元件可以被配置为基于在第一压力中心位置和第二压力中心位置之间在所述面内方向上引起的偏移量是否达到等于或大于指定值的值来确定是否存在剪切力，所述第一压力中心位置是由所述第一压力传感器检测到压力中心的位置，所述第二压力中心位置是由所述第二压力传感器检测到压力中心的位置。

根据本技术实施方式的机器人装置包括传感器装置。

所述传感器装置包括传感器部、隔离层和粘弹性体层。

所述传感器部包括位于所述传感器部的前侧的第一压力传感器和位于所述传感器部的后侧的第二压力传感器，所述第一压力传感器与所述第二压力传感器彼此面对，所述传感器部基于在面内方向上由所述第一压力传感器检测压力的压力检测位置和在所述面内方向上由所述第二压力传感器检测压力的压力检测位置来检测在所述面内方向上施加的力。

所述隔离层布置在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间，所述隔离层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料通过施加到所述第一压力传感器的荷重而变形。

所述第一粘弹性体层布置在所述第一压力传感器的前表面上，所述第一粘弹性体层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在所述面内方向上在所述第一压力传感器上可变形的。

附图说明

[图1]是包括根据本技术第一实施方式的传感器装置的机器人装置的主要部分的透视图。

[图2]是所述传感器装置的横截面侧视图。

[图3]是所述传感器装置的电极层的平面图。

[图4]是示出所述传感器装置的感测部的配置示例的主要部分的平面图。

[图5]是用于描述将荷重向着垂直方向的下侧施加到所述传感器部的状态的图。

[图6]是用于描述当将垂直方向的荷重施加到所述传感器部时在面内方向上向所述传感器部施加剪切力的状态的图。

[图7]是用于描述计算剪切力的处理过程的流程图。

[图8]是用于描述所述传感器部上的动作的示意性侧视图。

[图9]是用于描述不包括第一粘弹性体层的传感器装置上的动作的示意性侧视图。

[图10]是用于描述包括第一粘弹性体层的传感器装置上的动作的示意性侧视图。

[图11]是用于描述包括第一粘弹性体层的传感器装置上的动作的示意性侧视图。

[图12]是用于描述由所述传感器装置的计算元件执行的处理过程的示例的流程图。

[图13]示出了第一粘弹性体层的占有面积与最小荷重灵敏度之间的关系。

[图14]示意性地示出了第一粘弹性体层相对于所述传感器装置的隔离层的布置布局的示例。

[图15]示意性地示出了所述传感器装置的第一压力传感器的感测部与第二压力传感器的感测部之间的关系的示例。

[图16]是示出根据本技术第二实施方式的传感器装置的配置的横截面侧视图。

[图17]示出了从后侧观察的所述传感器装置的隔离层。

[图18]示出了所述传感器装置的隔离层的形状的示例。

[图19]示出了从后表面侧观察的所述传感器装置的隔离层，并且示出了柱部在平面图中的形状的各图案。

[图20]是示出根据本技术第三实施方式的传感器装置的配置的横截面侧视图。

[图21]是示出包括根据第一实施方式的传感器装置的机器人装置的配置的框图。

[图22]是用于描述由所述机器人装置的控制器执行的处理过程的图。

[图23]示出了施加到传感器装置的按压力与手部的握持力之间的关系。

[图24]是示出由所述机器人装置执行的握持目标物体的操作的处理过程的流程图。

[图25]是示出由机器人装置执行的移动目标物体的操作的处理过程的流程图。

[图26]是示出由机器人装置执行的释放目标物体的操作的处理过程的流程图。

[图27]是示出手部的各种配置示例的主要部分的侧视图。

[图28]示出了将本技术应用于2指型的平行板夹持器的示例。

[图29]是根据本技术第五实施方式的传感器装置的示意性透视图。

[图30]是平行于XY平面的示意性平面图，并且示出了对包括在所述传感器装置中的第一压力传感器和第二压力传感器中的每一个的检测区域进行划分的示例。

[图31]示意性地示出了作用在所述第一压力传感器的每个检测区域上的压力分布。

[图32]示意性地示出了作用在所述第一压力传感器的每个检测区域上的压力分布。

[图33]是用于描述在所述每个检测区域中检测到的剪切力的面内分布的图。

[图34]是示出计算在每个检测区域中检测到的剪切力的处理过程的流程图。

[图35]是示出计算在每个检测区域中检测到的剪切力的处理过程的流程图。

[图36]是用于描述用于测量传感器装置中的最小检测灵敏度的方法的图。

[图37]是根据第一实施方式的传感器装置的配置的变型例的横截面侧视图。

[图38]示出了包括保护构件的传感器装置的示意性横截面侧视图和示意性平面图。

[图39]是用于描述所述传感器装置的动作的示意性横截面侧视图。

[图40]是示出包括保护构件的传感器装置的另一配置示例的示意性横截面侧视图。

[图41]是示出包括保护构件的传感器装置的另一配置示例的示意性横截面侧视图。

[图42]是示出包括保护构件的传感器装置的另一配置示例的示意性横截面侧视图。

[图43]是各自示出包括保护构件的传感器装置的另一配置示例的一组示意性横截面侧视图和示意性平面图。

[图44]是示出压力传感器的另一配置示例的示意性横截面侧视图。

[图45]是包括保护构件的所述压力传感器的示意性横截面侧视图。

[图46]是示出包括保护构件的压力传感器的另一配置示例的示意性横截面侧视图。

[图47]是示出包括保护构件的压力传感器的另一配置示例的示意性横截面侧视图。

具体实施方式

下面将参考附图描述根据本技术的实施方式。

<第一实施方式>

图1是包括根据本技术第一实施方式的传感器装置20的机器人装置10的主要部分的透视图。如图1所示，机器人装置10包括臂部1、腕部2和手部3。

臂部1包括多个关节部1a，通过关节部1a的驱动，手部3可以移动到任意位置。腕部2可旋转地连接至臂部1，并且手部3可以通过腕部2的旋转而旋转。

手部3包括彼此面对的两个指部3a，通过驱动两个指部3a，可以将目标物体握持在两个指部3a之间。注意，在图1所示的示例中，手部3包括两个手指。然而，指部3a的数量可以适当地改变，例如三个或四个或更多。

传感器装置20分别设置在两个指部3a的彼此面对的表面上。传感器装置20包括压力检测表面，并且能够检测在垂直方向(Z轴方向)上施加到压力检测表面的力。此外，传感器装置20可以检测在压力检测表面的面内方向(X轴方向和Y轴方向)上施加的力。换言之，传感器装置20是能够检测与三轴方向相对应的力的三轴传感器。注意，稍后将参考例如图2等来描述传感器装置20的配置。

机器人装置10通过由控制装置(未示出)执行的控制来驱动。控制装置可以是机器人装置10中的专用设备，或者是通用设备。当控制装置是通用设备时，控制装置可以是例如个人计算机(PC)、蜂窝电话(包括智能手机)或网络中的服务器设备等。

控制装置包括例如控制器和存储器等。控制器例如是中央处理单元(CPU)，并基于存储在存储器中的程序控制机器人装置10的各个结构元件的驱动。通常，控制器获取关于由传感器装置20检测到的三轴方向上的力的信息，并基于该关于力的信息控制手部3的驱动，使得手部3以适当的握持力稳定地握持目标物体。

存储器包括其中存储由控制器执行的处理所需的各种程序和数据的非易失性存储器，以及用作控制器的工作区域的易失性存储器。各种程序可以从诸如半导体存储器等的便携式记录介质读取，或者可以从网络中的服务器设备下载。

[传感器装置]

图2是从侧面观察的传感器装置20的横截面图。图3是传感器装置20的电极层30的平面图。

在关于传感器装置20的每个图中，X轴方向和Y轴方向是与作为传感器装置20中的压力检测表面的感测表面平行的方向(以下也称为面内方向)，Z轴方向是垂直于感测表面的方向(以下也称为垂直方向)。注意，图2中的上侧对应于施加外力的前侧，而图2中的下侧对应于与前侧相对的后侧。

如图2和图3所示，传感器装置20整体在平面图中具有矩形的平板状的形状。注意，通常，如果根据布置传感器装置20的部位的形状适当地设置传感器装置20在平面图中的形状就足够了，并且传感器装置20在平面图中的形状没有特别限制。例如，传感器装置20在平面图中的形状可以是除矩形以外的多边形、圆形或椭圆形等。

传感器装置20包括传感器部21和隔离层23，传感器部21包括位于前侧的第一压力传感器22a和位于后侧的第二压力传感器22b，隔离层23布置在第一压力传感器22a和第二压力传感器22b之间。换言之，传感器装置20具有这样的结构，其中在垂直方向上从下层侧起，第二压力传感器22b、隔离层23和第一压力传感器22a按此顺序层叠。注意，在下面的描述中，当不特别区分两个压力传感器22a和22b时，它们均被简单地称为“压力传感器22”。

传感器装置20进一步包括设置在第一压力传感器22a的上侧(前表面侧)的粘弹性体层81(第一粘弹性体层)。如后所述，粘弹性体层81在根据外力变形的同时向传感器部21传递外力。

粘弹性体层81覆盖有表面层24。表面层24由任意柔性材料构成，诸如塑料膜、机织布、非织布、橡胶或皮革等。表面层24是当机器人装置10用指部3a握持目标物体时与目标物体接触的接触表面，并且用作在该握持操作期间受到从目标物体施加的荷重(握持力的反作用力)的压力检测表面。因此，有利的是，表面层24具有表面特性，该表面特性使得能够获得等于或大于表面层24与目标物体之间的指定摩擦力的摩擦力，以便稳定地握持目标物体。

(传感器部)

接着，对传感器部21进行详细说明。

传感器部21基于在面内方向上由第一压力传感器22a检测到压力中心的压力中心位置(压力检测位置)以及在面内方向上由第二压力传感器22b检测到压力中心的压力中心位置(压力检测位置)，检测在面内方向上施加到传感器装置20的力(剪切力Fs)。此外，传感器部21基于由第一压力传感器22a检测到的压力值，检测从垂直方向的上侧施加到传感器装置20的力(荷重Fz)。

注意，传感器部21可以基于由第一压力传感器22a检测到的压力值和由第二压力传感器22b检测到的压力值这两个值来检测从垂直方向的上侧施加到传感器装置20的力。换言之，通常，如果传感器部21被配置为基于由第一压力传感器22a和第二压力传感器22b之中的至少第一压力传感器22a检测到的压力值来检测从垂直方向的上侧施加的力就足够了。

第一压力传感器22a和第二压力传感器22b布置成在垂直方向上彼此面对。第一压力传感器22a具有这样的结构，其中在垂直方向上从下层侧起，传感器电极层30a、变形层27a和参考电极层25a按此顺序层叠，其中传感器电极层30a和变形层27a以粘合层(未示出)介于中间的方式层叠，并且变形层27a和参考电极层25a以粘合层(未示出)介于中间的方式层叠。

此外，第二压力传感器22b具有这样的结构，其中在垂直方向上从下层侧起，参考电极层25b、变形层27b和传感器电极层30b按此顺序层叠，其中参考电极层25b和变形层27b以粘合层(未示出)介于中间的方式层叠，并且变形层27b和传感器电极层30b以粘合层(未示出)介于中间的方式层叠。

从本文的描述中可以理解，第一压力传感器22a和第二压力传感器22b被布置为使得第二压力传感器22b的层排列在垂直方向上与第一压力传感器22的层排列相反。因此，第一压力传感器22a和第二压力传感器22b被配置为使得它们两者的传感器电极层30都布置在隔离层23侧。注意，第一压力传感器22a和第二压力传感器22b具有基本类似的构造，除了它们的层排列在垂直方向上相反这一点。注意，第一压力传感器22a和第二压力传感器22b可以被布置为使得它们的层排列在垂直方向上相同。

注意，在以下描述中，当不特别区分两个传感器电极层30a和30b时，它们各自被简单地称为“传感器电极层30”，而当不特别区分两个变形层27a和27b时，它们各自被简单称为“变形层27”。此外，当不特别区分两个参考电极层25a和25b时，它们各自被简单地称为“参考电极层25”。

传感器电极层30包括例如柔性印刷电路等。如图3所示，传感器电极层30包括在平面图中为矩形的主体36和从主体36向外延伸的延伸部37。注意，传感器电极层30在平面图中的形状不限于矩形，并且可以适当地改变。

计算元件70安装在延伸部37上，计算元件70基于关于由压力传感器22检测到的压力的信息来计算面内方向上的力。计算元件70通常是包括中央处理单元(CPU)的计算机，并且包括诸如IC芯片等的集成电路。计算元件70电连接至第一压力传感器22a和第二压力传感器22b中的每一个，并且计算元件70包括存储器，其存储用于基于在面内方向上由第一压力传感器22a和第二压力传感器22b中的每一个检测到压力的压力检测位置来执行计算面内方向上的剪切力分布的处理过程(稍后描述)的程序和各种参数。计算元件70与压力传感器22一起构成传感器部21的一部分。

传感器电极层30包括柔性的基材29和设置在基材29的前表面或基材29的内部的多个感测部28。

作为基材29的材料，例如可使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯或丙烯酸树脂等聚合物树脂。

感测部28在长度和宽度方向(长度：Y轴方向，宽度：X轴方向)上以指定间隔以矩阵形式规则地排列。在图3所示的示例中，感测部28的数量按5×5(长度×宽度)总共为25个。注意，感测部28的数量可以适当地改变。此外，传感器电极层30a和30b中的感测部28的数量可以彼此相同，也可以彼此不同。

感测部28包括电容元件，该电容元件可以作为电容的变化来检测与参考电极层25之间的距离的变化。例如，如图4所示，感测部28包括梳齿状的脉冲电极281和梳齿状的感测电极282。梳齿状的脉冲电极281和梳齿状的感测电极282被布置为使得脉冲电极281的梳齿和感测电极282的梳齿彼此面对，并且每个感测部28包括区域(节点区域)，在所述区域中，脉冲电极281和感测电极282中的一个的梳齿被各自放置于各自形成在脉冲电极281和感测电极282中的另一个的梳齿之间的空间中的对应空间中。每个脉冲电极281连接至在Y轴方向上延伸的布线部281a，并且每个感测电极281连接至在X轴方向上延伸的布线部282a。布线部281a在基材29的前表面上沿X轴方向排列，布线部282a在基材29的后表面上沿Y轴方向排列。每个感测电极282经由设置在基材29中的通孔283电连接至布线部282a。传感器电极层30可以包括接地线。接地线被设置于例如传感器电极层30的外周部分或者布线部281a和布线部282a并排布置的部分。

注意，感测部28的类型不限于上述示例，可以采用任何类型。例如，传感器电极层30可以是第一电极片和第二电极片的多层体，第一电极片具有沿X轴方向延伸的呈栅格形式的第一电极图案，第二电极片具有沿Y轴方向延伸的呈栅格形状的第二电极图案。在这种情况下，感测部28形成在第一电极图案和第二电极图案的交叉处。

参考电极层25是所谓的接地电极，并且连接至接地电位。参考电极层25是柔性的，并且具有例如约0.05μm至约0.5μm的厚度。作为参考电极层25的材料，例如可使用无机导电材料、有机导电材料或者包含无机导电材料和有机导电材料两者的导电材料。

无机导电材料的示例包括如铝、铜和银等金属，如不锈钢等合金，以及如氧化锌和氧化铟等金属氧化物。此外，有机导电材料的示例包括如炭黑和碳纤维等碳材料，以及如取代或未取代的聚苯胺和聚吡咯等导电性聚合物。参考电极层25可以由如不锈钢或铝等金属薄板、导电纤维、或导电非织造织物等构成。参考电极层25通过例如气相沉积、溅射、粘合或涂布等方法形成在塑料膜上。

包括在第二压力传感器22b中的参考电极层25经由支撑件40附接到机器人装置10的指部3a的表面。通常，支撑件40是诸如双面胶带等的粘合层。

变形层27布置在传感器电极层30和参考电极层25之间。变形层27具有例如约100μm至约1000μm的厚度。

变形层27是响应于外力可弹性变形的。当在垂直方向上将外力施加到传感器装置20时，变形层27响应于外力而弹性变形，并且参考电极层25更接近传感器电极层30。此时，感测部28中的脉冲电极281和感测电极282之间的电容发生变化。这使得感测部28能够将这种电容的变化检测为压力值。

变形层27的厚度例如大于100μm，且等于或小于1000μm。变形层27的基重例如等于或小于50mg/cm²。通过将变形层27的厚度和基重分别设置在该范围内，可以提高压力传感器22在垂直方向上的检测灵敏度。

变形层27的厚度的下限值没有特别限制，只要下限值大于100μm即可，并且该下限值可以是例如150μm或更大、200μm或更大、250μm或更大、或者300μm或更大。

此外，变形层27的厚度的上限值没有特别限制，只要该上限值等于或小于1000μm即可，并且该上限值可以是例如950μm或更大、900μm或更小、850μm或更小、或者800或更小。

变形层27可以包括例如包含柱结构的图案化结构。该图案化结构可以采用各种结构，诸如矩阵状结构、条纹状结构、网格状结构、放射状结构、几何学结构和螺旋状结构等。

(隔离层)

隔离层23经由粘合层(未示出)固定在第一压力传感器22a和第二压力传感器22b之间。隔离层23由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料经由表面层24和粘弹性体层81施加到第一压力传感器22a的荷重而变形。这种粘弹性材料的示例包括硅凝胶、聚氨酯凝胶、合成橡胶和泡沫等。隔离层23的厚度没有特别限制，例如在1000μm和5000μm之间，包括端点值。隔离层23的厚度例如根据粘弹性体层81的厚度等来设定。隔离层23的平面形状没有特别限制，典型地为矩形或圆形。

(粘弹性体层)

粘弹性体层81经由粘合层(未示出)布置在表面层24和第一压力传感器22a之间(第一压力传感器22的表面)。粘弹性体层81由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在面内方向上在第一压力传感器22a上可变形的。这种粘弹性材料的示例包括硅凝胶、聚氨酯凝胶、合成橡胶和泡沫。粘弹性体层81的厚度没有特别限制，例如在1000μm和5000μm之间，包括端点值。粘弹性体层81的厚度例如根据隔离层23的厚度等来设定。

如后所述，粘弹性体层81被设置为在面内方向上各个分离施加到表面层24的多轴力，并检测表面层24的面内的剪切力分布(也称为剪切分布或多点剪切)。因此，优选的是，粘弹性体层81由比第一压力传感器22a中包括的变形层27a更容易在面内方向上变形的粘弹性材料构成。下面描述由传感器部21执行的剪切力Fs的检测原理。

[由传感器部执行的剪切力Fs的检测原理]

图5作为模型表示了将荷重Fz向着垂直方向的下侧施加到传感器部21时的状态。图6作为模型图示了在垂直方向的荷重Fz施加到传感器部21的状态下在面内方向上将剪切力Fs施加到传感器部21时的状态。注意，在图5和图6中，检测到的压力的等高线由虚线圆圈表示。

如图5所示，当将荷重Fz向着垂直方向的下侧施加到传感器部21时，在面内方向上由第一压力传感器22a检测到压力中心的压力中心位置P与在面内方向上由第二压力传感器22b检测到压力中心的压力中心位置Q重合。注意，压力中心位置是指在面内方向上与检测到的压力分布中的最高压力相对应的位置。

另一方面，如图6所示，在将荷重Fz向着垂直方向的下侧施加到传感器部21的同时在面内方向上将剪切力Fs施加到传感器部21时，在面内方向上由第一压力传感器22a检测到压力中心的压力中心位置P与在面内方向上由第二压力传感器22b检测到压力中心的压力中心位置Q不重合。

隔离层23响应于在面内方向上施加的剪切力Fs而变形。此时，隔离层23产生与剪切力Fs相对应的剪切应力σ。这里，假设隔离层23的剪切模量为G，并且隔离层23的厚度为t。进一步假设由第一压力传感器22a检测到压力中心的压力中心位置P与由第二压力传感器22b检测到压力中心的压力中心位置Q之间的差(以下也称为坐标移动量)为d(＝t×tanθ)。在这种情况下，剪切应力σ(剪切力Fs)由下式(1)表示。

σ＝Fs＝G×d (1)

这里，在公式右侧隔离层23的剪切模量G已知。因此，当基于在面内方向上由第一压力传感器22a检测到压力中心的压力中心位置P与在面内方向上由第二压力传感器22b检测到压力中心的压力中心位置Q获取作为在面内方向上由第一压力传感器22a检测到压力中心的压力中心位置P与在面内方向上由第二压力传感器22b检测到压力中心的压力中心位置Q之间的差的坐标移动量d时，能够检测剪切应力Fs，即，面内方向上的力。

图7是用于描述计算剪切力的处理过程(F10)的流程图。该处理可以由例如计算元件70执行。

当向传感器部21施加荷重时，确定在第二压力传感器22b的多个感测部28(节点)中是否存在表现出等于或大于阈值的电容变化量的感测部28。当存在至少一个表现出等于或大于阈值的电容变化量的感测部28时(步骤101中的是)，基于来自第一压力传感器22a的输出和来自第二压力传感器22b的输出来计算压力中心位置的上限值(例如位置P)和压力中心位置的下限值(例如位置Q)(步骤102)。然后，基于从这些压力中心位置获得的坐标移动量，使用上述公式(1)计算剪切力(步骤103)。

[传感器装置上的动作]

作用在传感器装置20的感测表面上的力不限于单一的荷重Fz或单一的剪切力Fs。荷重Fz和剪切力Fs可以同时作用。然而，当仅使用传感器部21检测荷重Fz和剪切力Fs时，该荷重Fz与剪切力将不会被彼此分离。这导致难以检测面内方向上的剪切力分布。

作为示例，如图8所示，讨论了两个推压器Wa和Wb同时作用于传感器装置20的情况。荷重Fz被施加到每个推压器Wa以在垂直方向上施加到传感器部21，并且在任意方向(在所示示例中为接近推压器Wb的方向)上，剪切力Fs仅被施加到推压器中的一个推压器，即推压器Wa。响应于施加到推压器Wa的剪切力Fs，隔离层23在面内方向上变形。

这里，讨论了在没有粘弹性体层81的情况下推压器Wa和Wb直接作用在传感器部21上的情况。如图9所示，响应于作用在推压器Wa上的剪切力Fs，位于前侧的第一压力传感器22a容易与隔离层23一体移动。换言之，响应于隔离层23的变形，第一压力传感器22a在面内方向上在第二压力传感器22b上移动指定量(在所示示例中为X1)。

结果，剪切区域(位于推压器Wa正下方)中的坐标移动量X2a(对应于上述d)和非剪切区域(位于推压器Wb正下方)的坐标移动的量X2b(对应于上述d)彼此相等。换言之，尽管只有垂直荷重Fs作用在推压器Wb上，但错误地检测出剪切力Fs作用在推压器Wb上(参见图7中的步骤103)。如上所述，仅使用传感器部21难以对分别由推压器Wa和Wb施加的按压力进行分离。这导致难以检测在面内方向上的剪切力分布。

另一方面，本实施方式的传感器装置20包括第一压力传感器22a上方的粘弹性体层81。因此，由于作用在推压器Wa上的剪切力Fs而引起的第一压力传感器22a的移动可以变得更小。图10和图11示意性地示出了传感器装置20与推压器Wa和Wb之间的关系，其中图10示出了剪切力Fs施加到推压器Wa之前的状态，图11示出了剪切力Fs施加到推压器Wa之后的状态。

如图10所示，推压器Wa和Wb经由粘弹性体层81面对第一压力传感器22a。在此状态下，当如图11所示将剪切力Fs施加到推压器Wa时，粘弹性体层81和隔离层23分别在面内方向上变形。此时，第一压力传感器22a以与粘弹性体层81的变形量相对应的量发生变形。第一压力传感器22a的此变形局部发生，并且粘弹性体层81的在推压器Wb正下方区域中的变形被抑制。此外，第一压力传感器22a随着粘弹性体层81的变形而变形。因此，与没有粘弹性体层81的情况(图8)相比，第一压力传感器22a在面内方向上的移动量X1较小。

结果，隔离层23在面内方向上的变形在推压器Wa的检测区域中也较大，在推压器Wb的检测区域中也较小。因此，使得非剪切区域中的坐标移动量X2b小于剪切区域中的坐标移动量X20a。这导致能够对分别由推压器Wa和Wb施加的按压力进行分离。因此，可以检测作用在传感器部21上的剪切力的面内分布。

图12是用于描述由本实施方式的传感器装置20的计算元件70执行的处理过程(F20)的示例的流程图。

当荷重施加到传感器装置20时，计算元件70确定在位于下层侧的第二压力传感器22b的多个感测部28(节点)中是否存在表现出等于或大于阈值的电容变化量的感测部28。当存在至少一个表现出等于或大于阈值的电容变化量的感测部28时(步骤201中的是)，计算元件70基于来自第一压力传感器22a的输出和来自第二压力传感器22b的输出来计算压力中心位置的上限值(例如位置P)和压力中心位置的下限值(例如位置Q)(步骤202)。到目前为止的这些处理与参考图7描述的处理过程相似。

随后，计算元件70确定按压力的坐标移动量是否等于或大于指定值(步骤203)。如上所述，坐标移动量对应于上文所述的由第一压力传感器22a检测到压力中心的压力中心位置P与由第二压力传感器22b检测到压力中心的压力中心位置Q之间的差d。当坐标移动量等于或大于指定值时(步骤203中的“是”)，计算元件70确定在感测表面上产生了显著的剪切力(或滑动)，并使用上述公式(1)计算剪切力(步骤204)。

而另一方面，当坐标移动量小于指定值时(步骤203中的“否”)，计算元件70确定在感测表面上没有产生显著的剪切力(步骤205)。在这种情况下，计算元件70存储上层侧的第一压力传感器22a检测到压力中心处的压力中心位置P的初始值(步骤206)。通过以指定周期重复执行上述过程来检测施加到传感器装置2的按压力的时间变化。

步骤203中的指定值可以根据例如隔离层23和粘弹性体层81的厚度或面积、或粘弹性度等物理性质值、第一压力传感器22a的易变形性、或者每个压力传感器22a和22b中的感测部28的排列节距，来任意设置。优选的是，上述指定值例如被设置为如下值，该值可用于确定不会通过由推压器Wa施加的剪切力在推压器Wb的检测点处实际产生剪切力。

计算元件70向机器人装置10的控制器输出在步骤204中计算的剪切力的计算值或在步骤206中存储的压力中心位置P的初始值。控制机器人装置10的臂部1、腕部2和手部3的驱动。

根据本实施方式，基于隔离层23的变形量检测剪切的存在，并且基于粘弹性体81的变形量来检测每个按压部分中的剪切灵敏度。这导致能够检测感测表面上的剪切力分布。如上所述，通过增加确定剪切的存在的过程(步骤203)，可以单独确定是否有显著的剪切力作用在每个按压点处。这使得可以适当地确定作用在该按压点上的力是剪切力还是垂直荷重，从而以更高的精度检测剪切力分布。

也可以参照隔离层23和粘弹性体层81的各个按压点处的变形量的比(相互干扰)作为用于评估剪切力分布的指标。例如，在图11中，假设每个推压器Wa和Wb的接触表面的直径为6mm，推压器Wa与Wb的中心之间的距离为12mm，垂直荷重Fz的大小为5N，推压器Wa的移动量为3mm。在表1中示出了针对每个按压点测量上层的第一压力传感器22a的坐标移动量X1以及第一压力传感器22a与第二压力传感器22b之间的压力中心位置的差X2的结果。

这里，表1中给出了使用图12所示的处理程序(F20)计算X1和X2大小的示例。注意，表1中给出的结果仅仅是示例，它们的不同取决于，例如，隔离层23和粘弹性体层81中每一层的厚度或物理财产，或每个压力传感器中的节点间距(感测部28的排列间距)。

[表1]

坐标移动量X1对应于粘弹性体层81的面内变形量，差X2对应于隔离层23的面内变形量。这里，针对X1和X2中的每一个，作为相互干扰计算Wb/Wa的比率，结果，对于X1获得约5％，对于X2获得约62％。换言之，结果表明，由于粘弹性体层81的存在，各个按压点(Wa和Wb)之间的按压力的相互干扰得到缓和，并且该缓和效果还导致隔离层23中各个按压点之间的按压力的相互干扰得到缓和。

如果X2的相互干扰表现出较小的值，则可获得与剪切力分布相关的较高检测分辨率。例如，X2的相互干扰优选为65％或更小，更优选为50％或更小，最优选为10％或更小。因此，当使用该相互干扰作为评估指标来选择隔离层23和粘弹性体层81的厚度或面积或物理性质时，这使得可以将剪切力分布的分辨率设置为期望值。此外，可以使用该相互干扰作为控制指示符来设置处理过程F20的步骤203(图12)中的指定值。

[隔离层与粘弹性体层之间的关系及其他]

粘弹性体层81的厚度没有特别限制。优选地，粘弹性体层81的厚度等于或小于隔离层23的厚度，更优选地，粘弹性体层81的厚度比隔离层23的厚度薄。如果粘弹性体层81的厚度比隔离层23的厚度厚，则隔离层23中的各个按压点之间的相互干扰将趋于更加缓和，但将难以确保传感器装置20的期望的最小荷重灵敏度。例如，当隔离层23具有4mm的厚度时，粘弹性体层81具有4mm或更小的厚度，更优选为2mm或更小。

粘弹性体层81的硬度也没有特别限制。优选地，粘弹性体层81的硬度等于或低于隔离层23的硬度，更优选地，粘弹性体层81的硬度低于隔离层23的硬度。如果粘弹性体层81的硬度太高，则对于垂直荷重的灵敏度将提高，但是各个按压点之间的相互干扰也将趋于提高。例如，当针入度(JIS K2207)用作指标时，硬度指的是60°或更高，而对于肖氏A硬度，硬度指的是10°或更低。

粘弹性体层81的占有面积(从垂直于感测表面的方向看时对于传感器部21的面积，在以下描述中同样适用)也没有特别限制。优选地，粘弹性体层81的占有面积等于或小于隔离层23的占有面积，并且更优选地，粘弹性体层81的占有面积小于隔离层23的占有面积。当使得粘弹性体层81的占有面积越小于隔离层23的占有面积时，这可以使得传感器装置20的最小荷重灵敏度越小。

图13示意性地示出了粘弹性体层81的占有面积与最小荷重灵敏度之间的关系。粘弹性体层81的占有面积与最小荷重灵敏度具有基本上线性的关系。因此，当握持目标物体的重量相对较轻时，优选的是粘弹性体层81的占有面积较小。

粘弹性体层81的平面形状不限于矩形，并且粘弹性体层81可以具有任何形状，例如圆形、梯形、三角形或平行四边形。此外，粘弹性体层81可以通过划分成多个区域来形成。图14示意性地示出了粘弹性体层81相对于隔离层23的布置布局的示例。

此外，第一压力传感器22a和第二压力传感器22b中的各个感测部28(28a和28b)可以布置成使得感测部28a的布置间距和感测部28b的布置间距彼此不同。通常，通过使感测部28的布置间距越小，可以使关于压力分布的检测分辨率越高。此外，如图15所示，当第一压力传感器22a的感测部28a的布置间距(第一间距)小于第二压力传感器22b的感测部28b的布置间距时，这可以提高检测剪切力的灵敏度。此外，第一压力传感器22a和第二压力传感器22b之间也可以具有不同的感测部28的初始电容(在检测到荷重之前的感测部的电容)。

在图15的示例中，一个感测部28a的布置数量设为长度9×宽度9个，另一感测部28b的布置数量设为长度6×宽度6个。但不限于此，例如可以一个感测部28a的布置数量设为长度12×宽度12个，另一感测部28b的布置数量设为长度8×宽度8个，等等。感测部28a和感测部28b的布置间距(数量)可以根据例如传感器尺寸或期望的鼻子尺寸来任意设置。

<第二实施方式>

图16是示出根据本技术第二实施方式的传感器装置50的配置的横截面侧视图。在以下描述中，主要描述与第一实施方式的结构元件不同的结构元件。与第一实施方式的结构元件类似的结构元件由与在第一实施方式中使用的参考数字类似的参考数字表示，并且省略或简化其描述。

本实施方式的传感器装置50包括隔离层230，隔离层230具有与第一实施方式的隔离层的配置不同的配置。图17示出了从后侧观察的传感器装置50的隔离层230。下面主要详细描述隔离层230。

隔离层230包括间隙部33和多个柱部34，每个柱部34由间隙部33形成并在垂直方向上延伸。间隙部33以不在垂直方向上贯穿隔离层230的槽的形式设置在隔离层230的后表面侧(第二压力传感器22b侧)。

在隔离层230的前表面侧(第一压力传感器22a侧)，隔离层230包括填充层31(第一层)，填充层31具有不包括间隙部33的填充结构。此外，在隔离层230的后表面侧(第二压力传感器22b侧)，隔离层23包括柱层32(第二层)，柱层32包括间隙部33和多个柱部34的，每个柱部34由间隙部33形成。

多个柱部34中的每一个具有在垂直方向上厚度不恒定的形状，即，具有在垂直方向上变化的厚度的形状。在图16和图17所示的示例中，多个柱部34中的每一个被形成为其厚度在垂直方向上从前侧(在第一压力传感器22a侧)到后侧(在第二压力传感器22b侧)逐渐变薄。具体地，多个柱部34中的每一个具有倒四角锥截台状的形状。注意，柱部34可形成为例如倒圆锥截台状、倒三角锥截台状、倒五角锥截台状或倒六角锥截台状等的形状。

柱部34在纵向和横向上规则地排列。柱部34分别设置于在垂直方向上与各个感测部28相对应的位置。因此，用于形成柱部34的间隙部33均设置于在垂直方向上与感测部28不对应的位置。柱部34的数量与第二压力传感器22b的感测部28b的数量相同，即，5×5(长度×宽度)总共25个。注意，柱部34的数量可以适当地改变。

隔离层230的厚度例如在约1000μm至约5000μm之间。柱部34在垂直方向上的高度(即，槽形式的间隙部33的深度)例如等于或大于隔离层23的厚度的20％、等于或大于隔离层23的厚度的25％、等于或大于隔离层23的厚度的30％、等于或大于隔离层23的厚度的35％、等于或大于隔离层23的厚度的40％、或者等于或大于隔离层23的厚度的45％。注意，如果柱部34具有大的高度，则这不是问题(例如，隔离层230的厚度的100％)。然而，如果柱部34的高度太小(例如，高度小于隔离层230的厚度的20％)，则柱部34可能无法有效工作。

柱部34的下表面(柱部34与第二压力传感器22b接触的部位)的面积(在面内方向上)根据第二压力传感器22b的感测部28b的面积来设置，并且例如，该面积设为等于感测部28的面积。

典型地，隔离层230由具有粘弹性特性的粘弹性材料构成。用于隔离层230的材料的示例包括硅凝胶、聚氨酯凝胶、合成橡胶和泡沫等。

接下来，描述隔离层230的形状的各个示例。图18示出了隔离层230的形状的各个示例。图18示出了隔离层230的形状即形状A至形状E的五种图案。注意，图18仅简略示出了第一压力传感器22a和第二压力传感器22b。

(形状A)

形状A是图16和17中已经描述的形状。

(形状B)

与形状A的情况一样，形状B的情况下的间隙部33以在垂直方向上不贯穿隔离层230的槽的形式设置在隔离层230的后表面侧(第二压力传感器22b侧)。此外，与形状A的情况一样，在形状B的情况下提供包括填充层31和柱层32的两层结构。

在形状A的情况下，柱部34具有在垂直方向上变化的厚度的形状，而在形状B的情况下柱部34在垂直方向上具有相同的厚度。具体地，在形状B的情况下，柱部34具有四棱柱的形状。注意，在这种情况下，该柱部34可以具有例如圆柱、三棱柱、五棱柱或六棱柱等的形状。

注意，与形状A的情况下的柱部34的情况一样，形状B的情况下的柱部34通常设置在垂直方向上与第二压力传感器22b的感测部28b相对应的位置。注意，这同样适用于形状C至形状E。

(形状C)

在形状A和B的情况下，间隙部33呈在垂直方向上不贯穿隔离层230的槽的形式。在形状C的情况下，间隙部33呈在垂直方向上贯穿隔离层230的孔的形式。由于这种关系，在形状C的情况下，柱部34的高度大于在形状A和B的情况下的柱部34的高度。换言之，柱部34的高度具有隔离层230的厚度的100％的长度。

此外，在形状A和B的情况下，隔离层230具有包括填充层31和柱层32的两层结构。在形状C的情况下，隔离层230具有单层结构，其包括柱层32而不包括填充层31。在形状C的情况下，柱部34具有倒四角锥截台的形状。然而，柱部34可以具有例如倒圆锥截台、倒三角锥截台、倒五角锥截台或倒六角锥截台的形状等。

(形状D)

与形状C的情况一样，形状D的情况下的间隙部33呈在垂直方向上贯穿隔离层230的孔的形式。此外，与形状C的情况一样，柱部34的高度具有与形状D的情况下的隔离层23的厚度相同的长度。换句话说，柱部24的高度具有隔离层23厚度的100％的长度。

在形状C的情况下，柱部34具有在垂直方向上变化的厚度的形状，而在形状D的情况下，柱部34在垂直方向上具有相同的厚度。具体地，在形状D的情况下，柱部34具有四棱柱的形状。注意，在这种情况下，该柱部34可以具有例如圆柱、三棱柱、五棱柱或六棱柱等的形状。

(形状E)

形状E是例如形状A至形状D等的组合的示例。换句话说，形状A至形状D等可以适当地组合。在形状E的情况下，最左侧的柱部34对应于形状C的情况下的柱部34。除了最左侧的柱部34之外的四个柱部34分别对应于形状D的情况下的柱部34，并且具有各自不同的厚度。请注意，右侧起的第二个柱部34包括垂直方向上的中央位置处的圆形间隙部33(与第一压力传感器22a和第二压力传感器22b均不接触的间隙部33)。

图19示出了从后表面侧观察的隔离层230，并且示出了柱部34的平面图中的形状的各图案。

图19中最上面的图示出了柱部34，每个柱部具有四棱柱的形状。此外，图19中从顶部开始的第二张图示出了柱部34，每个柱部具有六棱柱(蜂窝结构)的形状。此外，图19中最下面的图示出了具有不同形状(例如，圆柱、四棱柱和三角棱柱等)的柱部34的组合。

具有上述结构的本实施方式的传感器装置50包括具有上述结构的隔离层230。这使得可以提高检测剪切力的灵敏度。

换句话说，在本实施方式中，隔离层230包括间隙部33。因此，当施加剪切力Fs时，隔离层230在产生剪切力F的面内方向上局部变形，并且变形很少传递到该局部变形部分之外的部分。无论面内方向上的某一点如何，都会一致地提供容易发生该局部变形的状态(剪切应力σ)。因此，在本实施方式中，在面内方向上一致地提供了检测剪切力Fs的灵敏度。

此外，在本实施方式中，隔离层230包括间隙部33。因此，当施加剪切力Fs时，隔离层230在面内方向上的每个点处容易发生变形(剪切应力σ变小)，这导致提高了检测剪切力Fs的灵敏度。

此外，在本实施方式中，由间隙部33形成的柱部34设置在与第二压力传感器22b中的感测部28相对应的位置。因此，当向传感器装置20施加垂直方向的荷重Fz时，柱部34局部地按压第二压力传感器22b中与感测部28相对应的部位。这使得能够在第二压力传感器22b中有效地传递该力。因此，即使垂直方向的荷重Fz较轻，也可以在第二压力传感器22b中精确地检测压力中心位置Q，从而可以精确地测量剪切力Fs。

注意，当隔离层230的形状具有如形状A或B的包括填充层31和柱层32的两层结构的情况时，柱层32可以由比填充层31相对更硬的材料构成。在这种情况下，当垂直方向的荷重Fz施加到传感器装置20时，相对更硬的柱层32的柱部34局部地按压第二压力传感器22b中与感测部28相对应的部位。这使得能够在第二压力传感器22b中更有效地传递该力。

此外，上述的隔离层230的配置也可以类似地应用于如下文所述的粘弹性体层81。在这种情况下同样地，当施加剪切力Fs时，粘弹性体层81在粘弹性体层81的面内方向上的每个点处容易发生变形。这使得可以提高检测剪切力Fs的灵敏度。上述的隔离层230的配置可以应用于图2中的隔离层23或粘弹性体层81中的至少一个。

<第三实施方式>

图20是示出根据本技术第三实施方式的传感器装置60的配置的横截面侧视图。在以下描述中，主要描述与第一实施方式的结构元件不同的结构元件。与第一实施方式的结构元件类似的结构元件由与在第一实施方式中使用的参考数字类似的参考数字表示，并且省略或简化其描述。

本实施方式的传感器装置60包括粘弹性体层810，粘弹性体层810具有与第一实施方式的粘弹性体层的结构不同的结构。粘弹性体层810与第二实施方式中描述的隔离层230类似地构成，并且粘弹性体层810的后表面形成为如图17所示的凹凸形状。

换句话说，粘弹性体层810包括间隙部33和多个柱部34，每个柱部34由间隙部33形成且在垂直方向上延伸。间隙部33以不在垂直方向上贯穿粘弹性体层810的槽形式设置在粘弹性体层810的后表面侧(第二压力传感器22b侧)。多个柱部34中的每一个都具有在垂直方向上厚度不恒定的形状，即，具有在垂直方向上变化的厚度的形状。在图20所示的示例中，多个柱部34中的每一个被形成为其厚度在垂直方向上从前侧(表面层24侧)到后侧(第一压力传感器22a侧)逐渐变薄。具体地，多个柱部34中的每一个具有倒四角锥截台的形状。注意，柱部34可形成为例如倒圆锥截台、倒三角锥截台、倒五角锥截台、倒六角锥截台等的形状。

柱部34在纵向和横向上规则地排列。柱部34分别设置于在垂直方向上与各个感测部28相对应的位置。因此，用于形成柱部34的间隙部33均设置于在垂直方向上与感测部28不对应的位置。柱部34的数量与第二压力传感器22b的感测部28b的数量相同，即，5×5(长度×宽度)总共25个。注意，柱部34的数量可以适当地改变。

粘弹性体层810的厚度例如在约1000μm至约5000μm之间。柱部34在垂直方向上的高度(即，槽形式的间隙部33的深度)例如等于或大于粘弹性体层810的厚度的20％、等于或大于粘弹性体层810的厚度的25％、等于或大于粘弹性体层810的厚度的30％、等于或大于粘弹性体层810的厚度的35％、等于或大于粘弹性体层810的厚度的40％、或者等于或大于粘弹性体层810的厚度的45％，等等。注意，如果柱部34具有大的高度，则这不是问题(例如，粘弹性体层810的厚度的100％)。然而，如果柱部34的高度太小(例如，低于粘弹性体层810的厚度的20％的高度)，则柱部34可能无法有效工作。

柱部34的下表面(柱部34与第一压力传感器22a接触的部位)的面积(在面内方向上)根据第一压力传感器22a的感测部28a的面积来设置，并且例如是与感测部28a的面积相等的面积。

通常，粘弹性体层810由具有粘弹性特性的粘弹性材料构成。用于隔离层810的材料的示例包括硅凝胶、聚氨酯凝胶、合成橡胶和泡沫等。与上述第二实施方式的隔离层230的情况类似，粘弹性体层810的形状可以采用图18和图19所示的各种形状。

与上述第二实施方式中类似，具有上述配置的本实施方式的传感器装置60也可以提高检测剪切力的灵敏度。换句话说，在本实施方式中，粘弹性体层810包括间隙部33。因此，当施加剪切力Fs时，粘弹性体层810在产生剪切力F的面内方向上局部变形，并且变形很少传递到除了该局部变形部分之外的部分。无论面内方向上的某一点如何，都会一致地提供容易发生该局部变形的状态(剪切应力σ)。因此，在本实施方式中，在面内方向上一致地提供了检测剪切力Fs的灵敏度。

<第四实施方式>

随后，描述本技术的第四实施方式。图21是示出包括根据第一实施方式的传感器装置20的机器人装置10(参见图1)的配置的框图。

机器人装置10包括控制器11和驱动部12，驱动部12例如驱动臂部1和手部3。通常，控制器11包括包含CPU和存储器的计算机，并且可以基于来自各种传感器的输入信号来执行用于操作机器人装置10的控制程序。

传感器装置20是上述各种传感器中的一种，并且附接到手部3的用于握持目标物体的握持表面。在传感器装置20中，由传感器部21检测作用在感测表面上的按压力(压力分布、握持力(垂直荷重)或剪切力)，由计算元件70计算上述按压力的值，并且计算值被输入到控制器11。控制器11基于来自计算元件70的输入信号生成用于控制臂部1和手部3(指部3a)的位置的驱动信号，并将生成的驱动信号输出到驱动部12。通常，驱动部12是诸如电机或液压缸等的致动器，并且基于来自控制器11的驱动信号驱动例如臂部1和手部3等。

作为示例，如图22所示，描述了将放置在放置表面S上的目标物体T运送到其他位置的操作示例，以及由控制器11执行的处理过程。

[握持目标物体的操作]

控制器11设定作为目标物体T的握持位置的初始位置，然后缩窄手的位置(指部3a之间的相面对距离)(步骤301和302)。

当指部3a与目标物体T接触，并且达到用于检测握持力的目标水平(通常，当指部3a与目标物体接触时作用的按压力)时，控制器11执行控制，使得目标物体T被手部3握持(步骤303和304)。

此时，控制器11调整手部3的位置(手部3的姿势或者指部3a之间的相面对距离)，以控制用于握持目标物体T的握持力或作用在传感器装置20上的剪切力(步骤305)。

然后，控制器11控制例如手部3的握持力等，使得目标物体T被举起以被稳定地握持(步骤306和307)。

[移动目标物体的操作]

随后，控制器11握持手部3，并根据需要进一步调整握持力。然后，控制器11执行控制，使得臂部1移动到目的地(步骤308和309)。此时，由于例如与臂部1的移动相关的惯性等的影响，例如作用在手部3上的剪切力等可能发生变化。控制器11通过调整手部3的姿势或握持力，执行控制以保持目标物体T的稳定握持(步骤310)。

[释放目标物体的操作]

当目标物体T到达目标位置时，控制器11执行控制，使得臂部1的移动停止。在这种情况下，也在例如由于惯性等而作用在手部3上的剪切力发生变化时执行控制以保持目标物体T的稳定握持。然后，执行降低臂的操作(步骤311和312)。当目标物体T被放置在放置表面S上时，控制器11停止降低臂部1的操作，并且解除由手部3执行的握持操作，以执行控制，使得目标物体T被释放(步骤313)。

施加到传感器装置20的按压力与手部3的握持力之间存在如图23所示的线性关系，且按压力与握持力成比例增加。用于握持目标物体T的握持力的调整范围根据握持目标物体T的操作、移动目标物体T的操作和释放目标物体T的操作而不同。通常，握持力在握持操作时在箭头C1的范围内被调整，在移动操作时在箭头C2的范围内被调整，以及在释放操作时在箭头C3的范围内被调整。

图24是详细示出保持目标物体T的操作的处理过程的流程图。

步骤305包括执行步骤305a以控制手的位置，以及执行步骤305b以检测握持力。例如，基于由传感器装置20输出的垂直荷重Fz和剪切力Fs的面内分布来确定握持力，并且控制手部3使得握持力呈现目标水平。

此外，步骤306包括执行步骤306a以检测剪切力Fs，以及执行步骤306b和306c以基于剪切力F重置手部的位置和姿势或握持力的目标水平，使得握持操作稳定。

图25是详细示出移动目标物体T的操作的处理过程的流程图。

作为步骤307a，包括检查目标物体T是否被稳定地握持。步骤308包括执行步骤308a以控制手的位置，以及执行步骤308b以检测握持力。

此外，步骤309包括执行步骤309a以检测剪切力Fs，以及执行步骤309b和309c以基于剪切力F重置手部的位置和姿势或握持力的目标水平，使得握持操作稳定。

图26是详细示出释放目标物体T的操作的处理过程的流程图。

作为步骤310a，包括检查目标物体T是否被稳定地握持。步骤311包括执行步骤311a以控制手的位置，以及执行步骤311b以检测握持力。

此外，步骤312包括执行步骤312a以检测剪切力Fs，以及执行步骤312b和312c以基于剪切力Fs重置手部的位置和姿势或握持力的目标水平，使得握持操作稳定。

图27示出了示出手部3的各种配置示例的主要部分的侧视图。图中的阴影区域表示传感器装置20。

图27在左上方示出了2指型的平行板夹持器，其中传感器装置20布置在每个指部3a的内表面上。

图27在右上方也示出了2指型的平行板夹持器。该2指型的平行板夹持器与左上方的不同之处在于，每个指部3a的尖端部3a1是曲面形状的。布置在每个指部3a的内表面上的传感器装置20被配置为覆盖指部3a的尖端部3a1，这导致不仅能够检测握持力，而且能够检测与尖端部3a1的接触力。

图27在中央部分的左侧也示出了2指型的平行板夹持器。这是仅将传感器装置20布置在指部3a之一上的示例。

图27在中央部分的右侧示出了3指型的夹持器，其中传感器装置20布置在每个指部3a的内表面上。

图27在左下方示出了2指型的夹持器。这是指尖部3b经由可枢转部P连接至每个指部3a的尖端的示例。在这种情况下，传感器装置20布置在每个指部3a的内表面和每个指尖部3b的内表面上。

此外，图27在右下方示出了可在可枢转部P上枢转的2指型的可旋转夹持器。这是将传感器装置20布置在每个指部3a的内表面上的示例。

图28示出了由布置在2指型的平行板夹持器的每个指部3a的内表面上的传感器装置20检测到的剪切力Fs的面内分布的示例。这里，假设布置在位于一侧(例如，左侧)的指部3a上的传感器装置是传感器装置20L，并且布置在位于另一侧(例如右侧)的指部3a上的传感器装置是传感器装置20R。在发生滑动而使得在指部3a之间握持的目标物体绕与握持方向平行的轴旋转的情况下，各个传感器装置20L、20R检测如图所示的剪切力Fs的面内分布。在这种情况下，由各个传感器装置20L和20R对称地检测出剪切力Fs的面内分布。因此，能够高精度地检测作用在指部3a上的剪切力Fs的面内分布。

<第五实施方式>

图29是根据本技术第五实施方式的传感器装置90的示意性透视图。类似于第一实施方式，本实施方式的传感器装置90包括位于与感测表面侧相对应的上层侧的第一压力传感器220a、位于下层侧的第二压力传感器220b、以及布置在第一压力传感器220a和第二压力传感器220b之间的隔离层23。注意，省略了布置在第一压力传感器220a的上层侧的粘弹性体层81的图示。

这里，通过四个推压器W1至W4中的每一个，将垂直荷重Fz和剪切力Fs分别在Z轴方向和X轴方向上同时作用在传感器装置90上。第一压力传感器220a上的点P1和第二压力传感器220b上的点Q1表示通过推压器W1作用的检测压力的中心位置(压力中心位置)，第一压力传感器220a上的点P2和第二压力传感器220b上的点Q2表示通过推压器W2作用的检测压力的中心位置(压力中心位置)，第一压力传感器220a上的点P3和第二压力传感器220b上的点Q3表示通过推压器W3作用的检测压力的中心位置(压力中心位置)，第一压力传感器220a上的点P4和第二压力传感器220b上的点Q4表示通过推压器W4作用的检测压力的中心位置(压力中心位置)。

本实施方式与上述第一实施方式的不同之处在于，第一压力传感器220a和第二压力传感器220b中的每一个被划分为多个检测区域。图30是平行于XY平面的示意性平面图，其示出了划分第一压力传感器220a和第二压力传感器220b的检测区域的示例。

如图30所示，第一压力传感器220a被划分为四个检测区域A1至A4，同样，第二压力传感器220b被划分为四个检测区域B1至B4。在第二压力传感器220b的检测区域B1中检测通过推压器W1作用在第一压力传感器220a的检测区域A1上的垂直荷重Fz和剪切力Fs。同样，在第二压力传感器220b的检测区域B2中检测通过推压器W2作用在第一压力传感器220a的检测区域A2上的垂直荷重Fz和剪切力Fs，在第二压力传感器220b的检测区域B3中检测通过推压器W3作用在第一压力传感器220a的检测区域A3上的垂直荷重Fz和剪切力Fs，并且在第二压力传感器220b的检测区域B4中检测通过推压器W4作用在第一压力传感器220a的检测区域A4上的垂直荷重Fz和剪切力Fs。

第一压力传感器220a和第二压力传感器220b分别被划分为多个检测区域A1至A4和多个检测区域B1至B4，这使得能够准确地检测作用在每个检测区域上的荷重和剪切力，而不会使某一检测区域受到其他检测区域的影响。

例如，图31示意性地示出了通过各自的推压器W1至W4分别作用在第一压力传感器220a的各个检测区域A1至A4上的压力分布。在该图中的右侧，每个检测区域A1至A4中的多个矩形区域中的矩形区域分别对应于作为节点的感测部28(参见图3)，并且它们的压力检测值用亮和暗表示(暗表示较高的压力检测值，亮表示较低的压力检测值)。

在该状态下，如图32左侧的箭头C所示，当在用手按压各个推压器W1至W4的同时使推压器W1至W4围绕相同的旋转轴旋转时，分别作用于各个检测区域A1至A4的压力分布发生变化，如图32右侧所示。换言之，这表明，在这种情况下，在每个检测区域A1至A4中表现出高压力的区域增加，并且各个检测区域A1到A4中的压力中心位置分别沿着推压器W1至W4的移动方向移动。此外，图33示出了在还考虑到第二压力传感器220b的检测区域B1至B4中的相应压力中心位置的时间变化的情况下分别确定的分别在四个检测区域(区域1至4)中检测到的剪切力的面内分布。

在本实施方式中，第一压力传感器220a的检测区域A1至A4被设置为使得某一区域的一部分与其他区域的一部分重叠。当第一压力传感器220a的检测表面被等分为四个，长度两个×宽度两个时，例如如图30左侧的阴影所示，检测区域A1的一部分分别与在宽度方向上相邻的其他检测区域A2的一部分和在长度方向上相邻的其他检测区域A3的一部分重叠。这导致每个检测区域中的传感器的数量(感测部28的数量)增加。这使得例如可以防止检测区域的周边缘上的压力检测数据丢失，并且提高压力中心位置P1至P4的检测精度。

另外，不限于此，也可以与第二压力传感器220b的划分区域B1～B4的情况相同，在检测区域A1～A4中的各个检测区域不重叠的情况下进行划分。

第一压力传感器220a被划分为四个检测区域A1至A4，第二压力传感器220b被划分为四个检测区域B1至B4。但不限于此，第一压力传感器220a和第二压力传感器220b可以各自被划分为两个、三个或五个或更多个区域。

关于各个检测区域A1至A4和检测区域B1至B4的划分数量和尺寸，可以预先设置，也可以根据例如作用在第一压力传感器220a上的荷重的数量或荷重的位置等来可变地设置。在这种情况下，当作用在传感器装置90上的荷重每时每刻都变化时，可以优化检测区域的设置。这使得可以检测高度精确的压力分布或高度精确的剪切力分布。

注意，包括在第一压力传感器220a和第二压力传感器220b的每一个中的每个感测部28有可能不会表现出相对于按压力的电容的线性变化。因此，可以采用用于线性近似由感测部28相对于按压力表现出的电容变化的校正算法。

图34和图35分别是示出由计算元件70(参见图3)执行的计算在每个检测区域A1至A4和B1至B4中检测到的剪切力的处理过程的流程图。

图34中所示的处理过程F10a是类似于图7中所示处理过程F10的处理过程，图35中所示的处理过程F20a是类似图12中所示处理过程F20的处理过程。

在这两种情况中的任一情况下，当第二压力传感器220b的任一感测部28(节点)表现出等于或大于阈值的电容变化量时(步骤101、201中的是)，将第一压力传感器220a和第二压力传感器220b分别划分为多个检测区域A1至A4和多个检测区域B1至B4(步骤102a、202a)。此后，针对通过划分获得的各个检测区域计算压力中心位置P1至P4和Q1至Q4，以计算作用在各个检测区域上的剪切力Fs(步骤102b、202b和步骤103、204)。

注意，本实施方式的传感器装置90不仅可以应用于第一实施方式中描述的传感器装置，而且可以应用于第二至第四实施方式的传感器装置。

实施例

关于图2所示的传感器装置20，制造了多个样品传感器装置，其中多个样品传感器装置的隔离层23和粘弹性体层81的厚度、尺寸、硬度等彼此不同。使用图11所示的方法评估了隔离层23中按压点之间的相互干扰和最小荷重灵敏度。注意，在下面所示的各个实施方式中，相同的材料分别用于传感器装置20的各个层。此外，在以下描述中，厚度、长度尺寸和宽度尺寸分别指图2中沿Z轴、X轴和Y轴方向的尺寸，厚度指针入度(度)。

(实施例1)

制造了包括厚度为4.0mm、长度尺寸为29mm、宽度尺寸为29mm且硬度为60度的粘弹性体层81和厚度为4.0mm、长度大小为29mm，宽度尺寸为29mm且硬度为100度的隔离层23的传感器装置20，并且测量隔离层23中的按压点之间的相互干扰和最小检测灵敏度。

注意，传感器部21具有长度为29mm、宽度为29mm的尺寸的外形，其中第一压力传感器22a的感测部28(节点)的数量(长度×宽度)为12×12(2平方毫米)，第二压力传感器22b的感测部28(节点)的数量(长度×宽度)为8×8(3平方毫米)。

关于相互干扰的测量条件，假设如图11的示例所示，每个推压器Wa和Wb的接触表面的直径为6mm，推压器Wa与Wb的中心之间的距离为12mm，垂直荷重Fz的大小为5N，并且推压器Wa的移动量为3mm，并且隔离层23中的各个按压点处的Z轴方向上的变形量比率(Wb的变形量/Wa的变形量)被设置为相互干扰(％)。此外，使用图7所示的处理过程F10进行测量和使用图12所示的过程F20进行测量，以计算相互干扰。

关于最小检测灵敏度的测量条件，如图36所示，在传感器装置20的感测表面上布置面积大于该感测表面的推压器W，并且通过推压器W向传感器部20施加垂直荷重F。此外，将传感器装置20检测到显著按压力的最小垂直荷重F(N)设置为最小检测灵敏度。

表2中给出了测量结果。测量结果表明，通过处理过程F20计算的相互干扰为20％，通过处理过程F10计算的相互干扰为60％，最小检测灵敏度为2.5N。

(实施例2)

除了粘弹性体层81的厚度为1.0mm之外，在与实施例1相同的条件下测量传感器装置20的隔离层23中的按压点之间的相互干扰和最小检测灵敏度。

如表2所示，测量结果显示，通过处理过程F20计算的相互干扰为10％，通过处理过程F10计算的相互干扰为60％，最小检测灵敏度为1.6N。

(实施例3)

除了粘弹性体层81具有1.0mm的厚度和100度的硬度之外，在与实施例1相同的条件下测量传感器装置20的隔离层23中的按压点之间的相互干扰和最小检测灵敏度。

如表2所示，测量结果显示，通过处理过程F20计算的相互干扰为5％，通过处理过程F10计算的相互干扰为60％，最小检测灵敏度为1.4N。

(实施例4)

除了粘弹性体层81的厚度为1.0mm、长度尺寸为24mm、宽度尺寸为24mmm、硬度为120度之外，在与实施例1相同的条件下测量传感器装置20的隔离层23中的按压点之间的相互干扰和最小检测灵敏度。

如表2所示，测量结果显示，通过处理过程F20计算的相互干扰为2％，通过处理过程F10计算的相互干扰为60％，最小检测灵敏度为1.0N。

(实施例5)

除了粘弹性体层81具有1.0mm的厚度、20mm的长度尺寸、20mm的宽度尺寸和120度的硬度之外，在与实施例1相同的条件下测量传感器装置20的隔离层23中的按压点之间的相互干扰和最小检测灵敏度。

如表2所示，测量结果显示，通过处理过程F20计算的相互干扰为2％，通过处理过程F10计算的相互干扰为60％，最小检测灵敏度为0.7N。

(实施例6)

除了粘弹性体层81具有1.0mm的厚度、20mm的长度尺寸、20mm的宽度尺寸和120度的硬度之外，在与实施例1相同的条件下测量传感器装置20的隔离层23中的按压点之间的相互干扰和最小检测灵敏度。

如表2所示，测量结果显示，通过处理过程F20计算的相互干扰为2％，通过处理过程F10计算的相互干扰为55％，最小检测灵敏度为0.7N。

(实施例7)

除了粘弹性体层81具有2.0mm的厚度、20mm的长度尺寸、20mm的宽度尺寸和120度的硬度之外，在与实施例1相同的条件下测量传感器装置20的隔离层23中的按压点之间的相互干扰和最小检测灵敏度。

如表2所示，测量结果显示，通过处理过程F20计算的相互干扰为1％，通过处理过程F10计算的相互干扰为50％，最小检测灵敏度为1.0N。

(实施例8)

代替粘弹性体层81，制造了包括图20所示的粘弹性体层810的传感器装置60。本实施方式的粘弹性体层810的厚度为1.0mm，长度尺寸为24mm，宽度尺寸为24mmm，硬度为120度，隔离层23的厚度为4.0mm，长度尺寸29mm，宽度尺寸29mm和，硬度为100度。在粘弹性体层810上，设置多个柱部34(参见图17)，每个柱部具有倒四棱锥截台的形状，并且包括长度12列和宽度12行个柱部34，其中每个柱部34的尖端部具有3.0mm的长度尺寸和3.0mm的宽度尺寸。

对于具有上述配置的传感器装置60，在与实施例1相同的条件下测量隔离层23中的按压点之间的相互干扰和最小检测灵敏度。

如表2所示，测量结果显示，通过处理过程F20计算的相互干扰为1％，通过处理过程F10计算的相互干扰为60％，最小检测灵敏度为0.7N。

(比较例1)

除了省略粘弹性体层81之外，在与实施方式相同的条件下测量传感器装置的隔离层23中的按压点之间的相互干扰和最小检测灵敏度。

如表2所示，测量结果表明，通过处理过程F20进行的相互干扰的计算是不可能的。此外，通过处理过程F10计算的相互干扰为90％，最小检测灵敏度为1.4N。

[表2]

如表2所示，与不包括粘弹性体层81的比较例相比，在包括粘弹性体层81(实施例8中为粘弹性体层810)的实施例1至8中，通过处理过程F10计算的相互干扰都较小。这表明，与比较例相比，实施例1至8可以提高检测按压分布的灵敏度。

此外，实施例1至8使得通过处理过程F20比通过处理过程F10使按压点之间的相互干扰更小成为可能。这表明，使用处理过程F20使得能够以更高的精度检测作用在传感器装置上的剪切力的分布。

特别地，关注于实施例1和实施例2至8，使粘弹性体层81(810)比隔离层23薄使得可以提高使用处理过程F20的剪切力分布的检测灵敏度和垂直荷重的最小检测灵敏度。

此外，关注于实施例2和实施例3至8，使粘弹性体层81(810)比隔离层23软(提高针入度)使得可以提高使用处理过程F20的剪切力分布的检测灵敏度和垂直荷重的最小检测灵敏度。

此外，关注于实施例3和实施例4至8，使粘弹性体层81(810)的尺寸(相对于传感器部21的占有面积)小于隔离层23的尺寸(相对于传感器部21的占有面积)，使得可以提高使用处理过程F20的剪切力分布的检测灵敏度和垂直荷重的最小检测灵敏度。

此外，关注于实施例4和实施例8，将粘弹性体层810的与传感器部21接触的接触表面形成为凹凸表面，使得与将上述接触表面形成为平坦表面时相比，可以提高使用处理过程F20的剪切力分布的检测灵敏度和垂直荷重的最小检测灵敏度。

<其他实施方式>

[第二粘弹性体层]

在上述各个实施方式中已经描述了粘弹性体层81、810(第一粘弹性体层)布置在表面层24和传感器部21之间的示例。然而，实施方式不限于此。例如，如图37所示，由与第一粘弹性体层81的材料类似的材料构成的第二粘弹性体层82也可以布置在传感器部21和支撑件40之间。

第二粘弹性体层82布置在传感器部21的第二压力传感器22b的后表面上，并且由粘弹性材料构成，该粘弹性材料是在面内方向上相当于第二压力传感器22b可变形的。这导致缓和了传感器部21和支撑件40之间的约束状态，因此隔离层23容易跟随作用在第一粘弹性体层81上的多轴应力。这使得可以进一步提高检测剪切力分布的精度。

在这种情况下，为了保持垂直荷重的检测灵敏度，第二粘弹性体层82优选为具有等于或小于第一粘弹性体层81的厚度的厚度，并且更优选为具有小于第一粘弹性体层81的厚度。

[保护构件]

根据本技术的传感器装置可以包括根据例如使用环境或检测目标物体的种类的任何防水功能。例如，图38示出了包括防水性的保护构件91的传感器装置101的示意性横截面侧视图和示意性平面图。在以下描述中，主要描述与第一实施方式的结构元件不同的结构元件。与第一实施方式的结构元件类似的结构元件由与在第一实施方式中使用的参考数字类似的参考数字表示，并且省略或简化其描述。

(配置示例1)

图38所示的传感器装置101包括覆盖表面层24、粘弹性体层81、第一压力传感器22a、隔离层23、第二压力传感器22b和支撑件40的保护构件91。保护构件91可以是由膜材料构成的包裹物或由糊状材料构成的涂覆物。保护构件91不受特别限制，只要保护构件91是具有能够使保护构件91跟随外力的弹性和具有防水性的材料即可。保护构件91的材料的示例包括硅橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸橡胶、硅凝胶、聚氨酯凝胶、合成橡胶、泡沫、硅润滑脂、聚四氟乙烯(PTFE)润滑脂、粘合剂和压敏粘合剂等(这同样适用于后述的保护构件92至95)。

传感器装置101包括保护构件301。这使得能够在例如粘弹性体层81、压力传感器22(22a和22b)的变形层27(27a和27b)、隔离层23等由相对高吸湿性的材料构成的情况下，保护传感器装置101免受例如外部空气中的水分或检测目标物体的表面或内部所包含的水分等的影响。此外，保护构件301是能够跟随外力的弹性体，因此保护构件91容易由于作用在表面层24上的外力(垂直荷重和剪切力)而变形。例如如图39所示，这也可以防止由压力传感器22执行的剪切力检测精度的降低。

(配置示例2)

图40所示的传感器装置102包括覆盖第一压力传感器22a、隔离层23、第二压力传感器22b和支撑件40的保护构件92。传感器装置102与配置示例1的不同之处在于，表面层24和粘弹性体层81布置在保护构件92的上表面上。例如，当表面层24和粘弹性体层81由具有防水性的材料构成时，可以采用传感器装置102。此外，这种构造使得可以容易地替换表面层24和粘弹性体层81。

(配置示例3)

图41所示的传感器装置103包括覆盖第一压力传感器22a、隔离层23、第二压力传感器22b和支撑件40的保护构件93。传感器装置103与配置示例2的不同之处在于，保护构件93覆盖隔离层23、第二压力传感器22b和支撑件40的周围(每个的四个侧面)。与配置示例2类似，例如，当表面层24和粘弹性体层81由具有防水性的材料构成时，可以采用传感器装置103。

(配置示例4)

图42所示的传感器装置104包括覆盖每个压力传感器22(22a和22b)的保护构件94。传感器装置104与配置示例3的不同之处在于，保护构件94覆盖每个压力传感器22的周围(四个侧面)。例如，当表面层24、粘弹性体层81和隔离层23由具有防水性的材料构成时，可以采用该示例。此外，当压力传感器22(22a和22b)中包括的变形层27(27a和27b)例如由泡沫构成或者每个具有柱结构时，可以由保护构件94至少覆盖变形层27的周围。

(配置示例5)

仅用保护构件覆盖变形层27的其他配置示例不限于上述示例。例如，形成为框架形状的保护构件95可以覆盖变形层27周围，如图43所示的传感器装置105的情况。保护构件95布置在参考电极层25(25a，25b)与传感器电极层30(30a，30b)之间，并且变形层27布置在保护构件27的内侧。如上所述，通过将保护构件95形成为用于容纳变形层27的框架形状，例如与配置示例1相比，这使得例如可以减少死区(可以检测灵敏度的面积比率)。

[压力传感器]

压力传感器22可以具有五层结构，其中变形层27和参考电极层25以分层形式布置在传感器电极层30的前侧和后侧中的每一个上。例如，图44显示了具有五层结构的压力传感器221。压力传感器221包括包含在面内方向上布置的多个电容元件的传感器电极层30、第一参考电极层251、布置在传感器电极层30的前表面和第一参考电极层35之间的第一变形层271、第二参考电极层252和布置在传感器电极层30的后表面与第二参考电极层252之间的第二变形层272。参考电极层252也经由变形层272布置在传感器电极层30的后表面侧，这导致在检测压力时增加了传感器电极层30中的电容变化。这使得可以进一步提高压力传感器22的检测灵敏度。

注意，第二变形层272可以使用具有比第一变形层271的材料更高的弹性模量的材料形成。换句话说，第二变形层272可以形成为在传感器电极层30和第二参考电极层252之间形成一定间隙部的间隙层。

上述配置不仅可以应用于位于前侧的第一压力传感器22a，而且可以应用于后侧的第二压力传感器22b。

图45是示出将根据上述配置示例1的保护构件91应用于上述压力传感器221的示例的主要部分的截面图。同样，图46是示出将根据上述配置示例2的保护构件92应用于压力传感器221的示例的主要部分的横截面图，图47是将根据上述配置示例5的保护构件95应用于压力传感器221的示例的主要部分的横截面图。通过如上所述设置至少覆盖变形层27的周围的保护构件，能够提高压力传感器221的防水性，从而提高压力传感器221的耐久性。

<修改示例>

在上文中，机器人装置10已被举例说明为包括传感器装置20的设备的示例。另一方面，包括传感器装置20的设备不限于机器人装置，并且可以是诸如移动电话(包括智能手机)或PC等电子设备。通常，本技术可以应用于作为包括传感器装置的设备的任何设备。

本技术还可采用以下配置。

(1)一种传感器装置，包括：

传感器部，所述传感器部包括位于所述传感器部的前侧的第一压力传感器和位于所述传感部的后侧的第二压力传感器，所述第一压力传感器与所述第二压力传感器彼此面对，所述传感器部基于在面内方向上由所述第一压力传感器检测压力的压力检测位置和在所述面内方向上由所述第二压力传感器检测压力的压力检测位置来检测在所述面内方向上施加的力；

隔离层，所述隔离层布置在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间，所述隔离层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料通过施加到所述第一压力传感器的荷重而变形；以及

第一粘弹性体层，所述第一粘弹性体层布置在所述第一压力传感器的前表面上，所述第一粘弹性体层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在所述面内方向上在所述第一压力传感器上可变形的。

(2)根据(1)所述的传感器装置，其中

所述第一粘弹性体层的厚度等于或小于所述隔离层的厚度。

(3)根据(1)或(2)所述的传感器装置，其中

所述第一粘弹性体层表现的硬度等于或低于所述隔离层表现的硬度。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的传感器装置，其中

所述第一粘弹性体层相对于所述传感器部的占有面积等于或小于所述隔离层相对于所述传感器部的占有面积。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的传感器装置，其中

所述第一压力传感器和所述第二压力传感器中的每一个包括

传感器电极层，所述传感器电极层包括在所述面内方向上布置的多个电容元件，参考电极层，以及

变形层，所述变形层布置在所述传感器电极层和所述参考电极层之间。

(6)根据(5)所述的传感器装置，其中

所述第一压力传感器中的所述多个电容元件中的电容元件以第一间距以矩阵形式布置在所述第一压力传感器中的所述传感器电极层的表面上，以及

所述第二压力传感器中的所述多个电容元件中的电容元件以第二间距以矩阵形式布置在所述第二压力传感器中的所述传感器电极层的表面上，所述第二间距大于所述第一间距。

(7)根据(5)或(6)所述的传感器装置，其中

所述第一粘弹性体层由比所述变形层更容易在所述面内方向上变形的粘弹性材料构成。

(8)根据(5)至(7)中任一项所述的传感器装置，进一步包括

防水性的保护构件，所述防水性的保护构件至少覆盖所述变形层的周围。

(9)根据(8)所述的传感器装置，其中

所述保护构件进一步覆盖所述隔离层的周围。

(10)根据(8)或(9)所述的传感器装置，其中

所述保护构件进一步覆盖所述第一粘弹性体层。

(11)根据(1)至(10)中任一项所述的传感器装置，进一步包括

第二粘弹性体层，所述第二粘弹性体层布置在所述第二压力传感器的后表面上，所述第二粘弹性体层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在所述面内方向上在所述第二压力传感器上可变形的。

(12)根据(11)所述的传感器装置，其中

所述第二粘弹性体层的厚度等于或小于所述第一粘弹性体的厚度。

(13)根据(1)至(12)中任一项所述的传感器装置，其中

所述隔离层或所述第一粘弹性体层中的至少一个包括多个柱部，每个柱部由间隙部形成并在垂直于所述面内方向的方向上延伸。

(14)根据(13)所述的传感器装置，其中

所述间隙部以槽的形式设置，所述槽在垂直于所述面内方向的方向上不贯穿所述隔离层或所述第一粘弹性体层。

(15)根据(13)或(14)所述的传感器装置，其中

所述间隙部以孔的形式设置，所述孔在垂直于所述面内方向的方向上贯穿所述隔离层或所述第一粘弹性体层。

(16)根据(1)至(15)中任一项所述的传感器装置，其中

所述传感器部进一步包括计算元件，所述计算元件基于在所述面内方向上由所述第一压力传感器检测压力的压力检测位置和在所述面内方向上由所述第二压力传感器检测压力的压力检测位置来计算在所述面内方向上施加的剪切力的分布。

(17)根据(16)所述的传感器装置，其中

所述计算元件基于在第一压力中心位置和第二压力中心位置之间在所述面内方向上引起的偏移量是否达到等于或大于指定值的值来确定是否存在剪切力，所述第一压力中心位置是由所述第一压力传感器检测到压力中心的位置，所述第二压力中心位置是由所述第二压力传感器检测到压力中心的位置。

(18)根据(1)至(17)中任一项所述的传感器装置，其中

所述第一压力传感器和所述第二压力传感器中的每一个被划分为多个检测区域。

(19)根据(18)所述的传感器装置，其中

所述多个检测区域包括特定区域，所述特定区域的一部分与所述多个检测区域中包括的另一检测区域的一部分重叠。

(20)一种机器人装置，包括

传感器装置，包括

传感器部，所述传感器部包括位于所述传感器部的前侧的第一压力传感器和位于所述传感器部的后侧的第二压力传感器，所述第一压力传感器与所述第二压力传感器彼此面对，所述传感器部基于在面内方向上由所述第一压力传感器检测压力的压力检测位置和在所述面内方向上由所述第二压力传感器检测压力的压力检测位置来检测在所述面内方向上施加的力；

隔离层，所述隔离层布置在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间，所述隔离层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料通过施加到所述第一压力传感器的荷重而变形；以及

第一粘弹性体层，所述第一粘弹性体层布置在所述第一压力传感器的前表面上，所述第一粘弹性体层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在所述面内方向上在所述第一压力传感器上可变形的。

(21)一种压力传感器，包括：

传感器电极层，所述传感器电极层包括在面内方向上布置的多个电容元件；

第一参考电极层；

第一变形层，所述第一变形层布置在所述传感器电极层的前表面和所述第一参考电极层之间；

第二参考电极层；

第二变形层，所述第二变形层布置在所述传感器电极层的后表面和所述第二参考电极层之间；以及

防水性的保护构件，所述防水性的保护构件至少覆盖所述第一变形层和所述第二变形层的周围。

参考标志列表

10 机器人装置

20、50、60、70、101、102、103、104、105 传感器装置

21 传感器部

22、221 压力传感器

23、230 隔离层

24 表面层

25 参考电极装置

27 变形层

28 感测部

30 传感器电极层

33 间隙部

34 柱部

70 计算元件

81、810粘弹性体层(第一粘弹性体层)

82 第二粘弹性体层

91、92、93、94、95 保护构件

Claims (18)

1.一种传感器装置，包括：

传感器部，所述传感器部包括位于所述传感器部的前侧的第一压力传感器和位于所述传感部的后侧的第二压力传感器，所述第一压力传感器与所述第二压力传感器彼此面对，所述传感器部基于在面内方向上由所述第一压力传感器检测压力的压力检测位置和在所述面内方向上由所述第二压力传感器检测压力的压力检测位置来检测在所述面内方向上施加的力；

隔离层，所述隔离层布置在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间，所述隔离层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料通过施加到所述第一压力传感器的荷重而变形；以及

第一粘弹性体层，所述第一粘弹性体层布置在所述第一压力传感器的前表面上，所述第一粘弹性体层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在所述面内方向上在所述第一压力传感器上可变形的。

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中

所述第一粘弹性体层的厚度等于或小于所述隔离层的厚度。

3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中

所述第一粘弹性体层表现的硬度等于或低于所述隔离层表现的硬度。

4.根据权利要求1所述的传感器装置，其中

所述第一粘弹性体层相对于所述传感器部的占有面积等于或小于所述隔离层相对于所述传感器部的占有面积。

5.根据权利要求1所述的传感器装置，其中

所述第一压力传感器和所述第二压力传感器中的每一个包括

传感器电极层，所述传感器电极层包括在所述面内方向上布置的多个电容元件，

参考电极层，以及

变形层，所述变形层布置在所述传感器电极层和所述参考电极层之间。

6.根据权利要求5所述的传感器装置，其中

所述第一压力传感器中的所述多个电容元件中的电容元件以第一间距以矩阵形式布置在所述第一压力传感器中的所述传感器电极层的表面上，以及

所述第二压力传感器中的所述多个电容元件中的电容元件以第二间距以矩阵形式布置在所述第二压力传感器中的所述传感器电极层的表面上，所述第二间距大于所述第一间距。

7.根据权利要求5所述的传感器装置，其中

所述第一粘弹性体层由比所述变形层更容易在所述面内方向上变形的粘弹性材料构成。

8.根据权利要求5所述的传感器装置，进一步包括

防水性的保护构件，所述防水性的保护构件至少覆盖所述变形层的周围。

9.根据权利要求8所述的传感器装置，其中

所述保护构件进一步覆盖所述隔离层的周围。

10.根据权利要求8所述的传感器装置，其中

所述保护构件进一步覆盖所述第一粘弹性体层。

11.根据权利要求1所述的传感器装置，进一步包括

第二粘弹性体层，所述第二粘弹性体层布置在所述第二压力传感器的后表面上，所述第二粘弹性体层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在所述面内方向上在所述第二压力传感器上可变形的。

12.根据权利要求11所述的传感器装置，其中

所述第二粘弹性体层的厚度等于或小于所述第一粘弹性体的厚度。

13.根据权利要求1所述的传感器装置，其中

所述隔离层或所述第一粘弹性体层中的至少一个包括多个柱部，每个柱部由间隙部形成并在垂直于所述面内方向的方向上延伸。

14.根据权利要求13所述的传感器装置，其中

所述间隙部以槽的形式设置，所述槽在垂直于所述面内方向的方向上不贯穿所述隔离层或所述第一粘弹性体层。

15.根据权利要求13所述的传感器装置，其中

所述间隙部以孔的形式设置，所述孔在垂直于所述面内方向的方向上贯穿所述隔离层或所述第一粘弹性体层。

16.根据权利要求1所述的传感器装置，其中

所述传感器部进一步包括计算元件，所述计算元件基于在所述面内方向上由所述第一压力传感器检测压力的压力检测位置和在所述面内方向上由所述第二压力传感器检测压力的压力检测位置来计算在所述面内方向上施加的剪切力的分布。

17.根据权利要求16所述的传感器装置，其中

所述计算元件基于在第一压力中心位置和第二压力中心位置之间在所述面内方向上引起的偏移量是否达到等于或大于指定值的值来确定是否存在剪切力，所述第一压力中心位置是由所述第一压力传感器检测到压力中心的位置，所述第二压力中心位置是由所述第二压力传感器检测到压力中心的位置。

18.一种机器人装置，包括

传感器装置，所述传感器装置包括

传感器部，所述传感器部包括位于所述传感器部的前侧的第一压力传感器和位于所述传感器部的后侧的第二压力传感器，所述第一压力传感器与所述第二压力传感器彼此面对，所述传感器部基于在面内方向上由所述第一压力传感器检测压力的压力检测位置和在所述面内方向上由所述第二压力传感器检测压力的压力检测位置来检测在所述面内方向上施加的力；

隔离层，所述隔离层布置在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器之间，所述隔离层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料通过施加到所述第一压力传感器的荷重而变形；以及

第一粘弹性体层，所述第一粘弹性体层布置在所述第一压力传感器的前表面上，所述第一粘弹性体层由粘弹性材料构成，所述粘弹性材料是在所述面内方向上在所述第一压力传感器上可变形的。

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