DE102010040143A1 - Lichtwellenleiter-Sensor, Drucksensor, Greiforgan und Sensor-Signalprozessor - Google Patents

Lichtwellenleiter-Sensor, Drucksensor, Greiforgan und Sensor-Signalprozessor Download PDF

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Abstract

Ein FBG-(Faser-Bragg-Gitter-)Sensor (22) ist mit einer Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren (27x, 27y), die aus Lichtwellenleitern (20x, 20y) gebildet sind, in denen Gitter (26x, 26y) angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und einem Druckrichtungswandler (29) ausgestattet, der Drücke, die von der Außenseite her angewandt sind, in Drücke einer Richtung umsetzt, in denen die Gitter (26x, 26y) angeordnet sind, und der die Drücke zu jedem der Gitter (26x, 26y) überträgt. Folglich kann der Druckrichtungswandler (29) Drücke, die von einem Körper angewandt werden, zu einer Mehrzahl von Gittern (26x, 26y) übertragen.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lichtleitfaser- bzw. Lichtwellenleiter-Sensor, der eine Lichtleitfaser bzw. einen Lichtwellenleiter enthält, in welchem Gitter angeordnet sind, die eine bestimmte Wellenlänge von Licht reflektieren, auf einen Drucksensor, der aus einer Mehrzahl von Lichtwellenleiter-Sensoren aufgebaut ist, die in einer Platte angeordnet sind, auf ein Greiforgan, an dem ein Drucksensor angebracht ist, und auf einen Sensor-Signalprozessor zum Berechnen von Belastungen bzw. Drücken an einer Stelle, an der ein Lichtwellenleiter-Sensor angeordnet ist, auf einen Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht von den Gittern basierend, welches von einem Drucksensor abgegeben wird.
  • Beschreibung der verwandten Technik:
  • Bisher ist ein Drucksensor (ein Drucksensor vom Verteilungstyp) bekannt gewesen, in welchem eine Mehrzahl von Lichtleitfasern bzw. Lichtwellenleitern, die als Sensor dienen, in einer Platte angeordnet ist, und durch Ermitteln von Verformungen in den Lichtwellenleitern zu einem Zeitpunkt, wenn Druck (Belastung) auf die Platte von einem Körper angewandt wird, wird der Druck an einer Stelle, an der die Lichtwellenleiter angeordnet sind, ermittelt (siehe japanisches Patent Nr. 3871874 und die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2002-071323 ).
  • Andererseits ist ein anderer Typ von Drucksensor bekannt, der von der MEMS-Technologie (Mikro-Elektromechanische Systeme) Gebrauch macht, um als elektrische Signale Drücke (senkrechte Belastungen, horizontale Belastungen bzw. Drücke) zu detektieren, die in beiden senkrechten und horizontalen Richtungen angewandt werden (siehe japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2009-068988 ).
  • Es gibt jedoch Sorgen, dass die folgenden Probleme in Fällen hervorgerufen werden können, in denen die Drucksensoren, welche in dem japanischen Patent Nr. 3871874 , der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2002-071323 und der japanischenoffen gelegten Patentveröffentlichung Nr. 2009-068988 angegeben sind, bei einem Greiforgan eines Maschinenwerkzeugs angewandt werden, welches in der Fabrikautomation (FA) zum Auszuführen von komplexen Zusammenbau- bzw. Montageoperationen benutzt wird, um den erfassten Zustand eines Objekts zu detektieren, welches durch das Greiforgan festgehalten wird, und um Rückkopplungssteuerungen in Bezug auf das Greiforgan auf der Grundlage von Drücken auszuführen, welche durch die Drucksensoren detektiert werden.
  • In dem Fall, dass die Drucksensoren des japanischen Patents Nr. 3871874 und der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2002-071323 bei einem Greiforgan angewandt werden bzw. sind, während es möglich ist, die Größe und die Ausrichtung von Drücken (Belastungen) zu detektieren, die durch den Körper angewandt werden, ist es schwierig, Drücke bzw. Belastungen in Komponenten, die eine Mehrzahl von Richtungen aufweisen, zu trennen und zu detektieren, und ferner besteht eine Gefahr, dass derartige Drücke bzw. Belastungen nicht mit genügender Genauigkeit detektiert werden können. In Fällen, in denen Formen des erfassten Körpers oder dessen Greif- bzw. Erfassungswinkel, etc. differieren, neigen Belastungen bzw. Drücke dazu, ungleichmäßig in Bezug auf die Lichtwellenleiter zu wirken. In diesem Fall besteht in dem Drucksensor eine Möglichkeit dafür, dass von dem Körper angewandte Belastungen bzw. Drücke detektiert werden, während der Verteilungszustand der Belastungen bzw. Drücke ungenau bleibt. Da der Zustand, in welchem der Körper durch das Greiforgan erfasst wird bzw. ist, nicht bekannt sein kann, kann der Körper folglich aus dem Greiforgan herausfallen, und es kann nicht bestätigt werden, ob eine gewünschte Montageoperation effektiv ausgeführt wurde oder nicht.
  • In dem Fall, dass der Drucksensor der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2009-068988 bei einem Greiforgan angewandt wird bzw. ist, ist es ferner mit Rücksicht darauf, dass das Substrat, welches den Drucksensor bildet, der aus einem Silizium-Wafer hergestellt ist, für diesen Typ von Drucksensor schwierig, an einen gekrümmten Oberflächenbereich eines eine gekrümmte Oberfläche aufweisenden Greiforgans angebracht zu werden. Darüber hinaus gibt es in dem Fall, dass es notwendig ist, den Silizium-Wafer zu formen, um den Silizium-Wafer vor übermäßigen Beanspruchungen zu schützen, sowie dazu, die elektrischen Signale, welche aus den Drücken bzw. Beanspruchungen umgesetzt werden, vor elektromagnetischer Störung und verschiedenen Spannungsstößen zu schützen (beispielsweise vor statischen elektrischen Spannungsstößen, die durch menschliche Körper oder durch statische Elektrizität von verschiedenen Arten von Maschinen hervorgerufen werden), Probleme dahingehend, dass Herstellungskosten ansteigen. Wenn einer versucht, die durch den Körper angewandten Drücke bzw. Beanspruchungen in eine Mehrzahl von Richtungskomponenten zu trennen und derartige Drücke bzw. Beanspruchungen zu detektieren, wird überdies der Aufbau des Drucksensors kompliziert, und zusammen damit wird eine Signalverarbeitung, die in Bezug auf elektrische Signale ausgeführt wird, welche aus derartigen Drücken bzw. Beanspruchungen umgesetzt sind, schwierig.
  • Demgemäß neigt der in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2009-068988 angegebene Drucksensor dazu, im Aufbau kompliziert und im Ausmaß groß und von hohen Kosten zu sein, und daher ist es nicht leicht, einen derartigen Drucksensor an einem Greiforgan anzubringen. Unter der Annahme, dass ein derartiger Drucksensor an einem Greiforgan angebracht war bzw. wurde, tritt außerdem eine Sorge dahingehend auf, dass das Greiforgan als Ganzes unabweislich in der Größe in unerwünschter Weise groß würde.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Unter Berücksichtung der vorstehend erwähnten Probleme hat die vorliegende Erfindung das Ziel bzw. die Aufgabe der Bereitstellung eines Lichtleitfaser- bzw. Lichtwellenleiter-Sensors, eines Drucksensors und eines Greiforgans sowie eines Sensor-Signalprozessors, die mit einem einfachen Aufbau bzw. einer einfachen Struktur eine Präzision und Genauigkeit in der Detektierung von Drücken bzw. Beanspruchungen, die von einem Körper angewandt werden, leicht bzw. mit Leichtigkeit zu verbessern ermöglichen können, die ein Herausfallen des Körpers aus dem Greiforgan vermeiden können und die ermöglichen können, Montageprozesse zuverlässig auszuführen, während sie außerdem bei niedrigen Kosten und einem kleinen Ausmaß angewandt werden.
  • Ein Lichtleitfaser- bzw. Lichtwellenleiter-Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Mehrzahl von Druck- bzw. Beanspruchungs-Detektiersensoren, die aus Lichtleitfasern bzw. Lichtwellenleitern hergestellt sind, in denen Gitter aufgestellt bzw. angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und einen Druckrichtungswandler bzw. -umsetzer zum Umsetzen von äußeren Drücken, die von der Außenseite angewandt sind, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter aufgestellt bzw. angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke auf jedes der bzw. zu jedem der Gitter.
  • Gemäß der zuvor erwähnten Struktur bzw. dem zuvor erwähnten Aufbau überträgt der Druckrichtungswandler dann, wenn Drücke dem Lichtwellenleiter-Sensor auferlegt werden, die Drücke auf eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren, und die Drücke können durch die Mehrzahl der Druck-Detektiersensoren detektiert werden. Genauer gesagt können mit einem verhältnismäßig einfachen Aufbau Drücke, die von einem Körper angewandt werden, durch die Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren detektiert werden, wobei die Detektiergenauigkeit leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden kann.
  • Ferner ist der Druckrichtungswandler vorzugsweise aus einem elastischen Körper hergestellt.
  • Auf Grund dessen sind dann, wenn senkrechte Drücke auf den Lichtwellenleiter-Sensor von einem Körper angewandt werden, durch die Wirkung des elastischen Körpers, da die Gitterabstände jedes der Gitter so gemacht bzw. gegeben sind, dass sie sich längs der Längsrichtung der Lichtwellenleiter um Längen leicht bzw. mit Leichtigkeit ändern, die lediglich Drücken bzw. Beanspruchungen nach deren Umsetzung entsprechen, die Drücke nach der Umsetzung geeignet, hochgenau detektiert zu werden.
  • Ferner kann die Mehrzahl der Druck-Detektiersensoren einen ersten Druckrichtungssensor, der parallel zu einer Richtung der Ausübung eines horizontalen Drucks und längs einer Ebene rechtwinklig zu einer Richtung der Ausübung eines senkrechten Drucks angeordnet ist und der eine erste Lichtleitfaser bzw. einen ersten Lichtwellenleiter, in welchem erste Gitter angeordnet sind, und einen zweiten Druck-Detektiersensor aufweist, der sich von einer Längsrichtung des ersten Lichtwellenleiters aus in einer anderen Richtung erstreckt und der eine zweite Lichtleitfaser bzw. einen zweiten Lichtwellenleiter aufweist, in welchem zweite Gitter aufgestellt bzw. angeordnet sind, worin bzw. wobei der Druckrichtungswandler den senkrechten Druck in einen Druck einer Richtung längs der Ebene umsetzt.
  • Gemäß einem derartigen Aufbau bzw. einer derartigen Struktur ändert sich durch Erzeugen der Beanspruchungen bzw. Verformungen in den ersten Gittern und den zweiten Gittern als Ergebnis von horizontalen Beanspruchungen bzw. Drücken die Wellenlänge (reflektierte Wellenlänge) des durch jedes der Gitter reflektierten Lichtes. Durch Detektieren eines Verschiebungswertes in der reflektierten Wellenlänge jedes der Gitter sind demgemäß horizontale Drücke bzw. Beanspruchungen, die auf den Lichtwellenleiter-Sensor von dem Körper angewandt werden, geeignet, in Komponenten längs der Längsrichtung des ersten Lichtwellenleiters und in Komponenten längs der Längsrichtung des zweiten Lichtwellenleiters getrennt bzw. detektiert zu werden.
  • Ferner setzt der Druckrichtungswandler senkrechte Drücke, die auf den Lichtwellenleiter-Sensor von dem Körper angewandt werden, in Drücke einer Richtung längs einer Ebene um und überträgt die Drücke zu jedem der Gitter. In diesem Fall ändert sich durch Erzeugen von Beanspruchungen bzw. Verformungen in den ersten Gittern und den zweiten Gittern als Ergebnis derartiger Beanspruchungen nach deren Umsetzung ebenso die reflektierte Wellenlänge jedes der Gitter. Demgemäß wird ein Verschiebungswert in der reflektierten Wellenlänge jedes der Gitter der Lichtleitfasern bzw. Lichtwellenleiter detektiert, und die Drücke bzw. Beanspruchungen nach deren Umsetzung werden in Komponenten längs der Längsrichtung des ersten Lichtwellenleiters und in Komponenten längs der Längsrichtung des zweiten Lichtwellenleiters getrennt bzw. detektiert, wodurch senkrechte Drücke (Druckkomponenten längs einer Richtung senkrecht zu der Ebene) auf der Grundlage der umgesetzten Drücke detektiert werden können.
  • Mittels des zuvor erwähnten Lichtleitfaser- bzw. Lichtwellenleiter-Sensors sind mit einem verhältnismäßig einfachen Aufbau Drücke (senkrechte Drücke, horizontale Drücke), die von einem Körper angewandt werden, geeignet, in eine Mehrzahl von Richtungen (senkrechte Richtung, horizontale Richtung) getrennt und detektiert zu werden.
  • Ferner kann in dem Fall, dass der Lichtwellenleiter-Sensor an einem Greiforgan eines Manipulators bzw. Handhabungsgeräts oder dergleichen angebracht ist und die Greiforgane einen Körper erfassen, mit Rücksicht darauf, dass der Lichtwellenleiter die externen Kräfte (senkrechte Drücke, horizontale Drücke), welche auf das Greiforgan von dem Körper angewandt sind, in eine Mehrzahl von Richtungskomponenten trennt und derartige Kräfte detektiert, die Art und Weise, in der derartige externe Kräfte sich innerhalb räumlicher Koordinaten des Greiforgans verhalten bzw. funktionieren, mit Leichtigkeit erfasst werden.
  • Auf Grund dessen kann, während das Greiforgan den Körper erfasst, ein Ausgleiten und Herausfallen des Körpers aus dem Greiforgan zuverlässig vermieden werden. Durch Anbringen des Lichtwellenleiter-Sensors an dem Greiforgan ist die vorliegende Erfindung ferner wirksam bei der Ermöglichung einer Automatisierung von Montageprozessen, wie solchen, wie sie bei Zusammenbauoperationen benutzt werden, wie bei der Ausübung von externen Kräften zwischen zusammengebauten Teilen, was in der konventionellen Technik problematisch gewesen ist.
  • Da Drücke bzw. Beanspruchungen unter Heranziehung von Lichtleitfasern bzw. Lichtwellenleitern detektiert werden, wird ferner kein nachteiliger Einfluss auf den Lichtwellenleiter-Sensor als Ergebnis des Aussetzens elektromagnetischer Störung oder verschiedener Art von elektrischen Spannungs- bzw. Stromstößen oder dergleichen erteilt. Infolgedessen kann sogar bei Benutzung in schlechten Umgebungen, wie in Fabriken und außenliegenden Stellen, der Einfluss der zuvor erwähnten Arten von Störung vermieden werden.
  • Wenn in Draufsicht betrachtet wird, können der erste Lichtwellenleiter bzw. der zweite Lichtwellenleiter derart angeordnet sein, dass die ersten Gitter und die zweiten Gitter rechtwinklig zueinander verlaufen, bei gegenseitig unterschiedlichen Höhen längs einer Richtung der Ausübung der senkrechten Drucks.
  • Auf Grund dessen können unter der Annahme, dass bei dem ersten Lichtwellenleiter und dem zweiten Lichtwellenleiter eine Längsrichtung eines der Lichtwellenleiter als X-Richtung herangezogen wird, dass die Längsrichtung des anderen der Lichtwellenleiters als Y-Richtung herangezogen wird und dass die Richtung der Anwendung des senkrechten Drucks (das heißt, eine Richtung rechtwinklig zu der Ebene) als Z-Richtung herangezogen wird, die Richtungskomponenten X, Y bzw. Z der Drücke an einer Stelle, an der der Lichtwellenleiter-Sensor angeordnet ist, getrennt und detektiert werden können.
  • Ferner kann der Druckrichtungswandler einen ersten flachen Teil, welcher sich in einer Richtung längs der Ebene erstreckt, einen ersten Druckübertragungsabschnitt, welcher von dem flachen Teil zu der ersten Lichtleitfaser bzw. zu dem ersten Lichtwellenleiter übergeht, und einen zweiten Druckübertragungsabschnitt enthalten, der von dem flachen Teil zu der zweiten Lichtleitfaser bzw. dem zweiten Lichtwellenleiter übergeht.
  • Auf Grund dessen können senkrechte Drücke effizient in Drücke einer Richtung längs der Ebene umgesetzt und zu jedem der Gitter übertragen werden.
  • Darüber hinaus kann der Lichtleitfaser- bzw. Lichtwellenleiter-Sensor derart konstruiert sein, dass jeder der Druck-Detektiersensoren und der Druckrichtungswandler in einem Messbereich angeordnet sind, der die externen Drücke bzw. Belastungen aufnimmt. Die Mehrzahl der Druck-Detektiersensoren kann erste Druck-Detektiersensoren, die bei Betrachtung in Draufsicht derart angeordnet sind, dass sie durch den Druckrichtungswandler zu umgeben sind, und in denen die Gitter so gebildet sind, dass sie sich durch Drücke ausdehnen und zusammenziehen, welche von dem Druckrichtungswandler übertragen werden, und zweite Druck-Detektiersensoren umfassen, die außerhalb des Druckrichtungswandlers innerhalb des Messbereichs angeordnet sind.
  • Als Ergebnis des vorstehend erwähnten Aufbaus bzw. der vorstehend erwähnten Struktur sind die ersten Druck-Detektiersensoren derart angeordnet, um den Druckrichtungswandler zu umgeben, während die zweiten Druck-Detektiersensoren außerhalb des Druckrichtungswandlers angeordnet sind. Infolgedessen werden in dem Fall, dass eine horizontale Beanspruchung bzw. ein horizontaler Druck als ein externer Druck von dem Körper in dem Messbereich angewandt wird, die Gitter des ersten Druck-Detektiersensors auf den horizontale Druck hin gedehnt und zusammengezogen. Andererseits zeigen mit Rücksicht darauf, dass die Gitter des zweiten Druck-Detektiersensors außerhalb des Druckrichtungswandlers angeordnet sind, die Gitter Ausdehnungen und Zusammenziehungen, die von jenen des Druck-Detektiersensors verschieden sind.
  • Folglich resultiert zwischen den Gittern des ersten Druck-Detektiersensors und den Gittern des zweiten Druck-Detektiersensors eine Größe, bei der die Spannungs- bzw. -Verformungsgröße der Gitter oder die Verschiebungswerte der reflektierten Wellenlängen gegenseitig voneinander differieren, und damit sind die Differenz in den Spannungs- bzw. Verformungsgrößen oder die Differenz in den Verschiebungswerten klare Differenzen eines Grades, der eine Detektierung der horizontalen Drücke bzw. Beanspruchungen ermöglicht. Als Ergebnis können sogar dann, wenn horizontale Drücke über den gesamten Messbereich angewandt werden, die Größe und die Richtung der angewandten horizontalen Drücke detektiert werden.
  • Auf diese Weise können innerhalb des Messbereichs durch Anordnen der ersten Druck-Detektiersensoren so, um von dem Druckrichtungswandler umgeben zu werden, während die zweiten Druck-Detektiersensoren außerhalb des Druckrichtungswandlers angeordnet sind, sogar in einem Fall, in welchem der Körper den gesamten Messbereich berührt, der eine Kontaktfläche mit dem Körper bildet, und dadurch horizontale Drücke angewandt werden, die horizontalen Drücke detektiert werden.
  • Der Lichtwellenleiter kann längs des Messbereichs so angeordnet werden bzw. sein, um den Druckrichtungswandler zu durchdringen, und die ersten Druck-Detektiersensoren können erste Gitter enthalten, die in dem Lichtwellenleiter angeordnet sind, während die zweiten Druck-Detektiersensoren zweite Gitter enthalten können, welche in dem Lichtwellenleiter angeordnet sind.
  • Demzufolge kann dann, wenn horizontale Drücke auf den Messbereich angewandt werden, gleichzeitig mit einer Dehnung und Zusammenziehung der ersten Gitter, die durch die horizontalen Drücke hervorgerufen werden, die Detektierung derartiger horizontaler Drücke mit Rücksicht darauf, dass die zweiten Gitter sich ebenfalls ausdehnen und zusammenziehen, mit guter Genauigkeit durchgeführt werden.
  • Ferner kann der Druckrichtungswandler einen flachen Bereich bzw. Teil, der sich in einer Richtung längs des Messbereichs erstreckt, einen ersten Druckübertragungsabschnitt, der von dem flachen Bereich zu einer Endseite der ersten Gitter in dem Lichtwellenleiter übergeht, und einen zweiten Druckübertragungsabschnitt enthalten, der von dem flachen Bereich zu einer anderen Endseite der ersten Gitter des Lichtwellenleiters übergeht.
  • Demzufolge können horizontale Drücke effizient zu den ersten Gittern übertragen werden.
  • Die zweiten Gitter können in der Nähe des ersten Druckübertragungsabschnitts oder in der Nähe des zweiten Druckübertragungsabschnitts in dem Lichtwellenleiter angeordnet sein.
  • Da die Richtung, in der die ersten Gitter aufgestellt bzw. angeordnet sind, und die Richtung, in der die zweiten Gitter aufgestellt bzw. angeordnet sind, so gelegt sein können, um im Wesentlichen zu koinzidieren, wenn horizontale Drücke auf den Messbereich angewandt werden, sind folglich die ersten Gitter und die zweiten Gitter imstande, Beanspruchungen auf einer gemeinsamen Achse ausgesetzt zu werden. Demgemäß können horizontale Drücke aus den Beanspruchungs- bzw. Verformungsbeträgen und den reflektierten Wellenlängen-Verschiebungswerten der ersten Gitter und der zweiten Gitter leicht berechnet werden.
  • Ferner kann der Lichtwellenleiter-Sensor einen Aufbau aufweisen, in welchem ein erster Lichtwellenleiter längs des Messbereichs so angeordnet ist, dass er den Druckrichtungswandler durchdringt, ein zweiter Lichtwellenleiter ist längs des Messbereichs so angeordnet, dass er den Druckrichtungswandler durchdringt, während er bei Betrachtung in Draufsicht außerdem rechtwinklig zu dem ersten Lichtwellenleiter angeordnet ist, die ersten Gitter sind in der ersten Lichtleitfaser bzw. dem ersten Lichtwellenleiter und dem zweiten Lichtwellenleiter angeordnet, und die zweiten Gitter sind in zumindest einem von dem ersten Lichtwellenleiter und dem zweiten Lichtwellenleiter angeordnet.
  • Demzufolge können beispielsweise dann, wenn der erste Lichtwellenleiter in der X-Richtung längs des Messbereichs angeordnet ist und der zweite Lichtwellenleiter in der Y-Richtung längs des Messbereichs angeordnet ist, die horizontalen Drücke in Komponenten der X-Richtung und der Y-Richtung getrennt und detektiert werden.
  • Die Mehrzahl der Druck-Detektiersensoren kann in einer umgebenden Weise zu dem Druckrichtungswandler angeordnet sein.
  • Auf diese Weise setzt der Druckrichtungswandler durch Anordnen der Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren, um den Druckrichtungswandler zu umgeben, wenn Drücke von einem Körper in Bezug auf den Lichtwellenleiter-Sensor angewandt werden, die angewandten Drücke in Drücke einer Richtung um, in der die Gitter jedes der Druck-Detektiersensoren angeordnet bzw. geordnet sind, und überträgt dann die Drücke nach deren Umsetzung zu jedem der Druck-Detektiersensoren. Demzufolge werden in den Gittern jedes der Druck-Detektiersensoren durch die umgesetzten Drücke Beanspruchungen bzw. Verformungen erzeugt, woraufhin die Wellenlängen (reflektierte Wellenlängen) des durch jedes der Gitter reflektierten Lichtes sich ändern. Demgemäß sind die auf den Lichtwellenleiter-Sensor angewandten Drücke geeignet, durch Detektieren von Verschiebungswerten in den reflektierten Wellenlängen jedes der Gitter detektiert zu werden.
  • Als Nächstes werden Erläuterungen in größerem Detail betreffend die Detektierung von Komponenten in einer senkrechten Richtung (senkrechte Drücke) oder die Detektierung von Komponenten in einer horizontalen Richtung (horizontale Drücke) zu einer Zeit gegeben werden, wenn Drücke auf den Druckrichtungswandler angewandt werden.
  • Zunächst wird eine Erläuterung bezüglich der Ermittlung von senkrechten Drücken für einen Fall gegeben werden, in welchem der Druckrichtungswandler und jeder der Druck-Detektiersensoren in derselben Ebene angeordnet sind und wenn derartige senkrechte Drücke auf den Druckrichtungswandler angewandt werden.
  • Der Druckrichtungswandler setzt solche senkrechten Drücke in Drücke einer Richtung um, in der die jeweiligen Gitter angeordnet sind (das ist eine Richtung längs der Ebene) und überträgt dann die Drücke nach deren Umsetzung zu jedem der Druck-Detektiersensoren. Infolgedessen wird jedes der Gitter Beanspruchungen nahezu demselben Wert ausgesetzt, und zusammen damit werden Verschiebungsgrößen der reflektierten Wellenlängen jedes der Gitter ebenfalls um im Wesentlichen denselben Wert geändert.
  • Falls ein Verschiebungswert irgendeines der Druck-Detektiersensoren unter jeden der Druck-Detektiersensoren ermittelt wird, können demgemäß die senkrechten Drücke auf der Grundlage des ermittelten Verschiebungswertes berechnet werden. Anders ausgedrückt können in dem Fall, dass senkrechte Drücke auf den Druckrichtungswandler angewandt werden, derartige senkrechte Drücke auf der Grundlage einer ODER-Operation der Verschiebungswerte jedes der Gitter berechnet werden.
  • Als Nächstes wird eine Erläuterung bezüglich der Ermittlung von horizontalen Drücken für einen Fall gegeben werden, in welchem der Druckrichtungswandler und jeder der Druck-Detektiersensoren in derselben Ebene angeordnet sind, und wenn derartige horizontale Drücke auf den Druckrichtungswandler angewandt werden.
  • In diesem Fall werden, da die Richtung der Anwendung der horizontalen Drücke und die Richtung längs der Ebene (das ist die Richtung, in der jedes der Gitter angeordnet ist) im Wesentlichen dieselbe sind, die horizontalen Drücke ohne Änderung zu jedem der Druck-Detektiersensoren übertragen. Aufgrund der Richtungen der Anwendung der horizontalen Drücke in Bezug auf den Druckrichtungswandler und der Positionen, an denen die Druck-Detektiersensoren jeweils angeordnet sind, wird zu dieser Zeit jedes der Gitter den Beanspruchungen von gegenseitig differierenden Beträgen bzw. Werten ausgesetzt, und zusammen damit weisen die Verschiebungswerte der reflektierten Wellenlängen jedes der Gitter ebenfalls gegenseitig differierende Werte auf.
  • Falls Verschiebungswerte von zwei Druck-Detektiersensoren, die gegenseitig unterschiedliche Verschiebungswerte der Gitter aufweisen, unter jedem der Druck-Detektiersensoren ermittelt werden, die angeordnet sind, um den Druckrichtungswandler zu umgeben, können folglich die horizontalen Drücke auf der Grundlage der Differenz in den beiden detektierten Verschiebungswerten berechnet werden. Anders ausgedrückt können in dem Fall, dass horizontale Drücke auf den Druckrichtungswandler angewandt werden, derartige horizontale Drücke auf der Grundlage einer Exklusiv-ODER-Operation der Verschiebungswerte jedes der beiden Gitter berechnet werden.
  • Entsprechend dem oben beschriebenen Aufbau können auf diese Weise durch Anordnen der Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren so, um den Druckrichtungswandler zu umgeben, mit einem verhältnismäßig einfachen Aufbau Drücke, die von einem Körper angewandt werden, in Drücke einer Mehrzahl von Richtungen (senkrechte Drücke, horizontale Drücke) getrennt und detektiert werden.
  • Ein erster Druck-Detektiersensor und ein zweiter Druck-Detektiersensor können längs einer ersten Richtung angeordnet sein, die durch den Druckrichtungswandler verläuft, während der Druckrichtungswandler dazwischen eingeschichtet ist, und ein dritter Druck-Detektiersensor und ein vierter Druck-Detektiersensor können längs einer zweiten Richtung angeordnet sein, die durch den Druckrichtungswandler verläuft und die von der ersten Richtung verschieden ist, während der Druckrichtungswandler dazwischen eingeschichtet ist.
  • In dem Fall, dass die erste Richtung und die zweite Richtung in der Ebene angeordnet sind, die im Wesentlichen rechtwinklig zu den senkrechten Drücken verläuft, sind dann, wenn derartige senkrechte Drücke auf den Druckrichtungswandler angewandt werden, die Verschiebungswerte der Gitter in den ersten bis vierten Druck-Detektiersensoren gegenseitig beim selben Wert, und daher können durch Ermitteln des Verschiebungswertes irgendeines der Gitter die senkrechten Drücke zuverlässig und effizient berechnet werden.
  • In dem Fall, dass die erste Richtung und die zweite Richtung in der Ebene angeordnet sind, die längs der Richtung der horizontalen Drücke liegt, sind ferner dann, wenn solche horizontalen Drücke auf den Druckrichtungswandler angewandt werden, die Verschiebungswerte der Gitter des ersten Druck-Detektiersensors und des zweiten Druck-Detektiersensors von gegenseitig unterschiedlichen Größen, und zusammen damit sind die Verschiebungswerte der Gitter des dritten Druck-Detektiersensors und des vierten Druck-Detektiersensors ebenfalls von gegenseitig unterschiedlichen Größen. Durch Detektieren entweder der Verschiebungswerte der Gitter des ersten Druck-Detektiersensors und des zweiten Druck-Detektiersensors, die auf einer gemeinsamen Achse längs der ersten Richtung angeordnet sind, oder der Verschiebungswerte der Gitter des dritten Druck-Detektiersensors und des vierten Druck-Detektiersensors, die auf einer gemeinsamen Achse längs der zweiten Richtung angeordnet sind, und durch Ausführen einer Exklusiv-ODER-Berechnung bezüglich der ermittelten beiden Verschiebungswerte können demgemäß die horizontalen Drücke zuverlässig und effizient berechnet werden.
  • Durch Anordnen des ersten bis vierten Druck-Detektiersensors, um den Druckrichtungswandler zu umgeben, können auf diese Weise senkrechte und/oder horizontale Drücke zuverlässig und effizient berechnet (detektiert) werden, und zusammen damit können Drücke (die zuvor erwähnten horizontalen Drücke), die auf den Druckrichtungswandler angewandt werden, in der Form von Komponenten längs der ersten Richtung und von Komponenten längs der zweiten Richtung detektiert werden.
  • Ferner sind vorzugsweise der erste Druck-Detektiersensor und der zweite Druck-Detektiersensor durch den ersten Lichtwellenleiter überbrückt, der sich längs der ersten Richtung erstreckt, während der dritte Druck-Detektiersensor und der vierte Druck-Detektiersensor durch einen zweiten Lichtwellenleiter überbrückt sind, der sich längs der zweiten Richtung erstreckt.
  • In diesem Fall sind die Gitter des ersten Druck-Detektiersensors und die Gitter des zweiten Druck-Detektiersensors längs derselben Achse angeordnet, und zusammen damit sind auch die Gitter des dritten Druck-Detektiersensors und die Gitter des vierten Druck-Detektiersensors längs derselben Achse angeordnet. Infolgedessen überträgt der Druckrichtungswandler dann, wenn Drücke auf den Druckrichtungswandler angewandt werden, die Drücke nach deren Umsetzung zu dem ersten Lichtwellenleiter und dem zweiten Lichtwellenleiter und kann dadurch bewirken, dass Verformungen bzw. Belastungen auf jedes der bzw. zu jedem der Gitter auszuüben sind. Demzufolge kann die Ermittlung von Drücken in den ersten bis vierten Druck-Detektiersensoren mit größerer Genauigkeit durchgeführt werden.
  • Ferner kann der Druckrichtungswandler einen flachen Teil bzw. Bereich, auf den Drücke von außen her angewandt werden, einen ersten Druckübertragungsabschnitt, der von dem flachen Teil zu dem ersten Lichtwellenleiter übergeht, und einen zweiten Druckübertragungsabschnitt enthalten, der von dem flachen Teil zu dem zweiten Lichtwellenleiter übergeht.
  • Als Ergebnis werden Drücke, die auf dem flachen Teil von dem Körper angewandt werden, effektiv in Drücke einer Richtung umgesetzt, längs der jedes der Gitter angeordnet ist, und die Drücke können nach ihrer Umsetzung effektiv über bzw. durch den ersten Druckübertragungsabschnitt zu dem ersten Lichtwellenleiter effizient übertragen werden, und sie können über den zweiten Druckübertragungsabschnitt effektiv auch zu dem zweiten Lichtwellenleiter übertragen werden.
  • Ferner befindet sich in dem Fall, dass der bzw. das flache Teil senkrechte Drücke erhält, die darauf von der Außenseite her erteilt sind, eine Position des flachen Teiles längs einer Richtung der Anwendung der senkrechten Drücke an einer Position, die niedriger ist als eine Position, an der der erste Lichtwellenleiter auf dem ersten Druckübertragungsabschnitt getragen und/oder an diesem befestigt ist, und die niedriger ist als eine Position, an der der zweite Lichtwellenleiter auf dem zweiten Druckübertragungsabschnitt getragen und/oder an diesem befestigt ist.
  • Infolgedessen wird dann, wenn Drücke bzw. Beanspruchungen (senkrechte Drücke, horizontale Drücke) auf den flachen Teil überall angewandt werden, der Druckrichtungswandler in der Richtung mit Leichtigkeit verformt, entlang der die Gitter angeordnet sind, und daher können die Verformungen bzw. Belastungen oder Verschiebungswerte jedes der Gitter sogar größer gemacht werden. Als Ergebnis können die Richtungsempfindlichkeit und die Detektiergenauigkeit derartiger Drücke verbessert werden.
  • Weiterhin kann ein Aufbau bzw. eine Struktur vorgesehen sein, in dem bzw. der:
    die Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren einen ersten Druck-Detektiersensor, der einen ersten Lichtwellenleiter aufweist, in welchem erste Gitter angeordnet sind, und einen zweiten Druck-Detektiersensor enthalten, der einen zweiten Lichtwellenleiter aufweist, in welchem zweite Gitter angeordnet sind;
    der Druckrichtungswandler enthält einen ersten Wandlerabschnitt zum Umsetzen von Drücken, die in einer Richtung angewandt sind, welche verschieden ist von der angeordneten Richtung der ersten Gitter, in Drücke in der angeordneten Richtung, und zum Übertragen der Drücke zu den ersten Gittern und einen zweiten Wandlerabschnitt zum Umsetzen von Drücken, die in einer Richtung angewandt sind, welche verschieden ist von der angeordneten Richtung der zweiten Gitter, in Drücke in der angeordneten Richtung und zum Übertragen der Drücke zu den zweiten Gittern; die ersten und zweiten Wandlerabschnitte teilen sich einen gemeinsamen flachen Teil bzw. Bereich;
    und der erste Wandlerabschnitt ist an bzw. auf dem flachen Teil angeordnet, während er in eine erste senkrechte Richtung rechtwinklig zu dem flachen Teil gerichtet ist, und der zweite Wandlerabschnitt ist an bzw. auf dem flachen Teil angeordnet, während er in eine zweite senkrechte Richtung rechtwinklig zu dem flachen Teil gerichtet ist und die entgegengesetzt zu der ersten senkrechten Richtung ist.
  • Gemäß dem obigen Aufbau ist der erste Druckrichtungswandlerabschnitt an bzw. auf dem flachen Teil angeordnet, während er in eine erste senkrechte Richtung gerichtet ist (beispielsweise irgendeine Richtung, die aus einer positiven Z-Richtung und einer negativen Z-Richtung ausgewählt ist), und der zweite Druckrichtungswandlerabschnitt ist auf bzw. an dem flachen Teil angeordnet, während er in eine zweite senkrechte Richtung gerichtet ist, die entgegengesetzt ist zu der ersten senkrechten Richtung (das heißt der anderen Richtung, die entgegengesetzt ist zu der einen ausgewählten Richtung).
  • Auf diese Weise teilen sich die ersten und zweiten Druckrichtungswandlerabschnitte denselben gemeinsamen flachen Bereich bzw. Teil, und sie sind in Richtungen angeordnet und ausgerichtet, die entgegengesetzt zueinander sind. Demgemäß stören sich die ersten und zweiten Druckrichtungswandlerabschnitte nicht gegenseitig einander innerhalb des Lichtwellenleiter-Sensors, und als Ergebnis können sie als Elemente strukturiert bzw. aufgebaut sein, die dieselbe Größe und Form aufweisen.
  • Infolgedessen können sogar in dem Fall, dass senkrechte Drücke auf den Lichtwellenleiter-Sensor von außen her angewandt werden, Differenzen in den Verschiebungswerten der reflektierten Wellen in den Gittern der ersten und zweiten Lichtwellenleiter gemildert bzw. abgeschwächt werden, und ohne die Ausführung einer korrektiven Verarbeitung in Bezug auf jeden der Verschiebungswerte ist eine Detektierung (Berechnung) derartiger senkrechter Drücke ermöglicht.
  • Der flache Bereich bzw. Teil kann längs einer Richtung angeordnet sein, in der die ersten und zweiten Gitter der ersten und zweiten Druck-Detektiersensoren angeordnet sind. Der erste Lichtwellenleiter kann an einer Stelle angeordnet sein, die von dem flachen Teil längs der ersten senkrechten Richtung getrennt ist, und der zweite Lichtwellenleiter kann an einer Stelle angeordnet sein, die von dem flachen Teil längs der zweiten senkrechten Richtung getrennt ist. Die ersten und zweiten Wandlerabschnitte können bei Betrachtung in Draufsicht im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sein, und sie können jeweils den flachen Teil und Druckübertragungsabschnitte umfassen, welche von dem flachen Teil bzw. Bereich zu den ersten und zweiten Lichtwellenleitern übergehen.
  • In Übereinstimmung damit können, da die ersten und zweiten Druckrichtungswandlerabschnitte leicht als Elemente konstruiert sein können, welche dieselbe Größe und Form aufweisen, Unterschiede in den Verschiebungswerten von reflektierten Wellen in den Gittern der ersten und zweiten Lichtwellenleiter sogar weiter gemildert bzw. abgeschwächt werden. Ferner gehen die Druckübertragungsabschnitte zwischen dem flachen Teil und den ersten und zweiten Lichtwellenleitern über, wodurch senkrechte Drücke effizient in Drücke von Richtungen längs der Richtung, in der die Gitter angeordnet sind, umgesetzt und zu jedem der Gitter übertragen werden können.
  • Ferner kann der Druckrichtungswandler einen ersten flachen Bereich bzw. Teil, der sich in eine Richtung parallel zu einer Längsrichtung des Lichtwellenleiters erstreckt und auf den Drücke in einer Richtung angewandt werden, die verschieden ist von der Längsrichtung des Lichtwellenleiters, einen zweiten flachen Bereich bzw. Teil, der eine Ebene aufweist, welche verschieden ist in der Höhe von einer Ebene des ersten flachen Bereiches bzw. Teiles, einen ersten Druckübertragungsabschnitt, der von dem ersten flachen Teil zu dem zweiten flachen Teil übergeht, und einen zweiten Druckübertragungsabschnitt enthalten, der von dem zweiten flachen Teil zu dem Lichtwellenleiter übergeht.
  • Indem in dieser Weise aufgebaut bzw. strukturiert ist, werden in dem Fall, dass Beanspruchungen bzw. Drücke (senkrechte Drücke) einer Richtung, die verschieden ist von der Längsrichtung des Lichtwellenleiters, von dem Körper auf den Druckrichtungswandler angewandt werden, derartige senkrechte Drücke auf den ersten flachen Teil bzw. den zweiten flachen Teil angewandt. Infolgedessen wird der Druckrichtungswandler über seine Gesamtheit durch die senkrechte Drücke, die auf die ersten und zweiten Plattenteile bzw. -bereiche angewandt sind, und durch senkrechte Drücke, die auf den flachen Teil angewandt sind, stark verformt.
  • Ferner werden senkrechte Drücke, die auf die ersten bzw. zweiten flachen Bereiche bzw. Teile angewandt sind, durch den Druckrichtungswandler in Drücke einer Richtung parallel zu der Längsrichtung umgesetzt, und auf deren Umsetzung folgend werden die Drücke durch die Druckübertragungsabschnitte zu den Gittern übertragen.
  • Infolgedessen ist es, da große Beanspruchungen bzw. Verformungen in den Gittern erzeugt werden und die Wellenlänge (reflektierte Wellenlänge) des durch die Gitter reflektierten Lichtes sich signifikant ändert, möglich, die senkrechten Drücke durch Detektieren eines Verschiebungswertes der durch die Gitter hervorgerufenen reflektierten Wellenlänge leicht zu detektieren.
  • Durch Bildung der ersten und zweiten flachen Bereiche bzw. Teile auf diese Weise kann der Wert, um welchen der Druckrichtungswandler verformt wird, zusammen damit groß gemacht werden, dass bewirkt wird, die Beanspruchungen bzw. Verformungen an den Gittern groß zu machen. Als Ergebnis nimmt der Verschiebungswert der reflektierten Wellenlänge signifikant zu, was somit ermöglicht, die Detektierempfindlichkeit der senkrechten Drücke leicht bzw. mit Leichtigkeit zu verbessern.
  • Ferner kann der Druckrichtungswandler einen flachen Bereich bzw. Teil, auf den Drücke von außen her angewandt werden, und einen Druckübertragungsabschnitt enthalten, der von dem flachen Bereich bzw. Teil zu dem Lichtwellenleiter übergeht, wobei an bzw. in dem flachen Teil zumindest die einen von Vorsprüngen und Nuten gebildet sind.
  • Auf diese Weise können durch Bereitstellen von Vorsprüngen und/oder Nuten auf bzw. in dem flachen Teil, auf das horizontale Drücke angewandt werden, im Vergleich zu einem Fall, in welchem derartige Vorsprünge und/oder Nuten nicht vorgesehen sind, der Detektierbereich und der Deformationsbetrag bzw. -wert auf der Detektierfläche (Reaktionsfläche) für die horizontalen Drücke, die rechtwinklig zu der Richtung (Richtung längs des flaches Teiles, Richtung, in der die Gitter angeordnet sind) ist bzw. verläuft, in der die horizontalen Drücke angewandt sind, leicht bzw. mit Leichtigkeit größer gemacht werden. Als Ergebnis kann die Detektierempfindlichkeit der horizontalen Drücke verbessert werden und die Detektiergenauigkeit von horizontalen Drücken kann erhöht werden.
  • Die zumindest einen der Vorsprünge und Nuten können säulenförmig sein. Ferner können in dem Fall, dass die zumindest einen der Vorsprünge und Nuten säulenförmig sind, die zumindest einen der Vorsprünge und Nuten längs einer Richtung gebildet sein, die im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Richtung ist, in der die Gitter aufgestellt bzw. angeordnet sind.
  • In dem Fall, dass die Richtung, in der die horizontalen Drücke auf den Druckrichtungswandler angewandt werden, bereits zuvor bekannt ist, kann durch Bereitstellen der zumindest einen der Vorsprünge und der Nuten mit den zuvor erwähnten Formen der Detektierbereich oder der Deformationswert der horizontalen Drücke sogar größer gemacht werden, und die Detektierempfindlichkeit und die Detektiergenauigkeit der horizontalen Drücke können weiter verbessert werden. In dem Lichtwellenleiter-Sensor können die zumindest einen der Vorsprünge und der Nuten als Punkte bzw. Kuppen geformt sein.
  • Auf diese Weise wird es infolge der punktartigen Formen in Bezug auf sämtliche der horizontalen Richtungen (beispielsweise X-Richtung, Y-Richtung) möglich, den Detektierbereich und den Verformungsbetrag der horizontalen Drücke zu vergrößern, wodurch die Detektierempfindlichkeit und die Detektiergenauigkeit derartiger horizontaler Drücke verbessert werden können.
  • Durch Bereitstellen der zumindest einen der Vorsprünge und Nuten in einer Mehrzahl an bzw. auf dem flachen Teil können ferner der Detektierbereich und der Deformationsbetrag der horizontalen Drücke sogar größer gemacht werden.
  • Ferner ist ein Lichtwellenleiter-Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren, die aus Lichtwellenleitern aufgebaut sind, in welchen Gitter angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und durch eine Mehrzahl von Druckrichtungswandlern, die an Stellen angeordnet sind, welche verschieden sind von den Stellen, an denen jedes der Gitter angeordnet ist, und die an beiden Enden jedes der Gitter derart angeordnet sind, um jedes der Gitter dazwischen einzuschichten, um dadurch äußere Beanspruchungen bzw. Drücke, die von der Außenseite her angewandt sind, in Drücke einer Richtung umzusetzen, in der jedes der Gitter angeordnet ist, und die Drücke zu jedem der Gitter zu übertragen.
  • Auch in diesem Fall wandelt der Druckrichtungswandler dann, wenn Drücke (senkrechte Drücke) von einem Körper in Bezug auf den Lichtwellenleiter-Sensor angewandt sind, die angewandten Drücke in Drücke einer Richtung parallel zu der Längsrichtung des Lichtwellenleiters um und überträgt dann die Drücke nach deren Umsetzungen zu den Gittern. Als Ergebnis werden Verformungen bzw. Beanspruchungen in den Gittern mittels der Drücke nach deren Umsetzung erzeugt, woraufhin sich die Wellenlänge (reflektierte Wellenlänge) des durch die Gitter reflektierten Lichtes ändert. Demgemäß sind senkrechte Drücke geeignet, durch Ermitteln eines Verschiebungswertes in der reflektierten Wellenlänge der Gitter detektiert zu werden.
  • Darüber hinaus kann eine geringe Anzahl von einzelnen Lichtwellenleiter-Sensoren an einem Greiforgan angebracht sein, wodurch eine Greifkraft (senkrechter Druck) eines durch das Greiforgan erfassten Körpers leicht detektiert werden kann, zusammen mit einer Verringerung der Kosten des Greiforgans und der Realisierung einer Verringerung in der Rechenverarbeitungslast und Rechenkosten in Bezug auf die Ermittlung der Greifkraft.
  • Darüber hinaus ist ein Lichtwellenleiter-Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch einen Druck-Detektiersensor, der aus einem Lichtwellenleiter bzw. einer Lichtleitfaser hergestellt ist, in dem bzw. der Gitter angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und durch zwei Druckrichtungswandler, die an Stellen angeordnet sind, welche verschieden sind von einer Stelle, an der die Gitter angeordnet sind, und die an beiden Enden der Gitter so angeordnet sind, um die Gitter dazwischen einzuschichten, zum Umsetzen von externen Drücken, die von der Außenseite her angewandt sind, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu den Gittern.
  • In diesem Fall kann, da der Lichtwellenleiter-Sensor leicht aus einem Druck-Detektiersensor und zwei Druckrichtungswandlern aufgebaut sein kann, dann, wenn ein einzelner Lichtwellenleiter-Sensor an einer Greiffläche angebracht ist, an der bzw. wo ein Körper an einem Greiforgan ergriffen bzw. erfasst wird, ein der Greiffläche auferlegter senkrechter Druck (Greifkraft) günstiger bzw. bequemer detektiert werden. Als Ergebnis können Kosten für das Greiforgan sowie die Berechnungsverarbeitungslast und die Berechnungskosten in Bezug auf die Ermittlung der senkrechten Drücke reduziert werden.
  • Genauer gesagt bestehen, da senkrechte Drücke geeignet sind, unter Heranziehung eines einzelnen Lichtwellenleiter-Sensors ermittelt zu werden, Vorteile hinsichtlich Kosten im Vergleich zu einer Struktur bzw. einem Aufbau, bei der bzw. dem eine Mehrzahl von Lichtwellenleiter-Sensoren an einer Greiffläche angeordnet ist, um eine Greifkraft zu detektieren. Ferner wird durch Verwendung lediglich eines Signal-Lichtwellenleiter-Sensors die Menge an Signalen, die zur Verarbeitung benötigt wird, um senkrechte Drücke zu detektieren, weniger, und als Ergebnis können die Belastung und die Rechenkosten in Bezug auf die Verarbeitung derartiger Signale reduziert werden.
  • Ein Drucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch eine flexible Platte bzw. ein flexibles Blatt und einen Lichtwellenleiter-Sensor. Der Lichtwellenleiter-Sensor enthält eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren, die aus Lichtleitfasern bzw. Lichtwellenleitern aufgebaut sind, in denen Gitter angeordnet sind, welche Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und einen Druckrichtungswandler zum Umsetzen von externen Drücken, die von der Außenseite her angewandt sind, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter angeordnet sind, oder in Drücke einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in der die Gitter angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu jedem der Gitter.
  • Entsprechend dem zuvor erwähnten Aufbau überträgt der Druckrichtungswandler dann, wenn Drücke auf den Drucksensor angewandt werden, die Drücke auf eine Mehrzahl von Druckrichtungssensoren, wodurch die Drücke durch eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren detektiert werden. Genauer gesagt können mit einem verhältnismäßig einfachen Aufbau Drücke, die von einem Körper angewandt sind, durch die Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren detektiert werden, wodurch die Detektiergenauigkeit leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden kann.
  • Der Drucksensor kann so aufgebaut sein, dass die Lichtwellenleiter-Sensoren in einer Mehrzahl in der Platte bzw. Schicht angeordnet sind. Die Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren der Lichtwellenleiter-Sensoren kann einen ersten Druck-Detektiersensor, der parallel zu einer Richtung der Anwendung einer horizontalen Drucks und längs einer Ebene rechtwinklig zu einer Richtung der Anwendung einer senkrechten Drucks angeordnet ist und der einen ersten Lichtwellenleiter aufweist, in welchem erste Gitter angeordnet sind, und einen zweiten Druck-Detektiersensor enthalten, der sich in eine von einer Längsrichtung des ersten Lichtwellenleiters verschiedene Richtung erstreckt und der einen zweiten Lichtwellenleiter aufweist, in welchem zweite Gitter angeordnet sind, worin bzw. wobei der Druckrichtungswandler den senkrechten Druck in einen Druck umsetzt, der eine Richtung längs der Ebene aufweist.
  • Mit dieser Struktur bzw. mit diesem Aufbau können durch Anordnen der Lichtwellenleiter-Sensoren in einer Mehrzahl in der Platte bzw. Schicht horizontale Drücke, die an Stellen angewandt sind, an denen jeder der Lichtwellenleiter-Sensoren angeordnet ist, als Komponenten längs der Längsrichtung des ersten Lichtwellenleiters und als Komponenten längs der Längsrichtung des zweiten Lichtwellenleiters getrennt bzw. detektiert werden.
  • Bezüglich jedes der senkrechten Drücke, die an Stellen angewandt sind, an denen jeder der Lichtwellenleiter-Sensoren angeordnet ist, sind durch Trennung und Detektierung der Drücke nach deren Umsetzung als Komponenten längs der Längsrichtung des ersten Lichtwellenleiters und als Komponenten längs der Längsrichtung des zweiten Lichtwellenleiters jede der senkrechten Drücke (Druckkomponenten längs Richtungen rechtwinklig zu der Platte bzw. Schicht) geeignet, detektiert zu werden.
  • Gemäß dem obigen Drucksensor kann somit mittels eines verhältnismäßig einfachen Aufbaus jeder der Drücke (senkrechte Drücke, horizontale Drücke), die von dem Körper an Stellen angewandt werden, an denen jeder der Lichtwellenleiter-Sensoren angeordnet ist, in eine Mehrzahl von Richtungen (senkrechte Richtung, horizontale Richtung) getrennt bzw. detektiert werden.
  • Falls der Drucksensor an einem Greiforgan eines Manipulators bzw. Handhabungsgeräts oder dergleichen angebracht ist, kann ferner die Art und Weise, in der äußere Kräfte (senkrechte Drücke, horizontale Drücke), denen das Greiforgan von dem Körper her ausgesetzt ist, in räumlichen Koordinaten des Greiforgans wirken, mit Leichtigkeit erfasst werden, und während der Körper durch das Greiforgan erfasst wird, können ein Rutschen und Herausfallen des Körpers zuverlässig vermieden werden. Durch Anbringen des Drucksensors an dem Greiforgan ist die vorliegende Erfindung ferner wirksam bei der Ermöglichung der Automatisierung von Montageprozessen, wie sie bei bzw. in Montageoperationen, wie bei der Anwendung von äußeren Kräften zwischen zusammengebauten Teilen, benutzt werden, die in der konventionellen Technik problematisch gewesen sind.
  • Da ein Lichtwellenleiter-Sensor vorgesehen ist, wird ferner in bzw. bei dem Drucksensor kein nachteiliger Einfluss auf den Lichtwellenleiter-Sensor als Ergebnis des Aussetzens gegenüber elektromagnetischer Störung oder verschiedenen Arten von elektrischen Spannungsstößen oder dergleichen erteilt. Als Ergebnis kann sogar dann, falls in schlechten Umgebungen, wie in Fabriken oder außen liegenden Stellen benutzt wird, der Einfluss der zuvor erwähnten Arten von Störung vermieden werden.
  • Ferner können der erste Lichtwellenleiter und der zweite Lichtwellenleiter jedes der Lichtwellenleiter-Sensoren dadurch gebildet sein, dass ein einzelnes Lichtwellenleiter-Kabel, in welchem eine Mehrzahl von Gittern mit voneinander verschiedenen Gitterabständen gebildet ist, in der Platte bzw. Schicht angeordnet wird.
  • Durch Nutzung des einzelnen bzw. einzigen Lichtwellenleiter-Kabels beträgt mit Rücksicht darauf, dass sämtliche der Gitter in der Platte bzw. Schicht angeordnet sind, die Anzahl an Lichtquellen, die zur Abgabe von Licht an die Gitter benötigt werden, lediglich 1, was den Kosten der Gesamtvorrichtung ermöglicht, preiswert zu sein. Da die Gitterabstände gegenseitig voneinander verschieden sind, sind ferner die reflektierten Wellenlängen davon ebenfalls gegenseitig verschieden, und als Ergebnis kann eine falsche Detektierung von reflektierten Wellenlängen mit Sicherheit verhindert werden.
  • Eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren kann in einer umgebenden Weise zu dem Druckrichtungswandler angeordnet sein.
  • Durch Anordnen einer Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren um den Druckrichtungswandler herum setzt der Druckrichtungswandler auf diese Weise dann, wenn Drücke von einem Körper in Bezug auf den Drucksensor angewandt werden, die angewandten Drücke in Richtungen um, längs der die Gitter jeder der Druck-Detektiersensoren angeordnet sind, und die Drücke werden nach ihrer Umsetzung zu jedem der Druck-Detektiersensoren übertragen. Infolgedessen werden in den Gittern jedes der Druck-Detektiersensoren durch die umgesetzten Drücke Verformungen bzw. Beanspruchungen erzeugt, und die Wellenlängen (reflektierte Wellenlängen) des durch jedes der Gitter reflektierten Lichtes ändert sich. Durch Detektieren von Verschiebungswerten der reflektierten Wellenlängen in bzw. bei jedem der Gitter können demgemäß Drücke detektiert werden, die auf den Lichtwellenleiter-Sensor angewandt sind.
  • Der Druckrichtungswandler kann einen ersten flachen Bereich bzw. Teil, welcher sich in eine Richtung parallel zu einer Längsrichtung des Lichtwellenleiters erstreckt, und auf den Drücke in einer von der Längsrichtung des Lichtwellenleiters verschiedenen Richtung angewandt werden, einen zweiten flachen Bereich bzw. Teil, der eine Ebene aufweist, welche in der Höhe von einer Ebene des ersten flachen Bereiches verschieden ist, einen ersten Druckwandler, der von dem ersten flachen Bereich zu dem zweiten flachen Bereich übergeht, und einen zweiten Druckwandler enthalten, der von dem zweiten flachen Bereich zu dem Lichtwellenleiter übergeht.
  • Durch Bilden der ersten und zweiten flachen Bereiche bzw. Teile in dieser Weise kann in dem Drucksensor der Betrag bzw. Wert einer Verformung des Druckrichtungswandlers erhöht werden, und Verformungen bzw. Beanspruchungen an den Gittern können größer gemacht werden. Als Ergebnis kann der Verschiebungswert der reflektierten Wellenlänge signifikant erhöht werden, und die Detektierempfindlichkeit von senkrechten Drücke kann leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden.
  • Der Druckrichtungswandler kann ferner einen ersten flachen Bereich bzw. Teil, auf den Drücke von dem Körper her angewandt werden, und einen Druckübertragungsabschnitt enthalten, der von dem flachen Teil zu dem Lichtwellenleiter übergeht, und an dem flachen Teil können zumindest die einen von Vorsprüngen und Nuten gebildet sein.
  • Durch Bereitstellen von Vorsprüngen und/oder Nuten an bzw. auf dem flachen Teil, auf das die horizontalen Drücke angewandt werden, können verglichen mit einem Fall, in welchem derartige Vorsprünge und/oder Nuten nicht vorgesehen sind, auf diese Weise der Detektierbereich und der Verformungsbetrag bzw. -wert auf der Detektierfläche (Reaktionsfläche) für die horizontalen Drücke, die rechtwinklig zu der Richtung (Richtung längs des flachen Teiles, Richtung, in der die Gitter angeordnet sind) ist bzw. verläuft, in der die horizontalen Drücke angewandt werden, ohne weiteres bzw. leicht größer gemacht werden. Als Ergebnis kann die Detektierempfindlichkeit derartiger horizontaler Drücke verbessert werden, und die Detektiergenauigkeit von horizontalen Drücken kann höher gemacht werden.
  • Ein Drucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch eine flexible Platte bzw. Schicht und einen Lichtwellenleiter-Sensor. Der Lichtwellenleiter- bzw. Lichtleitfaser-Sensor umfasst eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren, die aus Lichtwellenleitern hergestellt sind, in denen Gitter angeordnet sind, welche Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und eine Mehrzahl von Druckrichtungswandlern, die an Stellen angeordnet sind, welche von einer Stelle verschieden sind, wo jedes der Gitter angeordnet ist, und die an beiden Enden jedes der Gitter so angeordnet sind, um jedes der Gitter dazwischen einzuschichten, zum Umsetzen von externen Drücken, die von außen her angewandt werden, in Drücke einer Richtung, in der jedes der Gitter angeordnet ist, und zum Übertragen der Drücke zu jedem der Gitter.
  • Wenn Drücke (senkrechte Drücke) von einem Körper in Bezug auf den Drucksensor angewandt werden, setzt ebenso in diesem Fall der Druckrichtungswandler die angewandten Drücke in Drücke einer Richtung parallel zu der Längsrichtung des Lichtwellenleiters um und überträgt dann die Drücke nach deren Umsetzung zu den Gittern. Als Ergebnis werden Verformungen bzw. Beanspruchungen in den Gittern mittels der umgesetzten Drücke erzeugt, woraufhin die Wellenlänge (reflektierte Wellenlänge) des durch die Gitter reflektierten Lichtes sich ändert. Demgemäß sind senkrechte Drücke dazu geeignet, durch Detektieren eines Verschiebungswertes in der reflektierten Wellenlänge der Gitter detektiert zu werden.
  • Darüber hinaus können Drucksensoren mit einer geringen Anzahl von Lichtwellenleitern bzw. Lichtleitfasern an einem Greiforgan angebracht werden, wodurch eine Greifkraft (senkrechter Druck) eines Körpers, der durch das Greiforgan ergriffen bzw. erfasst ist, leicht detektiert werden kann, zusammen mit einer Herabsetzung der Kosten des Greiforgans und der Realisierung einer Verringerung in der Rechenverarbeitungslast und der Rechenkosten bezüglich der Ermittlung der Greif- bzw. Einspannkraft.
  • Ein Drucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Lichtwellenleiter-Sensor, umfassend einen Druck-Detektiersensor, der aus einer Lichtleitfaser bzw. einem Lichtwellenleiter, in welchem Gitter angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und zwei Druckrichtungswandlern aufgebaut ist, die an Stellen angeordnet sind, welche verschieden sind von einer Stelle, wo die Gitter angeordnet sind, und die an beiden Enden der Gitter so angeordnet sind, um die Gitter dazwischen einzuschichten, zum Umsetzen von externen Drücken, die von außen her angewandt sind, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu den Gittern.
  • Da der Drucksensor leicht aus einem Druck-Detektiersensor und zwei Druckrichtungswandlern konstruiert bzw. aufgebaut werden kann, kann in diesem Fall, falls der Drucksensor, der mit einem einzelnen Lichtwellenleiter-Sensor ausgestattet ist, an einer Greiffläche angebracht ist, wo bzw. an der ein Körper an einem Greiforgan erfasst wird, in diesem Fall ein senkrechter Druck (Greifkraft), die der Greiffläche auferlegt ist, bequemer detektiert werden. Als Ergebnis können Kosten für das Greiforgan sowie die Rechenverarbeitungslast und Rechenkosten bezüglich der Ermittlung von senkrechten Drücken reduziert werden.
  • Ein Greiforgan gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Drucksensor, wobei der Drucksensor mit einer flexiblen Platte bzw. Schicht ausgestattet ist, und einen Lichtwellenleiter-Sensor, der einen Druck-Detektiersensor aufweist, welcher aus Lichtleitfasern bzw. Lichtwellenleitern hergestellt ist, in denen Gitter angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und einen Druckrichtungswandler zum Umsetzen von Drücken, die von einem Körper in Kontakt mit der Platte bzw. Schicht angewandt sind, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu den Gittern. Das Greiforgan enthält ferner ein Greifglied zum Erfassen des Körpers.
  • Gemäß dem obigen Aufbau bzw. der obigen Struktur überträgt der Druckrichtungswandler dann, wenn Drücke auf das Greif- bzw. Erfassungsglied des Greiforgans angewandt werden, die Drücke zu einer Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren, woraufhin derartige Drücke durch eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren detektiert werden können. Genauer gesagt können mit einer verhältnismäßig einfachen Struktur Drücke, wie von einem Körper angewandt werden, durch eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren detektiert werden, wodurch die Detektiergenauigkeit leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden kann.
  • Ferner kann in dem Greif- bzw. Erfassungsglied der Drucksensor an einer Kontaktstelle mit bzw. zu dem Körper angeordnet sein, und eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren kann in umgebender Beziehung zu dem Druckrichtungswandler angeordnet sein.
  • Durch Anordnen einer Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren so, um den Druckrichtungswandler zu umgeben, kann dann, wenn Drücke von einem Körper in Bezug auf das Greiforgan angewandt werden, der Druckrichtungswandler auf diese Weise die angewandten Drücke in Drücke einer Richtung umsetzen, längs der die Gitter jedes der Druck-Detektiersensoren angeordnet sind, und die umgesetzten Drücke zu jedem der Druck-Detektiersensoren hin übertragen. Als Ergebnis derartiger umgesetzter Drücke werden in den Gittern der Druck-Detektiersensoren Verformungen bzw. Beanspruchungen erzeugt, und die Wellenlänge (reflektierte Wellenlänge) von Licht an bzw. bei jedem der Gitter wird geändert. Durch Detektieren von Verschiebungswerten der reflektierten Wellenlängen bei bzw. an jedem der Gitter können demgemäß Drücke, die auf dem Lichtwellenleiter-Sensor angewandt sind, detektiert werden.
  • In dem Greif- bzw. Erfassungsglied kann der Drucksensor ferner an einer Kontaktstelle mit dem Körper angeordnet sein. Der Druckrichtungswandler kann einen flachen Bereich bzw. Teil, der sich in eine Richtung parallel zu einer Längsrichtung des Lichtwellenleiters erstreckt und auf den Drücke in einer Richtung angewandt werden, die verschieden ist von der Längsrichtung des Lichtwellenleiters, und einen Druckübertragungsabschnitt enthalten, der von dem flachen Teil zu dem Lichtwellenleiter übergeht, und worin bzw. wobei an bzw. auf dem flachen Teil zumindest die einen von Vorsprüngen und Nuten gebildet sind.
  • Auf diese Weise können in dem Greiforgan, welches mit dem Lichtwellenleiter-Sensor ebenso ausgestattet ist, durch Bereitstellen von Vorsprüngen und/oder Nuten an bzw. auf dem flachen Teil, auf das horizontale Drücke angewandt werden, verglichen mit einem Fall, in welchem derartige Vorsprünge und/oder Nuten nicht vorgesehen sind, der Detektierbereich und der Verformungsbetrag auf der Detektierfläche (Reaktionsfläche) für die horizontalen Drücke, die senkrecht zu der Richtung (Richtung längs des flachen Teiles, Richtung, in der die Gitter angeordnet sind), in der die horizontalen Drücke angewandt werden, leicht größer gemacht werden. Als Ergebnis kann die Detektierempfindlichkeit derartiger horizontaler Drücke verbessert werden, und die Detektiergenauigkeit von horizontalen Drücken kann erhöht werden.
  • Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Greiforgan einen Drucksensor, wobei der Drucksensor mit einer flexiblen Platte bzw. Schicht ausgestattet ist, und einen Lichtwellenleiter-Sensor umfassen, wobei der Lichtwellenleiter-Sensor einen Druck-Detektiersensor, der aus einem Lichtwellenleiter bzw. einer Lichtleitfaser hergestellt ist, in der Gitter angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und zwei Druckrichtungswandlern, die an Stellen angeordnet sind, welche verschieden sind von einer Stelle, wo bzw. an der die Gitter angeordnet sind, und die an beiden Enden der Gitter so angeordnet sind, um die Gitter dazwischen einzuschichten, aufweist zum Umsetzen von externen Drücken, die von der Außenseite her angewandt werden, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu den Gittern. Der Drucksensor umfasst ferner ein Greif- bzw. Erfassungsglied zum Erfassen eines Körpers, worin bzw. wobei in dem Erfassungsglied der Drucksensor an einer Kontaktstelle mit dem Körper angeordnet ist.
  • Da senkrechte Drücke mit Leichtigkeit detektiert werden können, indem lediglich ein einzelner Drucksensor (Lichtwellenleiter-Sensor) mit einem Druck-Detektiersensor und zwei Druckrichtungswandlern bereitgestellt wird, können auf diese Weise sogar dann, wenn externe Drucke auf das Greiforgan wirken, wenn ein Körper dadurch erfasst wird, ein Schlupf und ein Herausfallen des Körpers aus dem Greiforgan zuverlässig vermieden werden. Infolgedessen ist die vorliegende Erfindung in der Ermöglichung einer Automatisierung von Montageprozessen effektiv, wie sie in bzw. bei Zusammenbauoperationen angewandt werden, und bei Prozessschritten, bei denen externe Kräfte zwischen zusammengebauten Teilen wirken, die in der konventionellen Technik problematisch gewesen sind.
  • In dem Fall, dass das Greiforgan eine Mehrzahl von Klauen daran enthält und eine Greiffläche für den Körper an jeder der Klauen gebildet ist, werden, da der Drucksensor in lediglich einer der Greifflächen angeordnet ist, senkrechte Drücke an jeder der Greif- bzw. Erfassungsflächen nicht separat detektiert. Die zuvor erwähnten Wirkungen können jedoch insbesondere in Bezug auf die Steuerung von Erfassungskräften, die einem Körper auferlegt werden, in einem einfachen Greiforgan zustande gebracht werden, welches bestimmte Körper (Teile) erfasst.
  • Ein Sensor-Signalprozessor gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Lichtwellenleiter-Sensor, der eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren, die aus Lichtwellenleitern, in denen Gitter angeordnet sind, welche Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und einem Druckrichtungswandler zum Umsetzen von äußeren Drücke hergestellt sind, welche von außen angewandt sind, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu jedem der Gitter, und einen Signalprozessor umfasst zum Berechnen zumindest einer der horizontalen Drücke und der senkrechten Drücke auf der Grundlage einer Änderung in der Wellenlänge des reflektierten Lichtes, die durch Verformungen bzw. Beanspruchungen hervorgerufen wird, welche in den Gittern als Ergebnis der Anwendung von Drücke von außen her hervorgerufen bzw. erzeugt werden. Die Mehrzahl der Druck-Detektiersensoren enthält einen ersten Druck-Detektiersensor, der einen ersten Lichtwellenleiter aufweist, in welchem erste Gitter angeordnet sind, und einen zweiten Druck-Detektiersensor, der einen zweiten Lichtwellenleiter aufweist, in welchem zweite Gitter angeordnet sind. In dem Fall, dass ein Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den ersten Gittern im Wesentlichen mit einem Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den zweiten Gittern koinzidiert, entscheidet der Signalprozessor, dass horizontale Drücke von außen nicht auf den Lichtwellenleiter-Sensor angewandt werden, und der Signalprozessor berechnet die senkrechten Drücke auf der Grundlage jedes der Verschiebungswerte.
  • Da Drücke durch den Lichtwellenleiter-Sensor detektiert werden, können mit diesem Aufbau Drücke, die an einer Stelle angewandt werden, wo bzw. an der der Lichtwellenleiter-Sensor angeordnet ist, als Komponenten (horizontale Drücke) längs einer Längsrichtung des ersten Lichtwellenleiters und als Komponenten längs einer Längsrichtung des zweiten Lichtwellenleiters und als Komponenten (senkrechte Drücke) längs einer Richtung rechtwinklig zu der Ebene getrennt bzw. detektiert werden.
  • Ferner ist es mit dem Signalprozessor in dem Fall, dass der Wellenlängen Verschiebungswert des reflektierten Lichtes an den ersten Gittern und der Wellenlängen Verschiebungswert des reflektierten Lichtes an den zweiten Gittern miteinander koinzidieren, da entschieden wird, dass horizontale Drücke auf den Lichtwellenleiter-Sensor von dem Körper nicht angewandt werden, möglich, leicht zu bestimmen, ob gerade horizontale und/oder senkrechte Drücke auf den Lichtwellenleiter-Sensor von dem Körper angewandt werden oder nicht, und zusammen damit kann eine fehlerhafte Detektierung von Drücken, die gerade angewandt sind, vermieden werden.
  • Mittels der Sensor-Signalabgabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann demgemäß mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau jeder der Drücke (senkrechte Drücke, horizontale Drücke), die von dem Körper an einer Stelle angewandt werden, an der der Lichtwellenleiter-Sensor angeordnet ist, in eine Mehrzahl von Richtungen (senkrechte Richtung, horizontale Richtung) getrennt bzw. detektiert werden. Zusammen damit kann leicht bestimmt werden, ob die gerade von dem Körper auf den Lichtwellenleiter-Sensor angewandten Drücke horizontale und/oder senkrechte Drücke sind oder nicht.
  • Der Sensor-Signalprozessor kann ferner einen Drucksensor umfassen, in welchem eine Mehrzahl von Lichtwellenleiter-Sensoren längs einer Oberfläche einer flexiblen Platte bzw. eines flexiblen Blatts in Kontakt mit einem Körper angeordnet ist, wobei bezüglich jedes der Lichtwellenleiter in dem Fall, dass ein Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den ersten Gittern im Wesentlichen mit einem Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den zweiten Gittern koinzidiert, der Signalprozessor entscheidet, dass horizontale Drücke von dem Körper auf jeden der Lichtwellenleiter-Sensoren nicht angewandt sind, und der Signalprozessor berechnet die senkrechten Drücke jeweils an Stellen, an denen jeder der Lichtwellenleiter angeordnet ist, auf der Grundlage jedes der Verschiebungswerte.
  • Infolgedessen kann bei jedem der Lichtwellenleiter-Sensoren entschieden werden, ob die an Stellen, an denen jeder der Lichtwellenleiter-Sensoren angeordnet ist, angewandten Drücke horizontale Drücke und/oder senkrechte Drücke sind oder nicht.
  • In diesem Fall sind die ersten Lichtwellenleiter jeweils gegenseitig bzw. beiderseits längs derselben Richtung angeordnet, und die zweiten Lichtwellenleiter sind jeweils gegenseitig bzw. beiderseits längs derselben Richtung angeordnet. In dem Fall, dass ein Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den ersten Gittern nicht mit einem Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den zweiten Gittern koinzidiert, entscheidet der Signalprozessor, dass die horizontalen Drücke und die senkrechten Drücke von dem Körper auf jeden der Lichtwellenleiter-Sensoren angewandt sind. Auf der Grundlage eines Wellenlängen-Intervalls von reflektiertem Licht zwischen den ersten Gittern und einem Wellenlängen-Intervall von reflektiertem Licht zwischen zweiten Gittern von zwei benachbarten Lichtwellenleiter-Sensoren berechnet der Signalprozessor horizontale Drücke, die auf die beiden Lichtwellenleiter-Sensoren angewandt sind. Auf der Grundlage eines Wellenlängen-Intervalls von reflektiertem Licht zwischen den ersten Gittern und einem Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den ersten Gittern oder auf der Grundlage eines Wellenlängen-Intervalls von reflektiertem Licht zwischen den zweiten Gittern und einem Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den zweiten Gittern berechnet der Signalprozessor außerdem senkrechte Drücke, die auf die Lichtwellenleiter-Sensoren angewandt sind.
  • Demgemäß können Drücke, die zwischen den beiden Lichtwellenleiter-Sensoren angewandt sind, in eine Mehrzahl von Richtungskomponenten (senkrechte Drücke, horizontale Drücke) getrennt bzw. detektiert (berechnet) werden.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem relativ einfachen Aufbau die Genauigkeit beim Detektieren von Drücken, welche von einem Körper angewandt werden, leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden. Infolgedessen werden eine geringe Baugröße und geringe Kosten aufweisender Lichtwellenleiter-Sensor, Drucksensor und ein Greiforgan sowie eine Signalverarbeitungsvorrichtung angeboten, in denen ein Abwerfen und Herausfallen des Körpers von bzw. aus dem Greiforgan vermieden werden können, und Montageprozesse können zuverlässiger ausgeführt werden.
  • Die obigen und andere Ziele bzw. Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung näher ersichtlich werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen wird, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand veranschaulichenden Beispiels gezeigt sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1A ist eine erläuternde Aufrissansicht eines FBG-Sensors;
  • 1B ist eine erläuternde Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Wellenlänge und der Intensität von Licht zeigt, welches auf den FBG-Sensor einfällt;
  • 1C ist eine erläuternde Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Wellenlänge und der Intensität von Licht zeigt, welches durch Gitter reflektiert wird, und
  • 1D ist eine erläuternde Aufrissansicht eines FBG-Sensors, in welchem dessen Gitter ausgedehnt sind;
  • 2 ist eine Perspektivansicht eines Drucksensors, in welchem eine Mehrzahl von FBG-Sensoren gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Platte angeordnet ist;
  • 3 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines der in 2 gezeigten FBG-Sensoren;
  • 4 ist eine erläuternde Aufrissansicht des in 3 gezeigten FBG-Sensors;
  • 5 ist eine Ansicht zur Erläuterung von Detektier-Prinzipien von senkrechten Drücken durch den FBG-Sensor von 2 und 3;
  • 6 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Wellenlänge und Intensität von Licht zeigt, welches durch die Gitter reflektiert ist;
  • 7 ist eine vergrößerte Draufsicht der Mehrzahl von in 2 gezeigten FBG-Sensoren;
  • 8 ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung von Detektier-Prinzipien von senkrechten Drücken und horizontalen Drücken zwischen zwei der in 2 gezeigten FBG-Sensoren;
  • 9 ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung von Detektier-Prinzipien von senkrechten Drücken und horizontalen Drücken zwischen zwei der in 2 gezeigten FBG-Sensoren;
  • 10 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Wellenlänge und Intensität von Licht zeigt, welches durch Gitter der in 8 und 9 gezeigten FBG-Sensoren reflektiert wird;
  • 11 ist eine strukturelle Ansicht eines Robot- bzw. Robotersystems, bei dem der in 2 gezeigte Drucksensor vom Verteilungstyp angewandt ist;
  • 12 ist ein funktionelles Blockdiagramm des Robot- bzw. Robotersystems von 11;
  • 13 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung von Verarbeitungsschritten, die durch eine in 12 gezeigte Rechenverarbeitungseinheit ausgeführt werden;
  • 14 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein Körper, der größer ist als ein Messbereich einer Detektierfläche, in Kontakt ist mit dem Drucksensor von 2;
  • 15 ist eine erläuternde Ansicht des FBG-Sensors von 14, bevor horizontale Drücke darauf angewandt sind;
  • 16 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem horizontale Drücke nicht detektiert werden können, wenn die horizontalen Drücke auf einen Messbereich in einem Zustand angewandt werden, der in 14 und 15 gezeigt ist;
  • 17 ist eine Perspektivansicht eines Drucksensors, in welchem FBG-Sensoren gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Platte angeordnet sind;
  • 18 ist eine Draufsicht des Drucksensors, der in 17 gezeigt ist;
  • 19 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein Körper, der größer ist als ein Messbereich, in Kontakt mit dem Drucksensor von 17 und 18 ist;
  • 20 ist eine erläuternde Ansicht des FBG-Sensors von 19, bevor darauf horizontale Drücke angewandt sind;
  • 21 ist eine Ansicht zur Erläuterung von Prinzipien des Detektierens von horizontalen Drücken durch den FBG-Sensor von 20;
  • 22 ist ein Diagramm, welches Ausgangssignale von Gittern zeigt, die außerhalb eines in 17 bis 21 gezeigten Druckrichtungswandlers angeordnet sind;
  • 23 ist eine Draufsicht, die ein modifiziertes Beispiel des Drucksensors von 17 bis 22 zeigt;
  • 24 ist eine Draufsicht, die ein modifiziertes Beispiel des Drucksensors von 17 bis 22 zeigt;
  • 25 ist eine Draufsicht, die ein modifiziertes Beispiel des Drucksensors von 17 bis 22 zeigt;
  • 26 ist eine Perspektivansicht eines Drucksensors, in welchem ein FBG-Sensor gemäß einer dritten Ausführungsform in einer Platte angeordnet ist;
  • 27 ist eine Draufsicht, die den FBG-Sensor von 26 zeigt;
  • 28 ist eine erläuternde Aufrissansicht, die den FBG-Sensor von 26 zeigt;
  • 29 ist eine erläuternde Ansicht, die den FBG-Sensor von 26 vor der Anwendung von Drücke darauf zeigt;
  • 30 ist eine Ansicht zur Erläuterung von Prinzipien des Detektierens von senkrechten Drücken durch den FBG-Sensor von 26 bis 28;
  • 31 ist eine Ansicht zur Erläuterung von Prinzipien des Detektierens von senkrechten Drücken und horizontalen Drücken durch den FBG-Sensor von 26 bis 28;
  • 32 ist eine Draufsicht, die ein modifiziertes Beispiel des Drucksensors von 26 zeigt;
  • 33 ist eine Perspektivansicht eines Drucksensors, in welchem ein FBG-Sensor gemäß einer vierten Ausführungsform in einer Platte angeordnet ist;
  • 34 ist eine Draufsicht, die den FBG-Sensor von 33 zeigt;
  • 35 ist eine erläuternde Aufrissansicht, die den FBG-Sensor von 33 zeigt;
  • 36 ist eine Ansicht zur Erläuterung von Prinzipien des Detektierens von senkrechten Drücken durch den FBG-Sensor von 33 bis 35;
  • 37 ist eine erläuternde Aufrissansicht, in der der Drucksensor gemäß der vierten Ausführungsform bei einem Greiforgan des Robotersystems von 11 angewandt ist;
  • 38 ist eine Perspektivansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Drucksensors von 33 zeigt;
  • 39 ist eine Draufsicht, die ein modifiziertes Beispiel des Drucksensors von 33 zeigt;
  • 40 ist eine Perspektivansicht eines Drucksensors, in welchem ein FBG-Sensor gemäß einer fünften Ausführungsform in einer Platte angeordnet ist;
  • 41 ist eine Draufsicht des in 40 gezeigten Drucksensors;
  • 42A und 42B sind erläuternde Ansichten, welche Prinzipien des Detektierens von senkrechten Drücken durch den Druck-Detektiersensor und den Druckrichtungswandler des Drucksensors von 40 erläutern, die längs einer X-Richtung angeordnet sind;
  • 43A und 43B sind erläuternde Ansichten, die Prinzipien des Detektierens von senkrechten Drücken durch den Druck-Detektiersensor und den Druckrichtungswandler des Drucksensors von 40 erläutern, die längs einer Y-Richtung angeordnet sind;
  • 44 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen senkrechten Drücken und einem Verschiebungswert von reflektierten Wellenlängen durch den Drucksensor von 40 veranschaulicht;
  • 45 ist eine Perspektivansicht eines Drucksensors, in welchem ein FBG-Sensor gemäß einer sechsten Ausführungsform in einer Platte angeordnet ist;
  • 46 ist eine erläuternde Aufrissansicht des FBG-Sensors von 45;
  • 47 ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung von Prinzipien des Detektierens von senkrechten Drücken durch den FBG-Sensor von 45 und 46;
  • 48 ist eine Perspektivansicht eines Drucksensors, in welchem FBG-Sensoren gemäß einer siebten Ausführungsform in einer Platte angeordnet sind;
  • 49 ist eine erläuternde Aufrissansicht des FBG-Sensors von 48;
  • 50 ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung von Prinzipien des Detektierens von horizontalen Drücken durch den FBG-Sensor von 48 und 49;
  • 51 ist eine Perspektivansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Drucksensors von 48 bis 50 zeigt; und
  • 52 ist eine Perspektivansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Drucksensors von 48 bis 50 zeigt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Ein Lichtwellenleiter-Sensor, ein Drucksensor, der einen solchen Lichtwellenleiter-Sensor enthält, und ein Greiforgan, welches den Drucksensor enthält, und eine Sensor-Signalverarbeitungsvorrichtung, die ein derartiges Greiforgan (erste bis siebte Ausführungsformen) gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, wird unter Bezugnahme auf 1 bis 52 der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
  • Übersicht von Druck-Detektierprinzipien unter Verwendung des Lichtwellenleiter-Sensors:
  • Vor Erläuterungen der jeweiligen Ausführungsformen werden Übersichtsprinzipien zur Detektierung von Drücken unter Verwendung eines FBG-Sensors (fiber bragg grating sensor – Faser-Bragg-Gitter-Sensor) als Lichtwellenleiter-Sensor unter Bezugnahme auf 1A bis 1D erläutert werden.
  • Der FBG-Sensor ist durch Bestrahlen eines Teiles eines Kernes 12, dem Ge in einer Lichtleitfaser bzw. einem Lichtwellenleiter 10 hinzugesetzt worden ist, mit ultravioletten Strahlen gebildet, um dadurch Gitter 14 zu bilden. In 1A ist die Periode (Gitterabstand) der Gitter 14 mit ΔA dargestellt.
  • In einem Zustand, in welchem Drücke auf den Lichtwellenleiter 10 nicht angewandt sind, reflektieren die Gitter 14 in dem Fall, dass Licht mit Wellenlängen und Intensität, wie in 1B gezeigt, auf den Kern 12 einfällt, Licht (reflektiertes Licht) einer bestimmten Wellenlänge λA (siehe 1C) aus den Wellenlängen λ, wie in 1B gezeigt.
  • Wenn andererseits, wie in 1D gezeigt, Drücke auf die Lichtleitfaser 10 angewandt werden, ändert sich der Gitterabstand von ΔA zu ΔB (ΔA < ΔB), und die Wellenlänge (reflektierte Wellenlänge) des reflektierten Lichtes verschiebt sich von λA zu λB (siehe 1C).
  • Die reflektierte Wellenlänge λA vor der Anwendung von Drücken und die reflektierte Wellenlänge λB, wenn Drücke angewandt sind, ist unter Heranziehung von neff, um der effektive Brechungsindex des Kernes 12 zu sein, durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) dargestellt. λA = 2 × neff × ΔA (1) λB = 2 × neff × ΔB (2)
  • Auf diese Weise sind die reflektierten Wellenlängen λA, λB durch den Gitterabstand ΔA, ΔB bestimmt. Ferner wird der Anfangs- bzw. Ausgangsgitterabstand ΔA vor der Anwendung von Drücken optional entsprechend Systemspezifikationen und der beabsichtigten Anwendung festgelegt.
  • Demgemäß können unter Verwendung des FBG-Sensors auf der Grundlage des Verschiebungswertes (λB – λA) der reflektierten Wellenlängen von λA zu λB Drücke detektiert werden, die auf die Lichtleitfaser 10 angewandt sind, und das Vorhandensein oder Fehlen von Drücken kann bestimmt werden.
  • Erste Ausführungsform
  • Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 2 bis 10 Erläuterungen bezüglich eines Drucksensors (Drucksensor vom Verteilungstyp) 16 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines in dem Drucksensor 16 einbezogenen FBG-Sensors 22 gegeben werden.
  • Wie in 2 gezeigt, ist der Drucksensor 16 durch Einbetten eines einzelnen bzw. einzigen Lichtwellenleiterkabels 20 in einer flexiblen Platte 18 längs einer Oberflächenrichtung (Richtung X-Y-Ebene) der Platte 18 und durch Anordnen (Ordnen) einer Mehrzahl von FBG-Sensoren 22 in einer Matrixform längs des Lichtwellenleiterkabels 20 gebildet, die zu Adressen gemacht sind (das heißt, dass jeweilige Adressen dazu zugeordnet sind).
  • Genauer gesagt ist das Lichtwellenleiter- bzw. Lichtleitfaserkabel 20 aus einer Lichtleitfaser (erste Lichtleitfaser bzw. erster Lichtwellenleiter) 20x, deren Längsrichtung in einer X-Richtung durch Anordnen des Lichtwellenleiterkabels 20 in einer Serpentinenform längs der Y-Richtung ausgerichtet ist, und einer Lichtleitfaser (zweite Lichtleitfaser bzw. zweiter Lichtwellenleiter) 20y gebildet, deren Längsrichtung in einer Y-Richtung durch Anordnen des Lichtwellenleiterkabels 20 in einer Serpentinenform längs der X-Richtung ausgerichtet ist. In diesem Fall sind der Lichtwellenleiter 20x und der Lichtwellenleiter 20y in einer Serpentinenweise in gegenseitig unterschiedlichen Höhen angeordnet (siehe 2 bis 4), während bei Betrachtung in Draufsicht die FBG-Sensoren 22 an Stellen angeordnet sind, an denen der Lichtwellenleiter 20x und der Lichtwellenleiter 20y sich unter rechtem Winkel schneiden (siehe 7). Demgemäß wird bzw. ist die Platte 18 durch Formen eines Materials, wie Plastik bzw. Kunststoff oder dergleichen, gebildet, welches eine gewisse Flexibilität aufweist, so dass das Lichtwellenleiterkabel 20 und die FBG-Sensoren 22 darin eingebettet werden bzw. sind.
  • Obwohl in 2 neun einzelne FBG-Sensoren 22 in einer 3×3-Matrixform angeordnet und Adressen zugeordnet sind, ist die Anzahl von in der Platte 18 eingebetteten FBG-Sensoren 22 nicht auf neun beschränkt, und diese Zahl kann größer oder kleiner sein. In jedem Fall können in der ersten Ausführungsformen im Inneren der Platte 18 die jeweiligen FBG-Sensoren 22 in einer Matrixform längs der Oberflächenrichtung (Richtung der X-Y-Ebene) der Platte 18 geordnet und angeordnet sein.
  • Obwohl in 2 bis 4 ein Fall veranschaulicht ist, in welchem die Lichtleitfaser bzw. der Lichtwellenleiter 20x in einer höheren Position angeordnet ist als die Lichtleitfaser bzw. der Lichtwellenleiter 20y, ist es ferner selbstverständlich, dass der Lichtwellenleiter 20x in einer niedrigeren Position als der Lichtwellenleiter 20y angeordnet sein kann.
  • Wie in 2 bis 4 und 7 gezeigt, sind an Stellen, an denen sich der Lichtwellenleiter 20x und der Lichtwellenleiter 20y unter rechtem Winkel schneiden, Gitter (erste Gitter) 26x in dem Kern 24x in der X-Richtung des Lichtwellenleiterkabels 20 gebildet, während andere Gitter (zweite Gitter) 26y in dem Kern 24y in der Y-Richtung des Lichtwellenleiterkabels 20 gebildet sind. In diesem Fall weisen sämtliche der Gitter 26x, 26y gegenseitig unterschiedliche Gitterabstände und reflektierte Wellenlängen auf.
  • Genauer gesagt ist in den Kernen 24x, 24y eines einzigen Lichtwellenleiterkabels 20 eine Mehrzahl von Gittern 26x, 26y gebildet, die gegenseitig unterschiedliche Gitterabstände und reflektierte Wellenlängen besitzen. In der ersten Ausführungsform ist das Lichtwellenleiterkabel innerhalb der Platte 18 so eingebettet, dass an Stellen, an denen die FBG-Sensoren angeordnet sind, ein Gitter 26x und ein Gitter 26y gebildet sind, um sich bei Betrachtung in Draufsicht zu schneiden.
  • Der FBG-Sensor 22 gemäß der ersten Ausführungsform wird nunmehr unter Bezugnahme auf 2 bis 4 in größerer Einzelheit erläutert werden.
  • Der FBG-Sensor 22 umfasst einen ersten Druck-Detektiersensor 27x, der eine Lichtleitfaser bzw. einen Lichtwellenleiter 20x aufweist, in welchem Gitter 26x angeordnet bzw. geordnet sind, einen zweiten Druck-Detektiersensor 27y, der aus einer Lichtleitfaser bzw. einem Lichtwellenleiter 20y gebildet ist, in welchem Gitter 26y angeordnet sind, und einen Druckrichtungswandler 29 zum Umsetzen von Drücken (senkrechte Drücke), die in der Z-Richtung angewandt sind, in Drücke (Komponenten) längs der X-Richtung und der Y-Richtung und zum Übertragen der umgesetzten Drücke zu den Lichtleitfasern bzw. Lichtwellenleitern 20x, 20y.
  • In diesem Fall enthält der Druckrichtungswandler 29 einen rechteckförmigen flachen Teil 28, der sich parallel zur X-Y-Richtung erstreckt, Druckübertragungsabschnitte 30x, die von zwei gegenüberliegenden Seiten des flachen Teiles 28 zu den jeweiligen Enden der Gitter 26x übergehen, und andere Druckübertragungsabschnitte 30y, die von zwei anderen gegenüberliegenden Seiten des flachen Teiles 28 zu den jeweiligen Enden der Gitter 26y übergehen.
  • Zwei Druckübertragungsabschnitte 30x, die in gegenseitig gegenüberstehender Beziehung gebildet sind, enthalten jeweils einen geneigten Abschnitt 32x, der mit dem flachen Teil 28 verbunden ist und der zu dem Lichtwellenleiter 20x hin geneigt ist, und einen Verbindungsabschnitt 34x, der mit dem geneigten Abschnitt 32x verbunden ist und der eine äußere Umfangsfläche des Lichtwellenleiters 20x teilweise umgibt. In diesem Fall sind, wie in 4 und 5 gezeigt, die durch jeden der geneigten Abschnitte 32x und die Verbindungsabschnitte 34x gebildeten Winkel beiderseits einander gleich festgelegt.
  • Andererseits enthalten in derselben Weise wie der Druckübertragungsabschnitt 30x zwei Druckübertragungsabschnitte 30y, die in gegenseitig gegenüberstehender Beziehung gebildet sind, jeweils einen geneigten Abschnitt 32y, der mit dem flachen Teil 28 verbunden ist und der zu der Lichtleitfaser bzw. dem Lichtwellenleiter 20y hin geneigt ist, und einen Verbindungsabschnitt 34y, der mit dem geneigten Abschnitt 32y verbunden ist und der eine äußere Umfangsfläche des Lichtwellenleiters 20y teilweise umgibt. In diesem Fall sind die durch jeden der geneigten Abschnitte 32y und die Verbindungsabschnitt 34y gebildeten Winkel beiderseits einander gleich festgelegt.
  • Wie oben ausgeführt, sind innerhalb der Platte 18 die Lichtwellenleiter 20y an einer niedrigeren Position angeordnet als die Lichtwellenleiter 20x (siehe 2 bis 4). Daher sind die oberen Flächen der Verbindungsabschnitte 34y an Positionen festgelegt, die niedriger sind als die oberen Flächen der Verbindungsabschnitte 34x.
  • Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 5 bis 7 Erläuterungen betreffend ein Verfahren zum Detektieren von senkrechten Drücken, wenn ein Körper 40 mit einer Oberfläche der Platte 18 oberhalb der FBG-Sensoren 22 in Kontakt gelangt und dadurch derartige senkrechte Drücke (Drücke längs der Z-Richtung) auf die Gitter 26x, 26y anwendet, und ein Verfahren zum Entscheiden gegeben werden, dass horizontale Drücke (Drücke längs der X-Y-Richtung, das sind Scherdrücke) nicht angewandt werden, sondern dass lediglich senkrechte Drücke angewandt werden.
  • Wenn zu einem Zeitpunkt ein senkrechter Druck Fp längs der Z-Richtung von dem Körper 40 auf die Platte 18 angewandt wird, wird ein Druck F' längs der Z-Richtung der Druckübertragungsabschnitte 30x angewandt.
  • Da vier Druckübertragungsabschnitte 30x, 30y in einem FBG-Sensor 22 existieren, wird der Druck F', der auf einen der Druckübertragungsabschnitte 30x, 30y angewandt wird, idealerweise durch folgende Gleichung (3) dargestellt: F' = Fp/4 (3)
  • Eine Komponente (Kraft) F'' des Druckes F' in einer Richtung längs des geneigten Abschnitts 32x wird unter der Annahme, dass der durch die Z-Richtung (Druck F') und den geneigten Abschnitt 32x gebildete Winkel gegeben ist mit Φ, durch folgende Gleichung (4) dargestellt. F'' = F'cosΦ = (Fp/4) × cosΦ (4)
  • Da ferner der durch die Kraft F'' und die Längsrichtung (X-Richtung) des Lichtwellenleiters 20x gebildete Winkel definiert ist durch (90° – Φ), wird die Kraft F''', die auf den Lichtwellenleiter 20x und den Verbindungsabschnitt 34x angewandt ist, durch folgende Gleichung (5) dargestellt. F''' = F''cos(90° – Φ) = F''sinΦ = (Fp/4) × cosΦ × sinΦ (5)
  • Durch Anwenden der Kraft F''' auf den Lichtwellenleiter 20x werden Verformungen (Streckung) in der X-Richtung der Gitter 26 derart hervorgerufen, dass sich der Gitterabstand der Gitter 26 ändert (zunimmt).
  • Die Verformung ε in den Gittern 26, die längs der X-Richtung durch die Kraft F''' erzeugt bzw. hervorgerufen wird, erreicht einen Wert (ε = ε' + ε'') als Ergebnis der Hinzufügung der Beanspruchung bzw. Verformung ε' in den Gittern 26x auf der linken Seite von 5 zusammen mit der Beanspruchung bzw. Verformung ε'' auf der rechten Seite von 5.
  • Da, wie in 5 gezeigt, der FBG-Sensor 22 mit einer Links-Rechts-(Quer)-Symmetrie aufgebaut ist und somit dieselbe Kraft F''' auf beiden linken und rechten Seiten der Gitter 26x wirkt mit dem Ergebnis, dass ε' = ε'' ist.
  • Falls der Young'sche Modul bzw. Elastizitätsmodul des Kernes 24x des Lichtwellenleiters 20x gegeben ist mit E, werden ferner die Beanspruchungen bzw. Verformungen ε, ε', ε'' durch die folgenden Gleichungen (6), (7) und (8) dargestellt. ε' = (1/E) × F''' = {1/(4 × E)} × FpcosΦ × sinΦ (6) ε'' = ε' = (1/E) × F''' = {1/(4 × E)} × FpcosΦ × sinΦ (7) ε = ε' + ε'' = {1/(2 × E)} × FpcosΦ × sinΦ (8)
  • Zu einem Zeitpunkt, zu dem bzw. wenn die Gitterzahl der Gitter 26x gegeben ist mit N, wird ferner durch Anwenden des senkrechten Drucks Fp der zusätzliche Anteil Δ zu dem Gitterabstand der Gitter 26x durch folgende Gleichung (9) dargestellt. Δ = ε/(N – 1) = (Fp × cosΦ × sinΦ)/{2 × E × (N – 1)} (9)
  • Andererseits ist auf der Grundlage der Gleichung (1) unter der Annahme, dass der Gitterabstand der Gitter 26x vor der Anwendung des senkrechten Drucks Fp gegeben ist durch Δ0AX, die reflektierte Wellenlänge λax0 (siehe 6) vor der Anwendung der Kraft F durch die folgende Gleichung (10) dargestellt, in der der Index a einen Code bezüglich des in 7 dargestellten FBG-Sensors 22A angibt. λax0 = 2 × neff × Δ0ax (10)
  • Ferner wird die reflektierte Wellenlänge λax an den Gittern 26x nach Anwenden des senkrechten Drucks Fp unter Berücksichtigung des durch Gleichung (9) gegebenen zusätzlichen Anteiles Δ durch folgende Gleichung (11) dargestellt. λax = 2 × neff × (Δ + Δ0ax) = 2 × neff × [(F × cosΦ × sinΦ)/{2 × E × (N – 1)} + Δ0ax] (11)
  • Nach Anwenden des senkrechten Drucks Fp ist der Spitzen-Änderungswert Δλax in der reflektierten Wellenlänge der Gitter 26x demgemäß durch die folgende Gleichung (12) dargestellt. Δλax = λax – λax0 = 2 × neff × [(Fp × cosΦ × sinΦ)/{2 × E × (N – 1)} + Δ0ax] – 2 × neff × Δ0ax = neff × [(Fp × cosΦ × sinΦ)/{E × (N – 1))] (12)
  • Ähnlich der Gleichung (12) wird der Spitzen-Änderungswert Δλay in der reflektierten Wellenlänge der Gitter 26y durch die folgende Gleichung (13) dargestellt. In der Gleichung (13) gibt der Index y einen Code (einen Code bezüglich der Gitter 26y) an, der die Y-Richtung betrifft. Δλay = λay – λay0 = 2 × neff × [(Fp × cosΦ × sinΦ)/{2 × E × (N – 1)} + Δ0ay] – 2 × neff × Δ0ay = neff × [(Fp × cosΦ × sinΦ)/{E × (N – 1)}] (13)
  • Falls horizontale Drücke (Drücke, die längs der X-Richtung und der Y-Richtung angewandt werden) längs der Oberfläche der Platte 18 nicht erzeugt werden, und in dem Fall, dass lediglich senkrechte Drücke Fp angewandt werden, werden demgemäß in einem der FBG-Sensoren 22 durch die zuvor erwähnten Gleichungen (12) und (13) der Spitzen-Änderungswert Δλax der reflektierten Wellenlänge der Gitter 26x und der Spitzen-Änderungswert Δλay der reflektierten Wellenlänge der Gitter 26y gegenseitig einander gleich, wie dies durch die folgende Gleichung (14) gezeigt ist. Δλax = Δλay (14)
  • Überdies werden, wie in 6 und 7 gezeigt, in den benachbarten FBG-Sensoren 22A bis 22D, falls ohne Erzeugung von horizontalen Drücken lediglich senkrechte Drücke Fp angewandt werden, die die anderen FBG-Sensoren 22B bis 22D ebenso betreffen, ähnlich Gleichung (14), die durch die folgenden Gleichungen (15) bis (17) gezeigten Beziehungen zutreffen, in denen ihre Indices b bis d Codes bezeichnen, die die FBG-Sensoren 22B bis 22D betreffen. Δλbx = Δλby (15) Δλcx = Δλcy (16) Δλdx = Δλdy (17)
  • Falls die obigen Gleichungen (14) bis (17) bestehen, dann kann demgemäß auf der Grundlage der Wellenlängen-Verschiebungswerte (Änderungswerte) Δλax, Δλay, Δλbx, Δλby, Δλcx, Δλcy, Δλdx, Δλdy, der auf die FBG-Sensoren 22A bis 22D angewandte senkrechte Druck Fp detektiert (berechnet) werden.
  • Genauer gesagt werden in dem Fall, dass horizontale Drücke nicht angewandt sind, dann, wenn Proportionalitätskonstanten von Verformungen auf den Gittern 26x, 26y jedes der FBG-Sensoren 22A bis 22D gegeben sind mit K, L, M, N, die senkrechten Drücke FA, FB, FC, FD, die auf die FBG-Sensoren 22A bis 22D angewandt werden, durch die folgenden Gleichungen (18) bis (21) dargestellt. FA = K × Δλax = K × Δλay (18) FB = L × Δλbx = L × Δλby (19) FC = M × Δλcx = M × Δλcy (20) FD = N × Δλdx = N × Δλdy (21)
  • Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 7 bis 10 Erläuterungen bezüglich Prinzipien des Detektierens gegeben werden, die benutzt werden, wenn ein Körper 50 mit einer Oberfläche der Platte 18 oberhalb des FBG-Sensors 22 in Kontakt gelangt und wenn lediglich horizontale Drücke (Drücke längs der X-Richtung und der Y-Richtung, das heißt Scherdrücke) von dem Körper 50 auf die Gitter 26x, 26y angewandt werden. Genauer gesagt wird ein Fall erläutert werden, bei dem während der Anwendung von horizontalen Drücken auf jedes der bzw. zu jedem der Gitter 26x, 26y senkrechte Drücke darauf nicht angewandt werden.
  • Zunächst kann bezüglich der vier FBG-Sensoren 22A bis 22D, falls die Gleichungen (14) bis (17) nicht bestehen, sodann die Erzeugung von horizontalen Drücken in der X-Y-Ebene (in der Oberflächenrichtung der Platte 18) beurteilt werden. In diesem Fall wird die Detektierung derartiger horizontaler Drücke unter Heranziehung von zwei benachbarten FBG-Sensoren vorgenommen. Damit ist für die Ermittlung von horizontalen Drücken die notwendige minimale räumliche Auflösung der Bereich, der durch zwei FBG-Sensorbereiche gebildet ist.
  • Wie in 8 und 9 gezeigt, wendet der Körper 50 in dem Fall, dass der Körper 50 sich in Kontakt mit der Oberfläche der Platte 18 so befindet, um die rechte Seite des FBG-Sensors 22A und die linke Seite des FBG-Sensors 22C zu überspannen, einen horizontalen Druck längs der X-Richtung in Bezug auf den Druckübertragungsabschnitt 30x auf der rechten Seite des FBG-Sensors 22A und in Bezug auf den Druckübertragungsabschnitt 30x auf der linken Seite des FBG-Sensors 22C an. In 9 ist ein Fall gezeigt, in welchem ein horizontaler Druck längs der X-Richtung (das ist ein horizontaler Druck in der positiven X-Richtung) angewandt ist.
  • In diesem Fall wirkt der auf den Druckübertragungsabschnitt 30x auf der rechten Seiten des FBG-Sensors 22A angewandte horizontaler Druck als eine Kraft, die bewirkt, dass sich der Gitterabstand der Gitter 26x des FBG-Sensors 22A in der X-Richtung dehnt. Andererseits wirkt der auf den Druckübertragungsabschnitt 30x auf der linken Seite des FBG-Sensors 22C angewandte horizontale Druck als eine Kraft, die bewirkt, dass sich der Gitterabstand der Gitter 26x des FBG-Sensors 22c in der X-Richtung zusammenzieht.
  • In 9 ist eine Position (durch die Einpunkt-Strich-Linien dargestellt) des Druckübertragungsabschnitts 30x vor der Anwendung des horizontalen Drucks darauf schematisch in Kombination mit der Position (durch voll ausgezogene Linien gezeigt) des Druckübertragungsabschnitts 30x nach der Anwendung der horizontalen Drucks gezeigt. Zusammen damit ist auch der Gitterabstand der Gitter 26x nach Anwendung des horizontalen Drucks gezeigt.
  • Die reflektierte Wellenlänge λax0 der Gitter 26x des FBG-Sensors 22A vor der Anwendung von horizontalen Drücken ist durch die oben erwähnte Gleichung (10) dargestellt. Andererseits ist entsprechend bzw. ähnlich der Gleichung (10) die reflektierte Wellenlänge λcx0 der Gitter 26c des FBG-Sensors 22C durch die folgende Gleichung (22) dargestellt. λcx0 = 2 × neff × Δ0cx (22)
  • Demgemäß ist, wie in 10 dargestellt, das Intervall Δλ0acx zwischen λax0 und λcx0 einzig durch die folgende Gleichung (23) dargestellt. Δλ0acx = λcx0 – λax0 = 2 × neff × (Δ0cx – Δ0ax) (23)
  • Darüber hinaus ist die reflektierte Wellenlänge λax der Gitter 26x des FBG-Sensors 22A nach der Anwendung des horizontalen Drucks, wie in 9 gezeigt, in der X-Richtung in derselben Weise wie in der oben erwähnten Gleichung (11) dargestellt. Andererseits ist entsprechend bzw. ähnlich der Gleichung (11) die reflektierte Wellenlänge λcx der Gitter 26x des FBG-Sensors 22C nach Anwendung des horizontalen Drucks durch die folgende Gleichung (24) dargestellt. λcx = 2 × neff × (–Δ + Δ0cx) = 2 × neff × [–(FcosΦ × sinΦ)/{2 × E × (N – 1)} + Δ0cx] (24)
  • In der Gleichung (24) bedeutet das dem Δ-Symbol hinzugefügte Minuszeichen, dass der Gitterabstand der Gitter 26x des FBG-Sensors 22C als Ergebnis der Anwendung von horizontalen Drücke zusammengezogen wird.
  • Auf diese Weise ändert sich die reflektierte Wellenlänge nach Anwendung des horizontalen Drucks linear in Bezug auf den angewandten horizontalen Druck. Demgemäß ändert sich, wie in 10 gezeigt, auch das Intervall Δλacx zwischen λax und λcx linear in Bezug auf den horizontalen Druck und wird durch die folgende Gleichung (25) dargestellt. Δλacx = λcx – λax = 2 × neff × {(–Δ + Δ0cx) – (Δ + Δ0ax)} (25)
  • Durch Gleichung (25) ist der Wert Facx des auf die FBG-Sensoren 22A, 22C angewandten horizontalen Drucks proportional der Differenz zwischen den Intervallen Δλ0acx, Δλacx der reflektierten Wellenlängen vor und nach der Anwendung des horizontalen Drucks. Ferner gibt das Vorzeichen dieser Differenz die Richtung des horizontalen Drucks an.
  • Falls die Proportionalitätskonstante von Verformungen in der X-Richtung in Folge des horizontalen Drucks mit O herangenommen wird, dann wird der horizontale Druck Facx in der X-Richtung, der an den FBG-Sensoren 22A, 22C detektiert, durch die folgende Gleichung (26) angegeben. Facx = O(Δλ0acx – Δλacx) (26)
  • Es sei darauf hingewiesen, dass in Gleichung (26) in dem Fall, dass horizontale Drücke in der positiven X-Richtung (das ist in einer Richtung von dem FBG-Sensor 22A zu dem FBG-Sensor 22C hin) angewandt sind, Facx > 0 ist. Andererseits ist in dem Fall, dass horizontale Drücke in der negativen X-Richtung (das heißt in einer Richtung von dem FBG-Sensor 22C zu dem FBG-Sensor 22A hin) angewandt werden, sodann Facx < 0.
  • Wie oben beschrieben, ist das Detektieren von horizontalen Drücken zwischen zwei FBG-Sensoren 22A, 22C beschrieben worden. Es können jedoch ebenso horizontale Drücke in der X-Richtung zwischen den FBG-Sensoren 22B, 22D, horizontale Drücke in der Y-Richtung zwischen den FBG-Sensoren 22A, 22B und horizontale Drücke in der Y-Richtung zwischen den FBG-Sensoren 22C, 22D in derselben Weise detektiert werden.
  • Genauer gesagt werden in dem Fall, dass eine Proportionalitätskonstante von Verformungen in der X-Richtung, die durch horizontale Drücke zwischen den FBG-Sensoren 22B, 22D hervorgerufen werden, als P herangezogen wird, dass eine Proportionalitätskonstante von Verformungen in der Y-Richtung, die durch horizontale Drücke zwischen den FBG-Sensoren 22A, 22B hervorgerufen werden, als Q herangezogen wird und dass eine Proportionalitätskonstante von Verformungen in der Y-Richtung, die durch horizontale Drücke zwischen den FBG-Sensoren 22C, 22D hervorgerufen werden, als R herangezogen wird, die horizontalen Drücke Fbdx in der X-Richtung, welche in den FBG-Sensoren 22B, 22D detektiert werden, die horizontalen Drücke Faby in der Y-Richtung, welche in den FBG-Sensoren 22A, 22B detektiert werden, und die horizontalen Drücke Fcdy in der Y-Richtung, welche in den FBG-Sensoren 22C, 22D detektiert werden, durch die folgenden Gleichungen (27) bis (29) dargestellt, die ähnlich der zuvor erwähnten Gleichung (26) sind. Fbdx = P(Δλ0bdx – Δλbdx) (27) Faby = Q(Δλ0aby – Δλaby) (28) Fcdy = R(Δλ0cdy – Δλcdy) (29)
  • In den Gleichungen (27) bis (29) repräsentieren die Indices bd, ab, cd Codes bezüglich jedes der FBG-Sensoren, und die Indices x, y repräsentieren Codes bezüglich der X-Richtung bzw. bezüglich der Y-Richtung. Ferner sind ebenso in den Gleichungen (27) bis (29) in dem Fall, dass horizontale Drücke in der positiven X-Richtung und der positiven Y-Richtung angewandt sind, die Größen der horizontalen Drücke positive Werte, während umgekehrt in dem Fall, dass horizontale Drücke in der negativen X-Richtung und der negativen Y-Richtung angewandt sind, die Größen der horizontalen Drücke negative Werte sind.
  • Als Nächstes werden Erläuterungen bezüglich des Detektierens von senkrechten Drücken in einem Fall gegeben werden, in welchem beide, horizontale Drücke und senkrechte Drücke angewandt werden bzw. sind. Derartige Erläuterungen werden ein Verfahren betreffen, bei dem senkrechte Drücke, die auf dem FBG-Sensor 22A angewandt sind, aus horizontalen Drücken detektiert werden, die in der X-Richtung angewandt sind.
  • In 10 geben die gestrichelten Linien reflektierte Wellen vor der Anwendung von Drücken (horizontale Drücke und senkrechte Drücke) an, während die voll ausgezogenen Linien reflektierte Wellenlängen nach der Anwendung von horizontalen Drücken angeben. Wenn in diesem Fall zusammen mit senkrechten Drücken angewandt wird, werden die reflektierten Wellenlängen von der durch die voll ausgezogenen Linien dargestellten Charakteristik in die durch die Einpunkt-Strichlinien dargestellte Charakteristik verschoben.
  • Genauer gesagt geben, wenn Drücke auf die FBG-Sensoren 22A, 22C angewandt werden, die Charakteristiken der beiden Einpunkt-Strichlinien die reflektierte Wellenlänge (Einpunkt-Strichlinie auf der linken Seite) für einen Fall an, in welchem die Verteilung von senkrechten Drücken in dem FBG-Sensor 22A berücksichtigt ist, und die reflektierte Wellenlänge (Einpunkt-Strichlinie auf der rechten Seite) für einen Fall an, in welchem die Verteilung von senkrechten Drücken in dem FBG-Sensor 22C berücksichtigt ist.
  • In dem Fall, dass beide – horizontale und senkrechte – Drücke aus der Gesamtheit der angewandten Drücke angewandt werden, kann die Verteilung der horizontalen Drücke unter Heranziehung von Gleichung (26) und durch folgende Formel (30) dargestellt werden. Δλ0acx – Δλacx (30)
  • Ferner sind die Länge (gedehnter Wert), um die die Gitter 26x des FBG-Sensors 22A gestreckt sind, und die Länge (zusammengezogener Wert), um die die Gitter 26x des FBG-Sensors 22C zusammengezogen sind, im Wesentlichen einander gleich, und daher kann bezüglich jedes FBG-Sensors 22A, 22C die Verteilung von horizontalen Drücken unter Heranziehung von Gleichung (30) und der folgenden Formel (31) dargestellt werden. (Δλ0aex – Δλacx)/2 (31)
  • Andererseits kann in den Gittern 26x des FBG-Sensors 22A die Differenz in der reflektierten Wellenlänge zwischen vor und nach der Anwendung von Drücken als Δλax bestimmt werden, wie dies in 10 gezeigt ist.
  • Darüber hinaus wird der Wert, der erhalten wird, wenn die Verteilung des durch die Formel (31) bezeichneten horizontalen Drucks von der Differenz Δλax subtrahiert wird, der Beitrag zu der reflektierten Wellenlänge des senkrechten Drucks, der auf den FBG-Sensor 22A angewandt ist.
  • Der Beitragswert ist ein Wert, der sich linear in Bezug auf die angewandten Drücke ändert (variiert), und daher können die auf den FBG-Sensor 22A angewandten senkrechten Drücke Faz durch die folgende Gleichung (32) unter der Annahme dargestellt werden, dass S als eine Proportionalitätskonstante von Verformungen in der Z-Richtung von derartigen senkrechten Drücken Faz herangezogen wird. Faz = S[Δλax – (Δλ0acx – Δλacx)/2] (32)
  • Andererseits wird im Gegensatz zu dem FBG-Sensor 22A bei dem FBG-Sensor 22C der Wert, mit dem der Beitragsanteil der horizontalen Drücke zu Δλcx hinzugefügt wird, ein Beitragswert zu der reflektierten Wellenlänge der senkrechten Komponente.
  • Demgemäß können die auf den FBG-Sensor 22C angewandten senkrechten Drücke Fcz durch die folgende Gleichung (33) unter der Annahme dargestellt werden, dass U als eine Proportionalitätskonstante von Verformungen in der Z-Richtung aus den senkrechten Drücken Fcz herangezogen wird. Fcz = U[Δλcx + (Δλ0acx – Δλacx)/2] (33)
  • Die senkrechten Drücke Fbz, Fdz, die den FBG-Sensoren 22B, 22D auferlegt werden, können auch aus den horizontalen Drücken bestimmt werden, welche in der X-Richtung auf die FBG-Sensoren 22B, 22D angewandt werden.
  • Genauer gesagt können unter Heranziehung von T und V als Proportionalitätskonstanten von Verformungen in der Z-Richtung aus den senkrechten Drücken Fbz, Fdz die senkrechten Drücke Fbz, Fdz durch die folgenden Gleichungen (34) und (35) dargestellt werden. Fbz = T[Δλbx – (Δλ0bdx – Δλbdx)/2] (34) Fdz = V[Δλdx + (Δλ0bdx – Δλbdx)/2] (35)
  • In den Gleichungen (34) und (35) sind die Indices b und d kennzeichnend für Codes, die zu jedem der FBG-Sensoren gehören, während der Index x kennzeichnend ist für einen Code, der sich auf die X-Richtung bezieht.
  • Ferner sind entsprechend den vorstehenden Erläuterungen Beschreibungen für Fälle gegeben worden, in denen senkrechte Drücke in der Z-Richtung aus horizontalen Drücken bestimmt werden, die in der X-Richtung auferlegt sind. Senkrechte Drücke in der Z-Richtung könnten jedoch auch aus horizontalen Drücken bestimmt werden, die in der Y-Richtung auferlegt sind.
  • In diesem Fall können bezüglich des Paares von FBG-Sensoren 22A, 22B und des Paares von FBG-Sensoren 22C, 22D längs der Y-Richtung entsprechend den obigen Gleichungen (32) bis (35) die senkrechten Drücke in Zuordnung damit bestimmt werden. Genauer gesagt werden die senkrechten Drücke Faz, Fbz, Fcz, Fdz aus den folgenden Gleichungen (36) bis (39) bestimmt. Faz = S[Δλay – (Δλ0aby – Δλaby)/2] (36) Fbz = T[Δλby + (Δλ0aby – Δλaby)/2] (37) Fcz = U[Δλcy – (Δλ0cdy – Δλcdy)/2] (38) Fdz = V[Δλdy + (Δλ0cdy – Δλcdy)/2] (39)
  • Als Nächstes werden Erläuterungen unter Bezugnahme auf 11 und 12 bezüglich eines Greiforgans 66 und eines Robotersystems (Sensor-Signalprozessor) 60 gegeben werden, an denen Drucksensoren gemäß ersten bis siebten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angebracht sind.
  • Das Robotersystem 60 umfasst einen Manipulator bzw. ein Handhabungsgerät 64 zum Erfassen eines Körpers 62 und zum Ausführen bestimmter Verarbeitungen daran, Drucksensoren 16a, 16b, die an einem Greiforgan 66 (Handglieder (Greifglieder) 66a, 66b) des Handhabungsgerätes bzw. Manipulators 64 zum Ermitteln eines erfassten Zustands des Körpers 62 durch Handglieder 66a, 66b mit den mit dem Körper 62 in Kontakt befindlichen Drucksensoren 16a, 16b angeordnet sind, eine Sensor-Steuereinrichtung 68 zum Steuern der Drucksensoren 16a, 16b und zum Erfassen von Signalen betreffend horizontale Drücke und/oder senkrechte Drücke, die Informationen bezüglich des erfassten Zustands des Körpers 62 liefern, und eine Handhabungseinrichtungs- bzw. Manipulator-Steuereinrichtung 70 zum Steuern des Manipulators 64 auf der Grundlage der durch die Sensor-Steuereinrichtung 68 erfassten horizontalen Druck- und senkrechten Drucksignale.
  • Auf der Grundlage von horizontalen Drucksignalen, die durch die Drucksensoren 16a, 16b detektiert werden, während der Körper 62 erfasst ist, kann in diesem Fall ein Schlupfzustand des Körpers 62 in Bezug auf die Handglieder 66a, 66b ermittelt werden. Ferner kann auf der Grundlage von senkrechten Drucksignalen, welche durch die Drucksensoren 16a, 16b detektiert werden, während der Körper 62 erfasst wird bzw. ist, die Greif- bzw. Erfassungskraft des Körpers 62 durch die Handglieder 66a, 66b ermittelt werden. Durch Steuern der Handglieder 66a, 66b entsprechend den detektierten horizontalen und/oder senkrechten Drücken kann, ohne zu bewirken, dass der Körper 62 herausfällt, der Körper 62 demgemäß unter geeigneter Greifkraft erfasst werden, und Operationen können ausgeführt werden, beispielsweise dazu, den Körper in eine gewünschte Position zu bewegen.
  • Ferner wird, wie in 12 gezeigt, in dem Robotersystem 60 Licht, das von einer Lichtquelle 72 abgegeben wird, den Lichtwellenleiterkabeln 20 der Drucksensoren 16a, 16b von einem Lichtzirkulator 74 zugeführt.
  • Von dem Licht, welches von einem Ende der Lichtwellenleiterkabel 20 einfällt, wird ein Teil des Lichtes durch jedes der Gitter 26x, 26y reflektiert, während das verbleibende Licht, nachdem es durch die Gitter 26x, 26y hindurchgetreten ist, zu einer Abschlusseinrichtung 76 für übertragenes Licht geleitet wird.
  • Durch jedes der Gitter 26x, 26y reflektierte Licht wird von dem Licht-Zirkulator 74 zu einem Licht-Detektor 78 der Sensor-Steuereinrichtung 68 hin gerichtet, und der Licht-Detektor 78 konvertiert den Spitzenwert der reflektierten Wellenlänge in elektrische Signale und gibt dieselben ab. Wie zuvor erwähnt, ist die Sensor-Steuereinrichtung 68, da der Gitterabstand und die reflektierte Wellenlänge in jedem der Gitter 26x, 26y voneinander differieren, obwohl sogar Licht durch den Licht-Detektor 78 von einer Mehrzahl von Gittern 26x, 26y empfangen wird, imstande, das Licht von irgendeinem gegebenen der Gitter 26x, 26y zu diskriminieren bzw. zu unterscheiden.
  • Eine Rechenverarbeitungseinheit (Signalprozessor) 80 in der Sensor-Steuereinrichtung 68 enthält eine einen horizontalen Druck bestimmende Bestimmungseinheit 82, eine Recheneinrichtung 84 für den horizontalen Druck und eine Recheneinrichtung 86 für einen senkrechten Druck, die durch die CPU bzw. Zentraleinheit eines Computers gebildet sind.
  • 13 ist ein Fluss- bzw. Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Prozessablaufes, der durch die Rechenverarbeitungseinheit 80 ausgeführt wird.
  • Beim Schritt S1 bestimmt die einen horizontalen Druck bestimmende Bestimmungseinheit 82, ob die Gleichungen (14) bis (17) bezüglich Änderungen der Spitzenwellenlänge erfüllt worden sind oder nicht, und insbesondere bestimmt der betreffende Schritt, ob die X-Richtungskomponenten und die Y-Richtungskomponenten der Drücke an jeweiligen Positionen der FBG-Sensoren 22 auf der Grundlage von elektrischen Signalen von dem Licht-Detektor 78 äquivalent sind oder nicht.
  • In dem Fall, dass beim Schritt S1 die den horizontalen Druck bestimmende Bestimmungseinheit 82 bestimmt, dass die Gleichungen (14) bis (17) erfüllt sind (Schritt S1: JA), dann gibt beim Schritt S2 die Berechnungseinrichtung 84 für den horizontalen Druck einen Wert von Null (0) für die horizontalen Drücke an jedem der FBG-Sensoren 22 ab, während die Berechnungseinrichtung 86 für einen senkrechten Druck senkrechte Drücke an jedem der FBG-Sensoren 22 unter Heranziehung der Gleichungen (18) bis (21) berechnet.
  • In dem Fall, dass beim Schritt S1 die den horizontalen Druck bestimmende Bestimmungseinheit 82 bestimmt, dass die Gleichungen (14) bis (17) nicht erfüllt sind (Schritt S1: NEIN), dann berechnet ferner beim Schritt S3 die Berechnungseinrichtung 84 für den horizontalen Druck den horizontalen Druck, der auf zwei der FBG-Sensoren 22 angewandt wird bzw. ist, unter Heranziehung der Gleichungen (26) bis (29). Außerdem berechnet die Berechnungseinrichtung 86 für den senkrechten Druck senkrechte Drücke, die auf jeden der FBG-Sensoren 22 angewandt sind, unter Heranziehung der Gleichungen (32) bis (35) (Schritt S4) oder alternativ der Gleichungen (36) bis (39) (Schritt S5).
  • Durch Berechnen von horizontalen Druckwerten, kann auf diese Weise der Schlupfzustand des Körpers 62 in der x-y-Ebene detektiert werden. Ferner kann durch Berechnen von senkrechten Druckwerten die Greifkraft des Körpers 62 in Bezug auf die Z-Richtung ebenfalls detektiert werden.
  • Wie oben beschrieben, sind in Übereinstimmung mit den FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D, den Drucksensoren 16, 16a, 16b, dem Greiforgan 66 (Handglieder 66a, 66b) und dem Robotersystem 60 gemäß der ersten Ausführungsform, da durch Erzeugen von Verformungen in den Gittern 26x, 26y infolge von horizontalen Drücken Änderungen in den reflektierten Wellenlängen jedes der Gitter 26x, 26y auftreten, durch Detektieren von Verschiebungswerten in den reflektierten Wellenlängen bei jedem der Gitter 26x, 26y Werte betreffend die horizontalen Drücke, welche auf die FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D von den Körpern 40, 50, 62 angewandt sind, geeignet dafür, als Komponenten längs der Längsrichtungen der Lichtwellenleiter 20x, 20y getrennt bzw. detektiert zu werden.
  • Da der Druckrichtungswandler 29 senkrechte Drücke, die von den Körpern 40, 50, 62 auf die FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D angewandt sind, in Drücke längs der X-Richtung und der Y-Richtung umsetzt und derartige umgesetzte Drücke zu den Gittern 26x, 26y überträgt, werden ferner die reflektierten Wellenlängen bei jedem der Gitter 26x, 26y infolge der Erzeugung von durch die umgesetzten Drücke hervorgerufenen Verformungen bzw. Beanspruchungen in jedem der Gitter 26x, 26y geändert. Demgemäß werden Verschiebungswerte der reflektierten Wellenlängen in jedem der Lichtwellenleiter 20x, 20y detektiert, und dann werden die umgesetzten Drücke in jeweilige Komponenten der umgesetzten Drücke längs der Längsrichtungen jedes der Lichtwellenleiter 20x, 20y getrennt und detektiert, wodurch auf der Grundlage derartiger umgesetzter Drücke Werte betreffend senkrechte Drücke ebenfalls geeignet sind, detektiert zu werden.
  • Demgemäß sind bei der ersten Ausführungsform mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau Drücke (senkrechte Drücke, horizontale Drücke), die von einem Körper 40, 50, 62 angewandt werden, geeignet, in eine Mehrzahl von Richtungen (senkrechte Richtung, horizontale Richtung) getrennt und detektiert zu werden, und die Genauigkeit bei der Detektierung von Drücken, die von den Körpern angewandt werden, kann leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden.
  • In dem Fall, dass Drucksensoren 16, 16a, 16b, welche die FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D darin enthalten, an einem Greiforgan 66 (Handglieder 66a, 66b) eines Handhabungsgerätes 64 oder dergleichen angebracht sind und die Handglieder 66a, 66b den Körper 62 erfassen, kann ferner, da die FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D äußere Kräfte (senkrechte Drücke, horizontale Drücke), welche den Handgliedern 66a, 66b von dem Körper 62 auferlegt sind, in eine Mehrzahl von Richtungskomponenten trennen und detektieren, leicht erfasst werden, wie derartige äußere bzw. externe Kräfte in räumlichen Koordinaten der Handglieder 66a, 66b wirken.
  • Während das Greiforgan 66 (Handglieder 66a, 66b) den Körper 62 erfasst, können infolgedessen ein Schlupf bzw. Rutschen und Herausfallen des Körpers 62 aus dem Greiforgan 66 zuverlässig vermieden werden. Durch Anbringen der Drucksensoren 16, 16a, 16b an den Handgliedern 66a, 66b ist die vorliegende Erfindung ferner wirksam hinsichtlich der Ermöglichung einer Automatisierung von Montageprozessen, wie sie bei Zusammenbauoperationen angewandt werden, die Prozessschritte aufweisen, bei denen externe Kräfte zwischen zusammengebauten Teilen wirken, was bisher in der konventionellen Art problematisch gewesen ist.
  • Da Drücke unter Verwendung von Lichtwellenleitern bzw. Lichtleitfasern 20x, 20y detektiert werden, wird ferner den FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D sogar dann nicht ein nachteiliger Einfluss übermittelt, wenn die Sensoren einer elektromagnetischen Störung oder verschiedenen Arten von elektrischen Spannungsstößen oder dergleichen ausgesetzt sind. Als Ergebnis kann sogar dann, wenn in schlechten Umgebungen, wie in Fabriken und außenliegenden Stellen benutzt wird, der Einfluss der zuvor erwähnten Arten von Störung vermieden werden.
  • Unter der Annahme, dass die Längsrichtungen der Lichtleitfasern bzw. Lichtwellenleiter 20x, 20y als X-Richtung bzw. als Y-Richtung herangezogen werden, während eine senkrechte Richtung an bzw. auf der Oberfläche der Platte 18 als Z-Richtung herangezogen wird, können ferner Drücke an Stellen, an denen die FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D angeordnet sind, in jeweilige X-, Y-, Z-Richtungskomponenten getrennt und detektiert werden.
  • Durch Aufbau des Druckrichtungswandlers 29 aus dem flachen Teil 28 und den Druckübertragungsabschnitten 30x, 30y werden ferner senkrechte Drücke effizient in Drücke längs der Oberflächenrichtung der Platte 18 umgesetzt und können zu jedem der Gitter 26x, 26y übertragen werden.
  • Falls der Druckrichtungswandler 29 aus einem elastischen Körper hergestellt ist, wie aus Gummi, einem Harz- bzw. Kunstharzmaterial oder dergleichen, dann können, wenn senkrechte Drücke auf die FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D von dem Körper 62 angewandt werden, durch eine Wirkung des elastischen Körpers die Gitterabstände jedes der Gitter 26x, 26y leicht um Längen entsprechend den umgesetzten Drücken längs der Längsrichtung der Lichtwellenleiter 20x, 20y geändert werden, und damit können Drücke nach ihrer Umsetzung genau detektiert werden.
  • Da sämtliche Gitter 26x, 26y in einer Platte bzw. Schicht unter Verwendung eines einzigen Lichtwellenleiterkabels 20 angeordnet sind, beträgt überdies die Anzahl der für die Abgabe von Licht an jedes der Gitter erforderlichen Lichtquellen 72 lediglich eins, wodurch die Kosten der Vorrichtung als Ganzes gesenkt werden können. Da die Gitterabstände gegenseitig verschieden sind, differieren ferner die dadurch erzeugten reflektierten Wellenlängen ebenfalls gegenseitig voneinander, und als Ergebnis kann eine fehlerhafte Detektierung von reflektierten Wellenlängen durch die Sensor-Steuereinrichtung 68 mit Sicherheit verhindert werden.
  • Da die einen horizontalen Druck bestimmende Bestimmungseinheit 82 der Rechenverarbeitungseinheit 80 auf der Grundlage der Gleichungen (14) bis (17) entscheidet, ob horizontale Drücke auf jeden der FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D von den Körpern 40, 50, 62 angewandt werden oder nicht, kann für jeden der FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D leicht bestimmt werden, ob die gerade auf die FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D von den Körpern 40, 50, 62 angewandten Drücke horizontale Drücke und/oder senkrechte Drücke sind, und zusammen damit kann eine fehlerhafte Detektierung von Drücken, die gerade angewandt werden, vermieden werden.
  • Durch die Berechnungseinrichtung 86 für einen senkrechten Druck, werden ferner senkrechte Druckwerte in jedem der FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D unter Heranziehung der Gleichungen (18) bis (21) berechnet oder alternativ werden senkrechte Druckwerte in jedem der FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D unter Heranziehung der Gleichungen (32) bis (35) oder der Gleichungen (36) bis (39) berechnet. Ferner berechnet die Berechnungseinrichtung 84 für den horizontalen Druck Werte von horizontalen Drücken, die auf zwei der FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D angewandt werden, unter Heranziehung der Gleichungen (26) bis (29).
  • Infolgedessen können Drücke, die auf zwei der FBG-Sensoren 22, 22A bis 22D angewandt sind, in Komponenten (senkrechte Drücke, horizontale Drücke) einer Mehrzahl von Richtungen getrennt bzw. berechnet werden.
  • Probleme, die durch die zweite Ausführungsform zu lösen sind
  • Mit den FBG-Sensoren 22A bis 22D der ersten Ausführungsform und dem Drucksensor 16, in den die FBG-Sensoren 22A bis 22D einbezogen sind, treten nebenbei gesagt gewisse Probleme auf, wenn horizontale Drücke Fh, die auf die Gesamtfläche eines Messbereichs 88 angewandt sind, durch zwei benachbarte FBG-Sensoren 22A (22B), 22C (22D) detektiert werden.
  • Genauer gesagt zeigt, wie in 14 bis 16 gezeigt, in dem Fall, dass ein Körper 90 derart in Kontakt platziert ist, dass der gesamte Messbereich 88 bedeckt ist, wie in 16 gezeigt, dann, wenn ein horizontaler Druck Fh auf den Messbereich 88 von dem Körper 90 überall angewandt wird, der Drucksensor 16 eine Form (wie durch die voll ausgezogene Linie in 16 gezeigt), die in der Anwendungsrichtung des horizontalen Drucks Fh verformt ist, im Vergleich zu einer Situation vor der Anwendung von Drücken (wie in 15 gezeigt und durch die Zweipunkt-Strichlinien in 16 gezeigt).
  • Jeder der Druckübertragungsabschnitte 30x der FBG-Sensoren 22A bis 22D wird als Ergebnis des horizontalen Drucks Fh zur rechten Seite von 15 bewegt. In diesem Fall werden die horizontalen Drücke Fh in die benachbarten Bereiche zwischen den Verbindungsabschnitten 34x jedes der Druckübertragungsabschnitte 30x und der Lichtleitfaser 20x übertragen. Als Ergebnis davon werden in den Gittern 26x der FBG-Sensoren 22A bis 22D horizontale Drücke Fh angewandt, und es treten infolge der strukturellen Änderung Dehnung und Zusammenziehung in demselben Ausmaß auf.
  • Der Wert der Änderung im Gitterabstand jedes der Gitter 26x infolge der Anwendung des horizontalen Drucks Fh, das heißt der Betrag bzw. Wert der Änderung jedes der Verbindungsabschnitte 34x ist durch die Variablen a, b, c, d dargestellt. Vor der Anwendung der horizontalen Drücke Fh wird ferner der Gitterabstand der Gitter 26x des FBG-Sensors 22A (22B) als Δ0 herangezogen, und der Gitterabstand der Gitter 26x des FBG-Sensors 22C (22D) wird als Δ0' herangezogen. Darüber hinaus ist die Gitteranzahl jedes der Gitter 26x durch N dargestellt, und der effektive Brechungsindex des Kernes 24x ist durch neff dargestellt.
  • Vor und nach der Anwendung des horizontalen Drucks Fh ist der Verschiebungswert Δλ der reflektierten Wellenlängen in den Gittern 26x des FBG-Sensors 22A (22B) in diesem Fall durch die folgende Gleichung (40) dargestellt, während der Verschiebungswert Δλ der reflektierten Wellenlängen in den Gittern 26x des FBG-Sensors 22C (22D) durch die folgende Gleichung (41) dargestellt ist. Δλ = 2 × neff × {Δ0 + (b – a)/N} (40) Δλ = 2 × neff × {Δ0' + (d – c)/N} (41)
  • Wie oben bemerkt, sind, da in jedem der Gitter 26x dieselbe strukturelle Änderung als Ergebnis der angewandten horizontalen Drücke Fh auftritt, die Werte der Änderung der Gitterabstände (Änderungswert jedes der Verbindungsabschnitte 34x) a, b, c, d gegenseitig dieselben, wie dies durch die folgende Gleichung (42) gezeigt ist. a = b = c = d (42)
  • Wenn die Gleichung (42) in die Gleichungen (40) und (41) eingesetzt wird, wird die Gleichung (40) demgemäß transformiert, wie dies durch die folgende Gleichung (43) gezeigt ist, und die Gleichung (41) wird transformiert, wie dies durch die folgende Gleichung (44) gezeigt ist. Δλ = 2 × neff × {Δ0 + (b – a)/N} = 2 × neff × Δ0 (43) Δλ = 2 × neff × {Δ0' + (d – c)/N) = 2 × neff × Δ0' (44)
  • neff, Δ0 und Δ0' sind zuvor festgelegte Werte. Falls jeder der Gitterabstände Δ0 und Δ0' auf Werte festgelegt ist, die gegenseitig nahe beieinander sind, dann können die Unterschiede bzw. Differenzen in den Verschiebungswerten nicht groß gemacht werden. Demgemäß ist es mit den FBG-Sensoren 22A (22B) und 22C (22D) schwierig, horizontale Drücke Fh zu detektieren, die auf die Gesamtfläche des Messbereichs angewandt sind.
  • Zweite Ausführungsform
  • Folglich können in dem Drucksensor 100 gemäß der zweiten Ausführungsform sogar in dem Fall, wie oben erörtert, dass der Körper mit dem gesamten Messbereich in Kontakt gebracht ist und horizontale Drücke auf dem gesamten Messbereich angewandt werden, derartige horizontale Drücke detektiert werden. Unten werden unter Bezugnahme auf 17 bis 22 Erläuterungen bezüglich des Drucksensors 100 gegeben werden.
  • Wie in 17 und 18 gezeigt, ist der Drucksensor 100 gemäß der zweiten Ausführungsform dadurch gebildet, dass ein einziges Lichtleitfaserkabel bzw. Lichtwellenleiterkabel 120 in einer flexiblen Platte 118 längs einer Oberflächenrichtung (Richtung der X-Y-Ebene) der Platte 118 eingebettet wird und dass eine Mehrzahl von FBG-Sensoren 122, die in Adressen festgelegt sind (das heißt denen jeweilige Adressen zugeordnet sind) in einer Matrixform längs des Lichtwellenleiterkabels 10 angeordnet (geordnet) wird.
  • Genauer gesagt ist das Lichtwellenleiterkabel 120 aus einem Lichtwellenleiter (erster Lichtwellenleiter) 120x, dessen Längsrichtung in einer X-Richtung durch Anordnen des Lichtwellenleiterkabels 120 in einer Serpentinenform längs der Y-Richtung ausgerichtet ist, und einem Lichtwellenleiter (zweiter Lichtwellenleiter) 120y gebildet, dessen Längsrichtung in einer Y-Richtung durch Anordnen des Lichtwellenleiterkabels 120 in einer Serpentinenform längs der X-Richtung ausgerichtet ist. In diesem Fall sind der Lichtwellenleiter 120x und der Lichtwellenleiter 120y in einer Serpentinenweise in gegenseitig verschiedenen bzw. unterschiedlichen Höhen (siehe 17) angeordnet, während bei Betrachtung in Draufsicht die FBG-Sensoren 122 an Stellen angeordnet sind, an denen sich der Lichtwellenleiter 120x und der Lichtwellenleiter 120y unter rechten Winkeln schneiden (siehe 18).
  • An Stellen, an denen sich der Lichtwellenleiter bzw. die Lichtleitfaser 120x und der Lichtwellenleiter bzw. die Lichtleitfaser 120y unter rechten Winkeln schneiden, sind Gitter (erste Gitter: X-Richtung) 126x in dem Kern 124x in der X-Richtung des Lichtwellenleiterkabels 120 gebildet, während andere Gitter (erste Gitter: Y-Richtung) 126y in dem Kern 124y in der Y-Richtung des Lichtwellenleiterkabels 120 gebildet sind. Ferner sind in Teilen des Lichtwellenleiterkabels 120, die sich außerhalb von später beschriebenen Druckrichtungswandlern 116 erstrecken, Gitter (zweite Gitter: X-Richtung) 127x in dem Kern 124x in der X-Richtung gebildet, und andere Gitter (zweite Gitter: Y-Richtung) 127y sind in dem Kern 124y in der Y-Richtung gebildet. In diesem Fall weisen sämtliche der Gitter 126, 127 (126x, 126y, 127x, 127y) gegenseitig unterschiedliche Gitterabstände auf und bringen gegenseitig unterschiedliche reflektierte Wellenlängen hervor.
  • Der FBG-Sensor 122 weist erste bis vierte Druck-Detektiersensoren 112x, 114x, 112y, 114y auf. Ein Lichtwellenleiter bzw. eine Lichtleitfaser 120x, in der Gitter (erste Gitter) 126x so angeordnet sind, um als erster Druck-Detektiersensor 112x zu dienen, und ein Lichtwellenleiter bzw. eine Lichtleitfaser 120x, in der Gitter (zweite Gitter) 127x so angeordnet sind, um als zweiter Druck-Detektiersensor 114x zu dienen, sind gegenseitig zusammen in einer geraden Linie verbunden. Ferner sind ein Lichtwellenleiter bzw. eine Lichtleitfaser 120y, in dem bzw. der Gitter (erste Gitter) 126y so angeordnet sind, um als dritter Druck-Detektiersensor 112y zu dienen, und ein Lichtwellenleiter bzw. eine Lichtleitfaser 120y, in dem bzw. der Gitter (zweite Gitter) 127y so angeordnet sind, um als vierter Druck-Detektiersensor 114y zu dienen, gegenseitig zusammen in einer geraden Linie verbunden. Ferner umfasst der FBG-Sensor 122 einen Druckrichtungswandler 116 zum Umsetzen von Drücken (senkrechte Drücke), die in der Z-Richtung angewandt sind, in Drücke (Komponenten) von Richtungen längs der X-Richtung und der Y-Richtung und zum Übertragen der umgesetzten Drücke zu den Lichtwellenleitern 120x, 120y.
  • In diesem Fall enthält der Druckrichtungswandler 116 einen flachen Teil 128 und erste und zweite Druckübertragungsabschnitte 130x, 130y (oder 130y, 130y), worin bzw. wobei jede derartiger Komponenten dieselbe Struktur bzw. denselben Aufbau aufweisen kann wie in der ersten Ausführungsform. Wenn die Längsrichtung des Lichtwellenleiters 120x in der X-Richtung betrachtet wird, geht der erste Druckübertragungsabschnitt 130x zu einer Endseite der ersten Gitter 126x hin über, und der zweite Druckübertragungsabschnitt 130x geht zu der anderen Endseite der ersten Gitter 126x hin über. Wenn die Längsrichtung des Lichtwellenleiters 120y in der Y-Richtung betrachtet wird, dann geht ferner der erste Druckübertragungsabschnitt 130y zu einer Endseite der ersten Gitter 126y über und der zweite Druckübertragungsabschnitt 130y geht zu der anderen Endseite der ersten Gitter 126y über.
  • Im Inneren der Platte 118 sind die Gitter 127x, 127y in der Nähe der jeweiligen Verbindungsabschnitte 134x, 134y angeordnet, die der Seitenfläche der Platte 118 gegenüberliegen. Bei Betrachtung in Draufsicht sind die Gitter 127x, die außerhalb bzw. extern des Druckrichtungswandlers 116 angeordnet sind, und die Gitter 126x, welche von dem Druckrichtungswandler 116 umgeben sind, im Wesentlichen auf derselben Achse angeordnet, während die Gitter 127y, die außerhalb bzw. extern des Druckrichtungswandlers 116 angeordnet sind, und die Gitter 126y, die von dem Druckrichtungswandler 116 umgeben sind, ebenfalls im Wesentlichen auf derselben Achse angeordnet sind.
  • In dem Drucksensor 100 gemäß der zweiten Ausführungsform sind die Detektierprinzipien zum Detektieren von senkrechten Drücken Fp und die Detektierprinzipien zum Detektieren von horizontalen Drücken Fh, die von einem Körper angewandt werden, der bei Betrachtung in Draufsicht kleiner ist als der Messbereich 102, dieselben wie im Falle des Drucksensors 16 gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Demgemäß werden nunmehr Erläuterungen unter Bezugnahme auf 19 bis 22 bezüglich des Detektierens von horizontalen Drücke Fh gegeben, die auf den Messbereich 102 von einem Körper 150 angewandt werden, der bei Betrachtung in Draufsicht größer ist als der Messbereich 102.
  • Wenn horizontale Drücke Fh von einem Körper 150 in der X-Richtung auf den Messbereich 102 angewandt werden, dann nimmt, wie bereits als ein durch die zweite Ausführungsform zu lösendes Problem beschrieben (siehe 14 bis 16), der Drucksensor 100 insgesamt eine verformte Form in der Richtung der Anwendung (positive X-Richtung) der horizontalen Drücke Fh an (das ist eine Verformung von dem Zustand, der durch die Zweipunkt-Strichlinie in 21 gezeigt ist, in den Zustand, der durch die voll ausgezogene Linie in 21 gezeigt ist).
  • Genauer gesagt wird jeder der Druckübertragungsabschnitte 130x durch die horizontalen Drücke Fh zur rechten Seite von 21 bewegt. Da die horizontalen Drücke Fh jeweils auf die benachbarten Bereiche bzw. Teile zwischen den Verbindungsabschnitten 134x jedes der Druckübertragungsabschnitte 130x und die Lichtleitfaser bzw. den Lichtwellenleiter 20x übertragen werden, werden in diesem Fall die horizontalen Drücke Fh jeweils angewandt, und in den Gittern 126x der FBG-Sensoren 122A bis 122D treten infolge der strukturellen Änderung Dehnungen/Zusammenziehungen im selben Ausmaß auf.
  • In Bezug hierauf wird durch Bewegen bzw. Verschieben des angrenzenden Bereichs zwischen dem Verbindungsabschnitt 134x auf der linken Seite der FBG-Sensoren 122A, 122B und dem Lichtwellenleiter 120x zur rechten Seite der horizontale Druck Fh als Zugspannung auf die Gitter 127x angewandt, die auf der linken Seite der FBG-Sensoren 122A, 122B angeordnet sind. Als Ergebnis bilden sich in den Gittern 127x auf Grund der Anwendung von horizontalen Drücken Fh Verformungen so aus, um eine Dehnung des Gitterabstands zu bewirken.
  • Falls der Gitterabstand der Gitter 127x vor der Anwendung des horizontalen Drucks Fh als Δ0'' herangezogen wird, dann ist somit der Verschiebungswert Δλ der reflektierten Wellenlängen an den Gittern 127x vor und nach der Anwendung des horizontalen Drucks Fh durch die folgende Gleichung (45) dargestellt. Δλ = 2 × neff × (Δ0'' + a) (45)
  • Da der Wert der Änderung ”a” des Gitterabstand in den Gittern 127x in der Gleichung (45) enthalten ist, ist auf diese Weise durch Bestimmen der Differenz zwischen dem Verschiebungswert Δλ der reflektierten Wellenlängen der Gitter 127x und dem Verschiebungswert Δλ der reflektierten Wellenlängen in den Gittern 126x, wie durch Gleichung (43) oder Gleichung (44) angegeben, im Vergleich zu dem Drucksensor 16 gemäß der ersten Ausführungsform der Unterschied bzw. die Differenz in dem Verschiebungswert Δλ in einem Ausmaß hinreichend groß gemacht, das geeignet ist zum Detektieren von horizontalen Drücken Fh, und als Ergebnis können auf der Grundlage dieser Differenz horizontale Drücke Fh leicht detektiert werden.
  • Bei den vorstehenden Erläuterungen ist, wie in 21 gezeigt, ein Fall erläutert worden, bei dem horizontale Drücke Fh durch Heranziehen eines Verschiebungswertes Δλ von reflektierten Wellenlängen der linksseitigen Gitter 127x detektiert werden, wenn die horizontalen Drücke Fh auf den Messbereich 102 längs der positiven X-Richtung angewandt werden.
  • Im Gegensatz dazu können in dem Fall, dass horizontale Drücke Fh in der negativen X-Richtung (das heißt in einer Richtung von der rechten Seite zur linken Seite von 21) angewandt werden, horizontale Drücke Fh auch unter Heranziehung eines Verschiebungswertes Δλ von reflektierten Wellenlängen der rechtsseitigen Gitter 127x detektiert werden. In diesem Fall kann der Änderungswert ”a” des Gitterabstands in Gleichung (45) durch ”d” ersetzt werden.
  • 22 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen horizontalen Drücken Fh und dem Verschiebungswert Δλ von reflektierten Wellenlängen in jedem der links- und rechtsseitigen Gitter 127x von 21 zeigt. Wie aus der Figur leicht verstanden wird, nimmt dann, wenn horizontale Drücke Fh (horizontale Drücke in positiver Richtung) längs der positiven X-Richtung angewandt werden, der Verschiebungswert Δλ der reflektierten Wellenlängen der linksseitigen Gitter 127x zu, während andererseits dann, wenn horizontale Drücke Fh (horizontale Drücke negativer Richtung) längs der negativen X-Richtung angewandt werden, der Verschiebungswert Δλ der reflektierten Wellenlängen der rechtsseitigen Gitter 127x zunimmt.
  • Ferner ändert sich in dem Fall, dass senkrechte Drücke Fp auf den Messbereich 102 angewandt werden, in dem Druckrichtungswandler 116 infolge unterschiedlicher struktureller Änderungen, die in den rechten und linken Druckübertragungsabschnitten 30x in Bezug auf den flachen Teil 28 auftreten, der Gitterabstand der Gitter 126x. Der Einfluss dieser strukturellen Änderung wird jedoch in jedem der Gitter 127x nicht gespürt, die außerhalb bzw. extern des Druckrichtungswandlers 116 angeordnet sind. Demgemäß werden in dem Drucksensor 100 sogar dann, wenn senkrechte Drücke Fp auf dem Messbereich 102 angewandt werden, die Gitterabstände in jedem der Gitter 127x nicht geändert (das heißt, sie sind nicht-ansprechend).
  • Ferner ist in der vorstehenden Erläuterung ein Fall erläutert worden, bei dem horizontale Drücke Fh unter Heranziehung der Gitter 127x detektiert werden, die längs der X-Richtung positioniert sind. In dem Fall, dass horizontale Drücke Fh längs der Y-Richtung ebenso angewandt werden, werden entsprechend den Gittern 127x Verschiebungswerte Δλ von reflektierten Wellenlängen, wie durch Gleichung (45) gezeigt, in jedem der Gitter 127y erzeugt, und es ist selbstverständlich, dass derartige horizontale Drücke Fh ebenfalls leicht detektiert werden können.
  • Sogar in dem Fall, dass horizontale Drücke Fh irgendeiner beliebiger Richtung längs des Messbereichs 102 angewandt werden, können ferner unter Heranziehung der zuvor erwähnten Gitter 127x, 127y durch Detektieren der jeweiligen X-Richtungs- und Y-Richtungs-Komponenten die horizontalen Drücke Fh durch jede derartiger Komponenten getrennt und detektiert werden.
  • Ferner ist die zweite Ausführungsform nicht auf die in 17 bis 22 gezeigte Struktur bzw. den Aufbau beschränkt, sondern die Struktur von 23 bis 25 kann ebenso übernommen bzw. gewählt werden.
  • In 23 sind vier entsprechende Gitter 127x, 127y innerhalb der Platte 118 angeordnet. Genauer gesagt sind zwei Gitter 127x, 127y jeweils zwischen der Seitenfläche der Platte 118 und den Verbindungsabschnitten 134x, 134y angeordnet. In Bezug auf die übrigen zwei Gitter 127x, 127y ist ferner ein derartiges Gitter 127x längs der X-Richtung an einer Stelle nahe der Seitenfläche der Platte 118 innerhalb eines gekrümmten Bereiches des Lichtwellenleiterkabels 120 zwischen den beiden Verbindungsabschnitten 134y angeordnet, und das andere derartige Gitter 127y ist längs der Y-Richtung an einer Stelle nahe der Seitenfläche der Platte 118 innerhalb eines gekrümmten Bereiches des Lichtwellenleiterkabels 120 zwischen den beiden Verbindungsabschnitten 134x angeordnet.
  • Infolgedessen werden in dem Fall, dass horizontale Drücke Fh längs der X-Richtung angewandt werden, Werte der horizontalen Drücke Fh unter Heranziehung des Verschiebungswertes Δλ der reflektierten Wellenlängen von zumindest einem der Gitter 127x unter den beiden Gittern 127x detektiert, während in dem Fall, dass horizontale Drücke Fh längs der Y-Richtung angewandt werden, Werte der horizontalen Drücke Fh unter Heranziehung des Verschiebungswertes Δλ von reflektierten Wellenlängen von zumindest einem der Gitter 127y unter den beiden Gittern 127y detektiert werden. Demgemäß können unter Heranziehung einer geringeren Anzahl von Gittern 127x, 127y Werte von horizontalen Drücken Fh mit gutem Wirkungsgrad detektiert werden.
  • Ferner sind in 24 neun einzelne FBG-Sensoren 122A bis 122I in einer Matrixform im Inneren der Platte 118 angeordnet, und Gitter 127x, 127y sind zwischen jeder der Seitenflächen der Platte 18 und sämtlichen der Verbindungsabschnitte 34x, 34y angeordnet, die jeder der Seitenflächen der Platte 118 gegenüberliegen. Infolgedessen kann die Verteilung von horizontalen Drücken Fh, die auf den Messbereich 102 angewandt sind, mit guter Genauigkeit detektiert werden.
  • Überdies sind in 25 neun einzelne FBG-Sensoren 122A bis 122I in einer Matrixform im Inneren der Platte 118 angeordnet, wobei zwei Gitter 127x koaxial angeordnet sind und wobei zwei Gitter 127y koaxial angeordnet sind. Ebenso in diesem Fall können Werte der horizontalen Drücke Fh effektiv unter Heranziehung einer geringeren Anzahl von Gittern 127x, 127y detektiert werden.
  • Wie oben beschrieben, sind in den Drucksensoren 100 und den FBG-Sensoren 122A bis 122I der Drucksensoren 100 gemäß der zweiten Ausführungsform Gitter (erste Gitter) 126x und Gitter 126y von ersten und dritten Druck-Detektiersensoren 112x, 112y derart vorgesehen, dass die Gitter 126x, 126y von dem Druckrichtungswandler 116 umgeben sind, zusammen mit Gittern (erste Gitter) 127x und Gittern 127y von zweiten und vierten Druck-Detektiersensoren 114x, 114y, die außerhalb der Druckrichtungswandler 116 angeordnet sind. In dem Fall, dass horizontale Drücke Fh als äußere bzw. externe Drücke von dem Körper 150 auf den Messbereich 102 angewandt werden, dehnen und ziehen die Gitter 126x, 126y sich infolgedessen auf horizontale Drücke Fh in dem Druckrichtungswandler 116 zusammen, während die Gitter 127x, 127y, da sie außerhalb des Druckrichtungswandlers 116 angeordnet sind, sich von den Gittern 126x, 126y verschieden dehnen und zusammenziehen.
  • In Übereinstimmung damit werden zwischen den Gittern 126x, 126y und den Gittern 127x, 127y, da die Werte von Beanspruchungen bzw. Verformungen und die Verschiebungswerte Δλ von reflektierten Wellenlängen der Gitter 126x, 126y, 127x, 127y gegenseitig voneinander verschieden sind, Differenzen im Wert der Beanspruchung bzw. Verformung und Differenzen im Verschiebungswert Δλ klar genug, um horizontale Drücke Fh zu detektieren. Als Ergebnis können sogar dann, wenn horizontale Drücke Fh über den gesamten Messbereich 102 angewandt werden, die Position, Größe und Richtung derartiger horizontaler Drücke Fh detektiert werden.
  • Auf diese Weise sind gemäß der zweiten Ausführungsform in dem Messbereich 102 durch Anordnen der ersten (dritten) Druck-Detektiersensoren 112x (112y) so, um von dem Druckrichtungswandler 116 umgeben zu werden, und durch Anordnen der zweiten (vierten) Druck-Detektiersensoren 114x (114y) außerhalb des Druckrichtungswandlers 116 sogar in dem Fall, dass der Körper 150 den gesamten Messbereich 102 berührt, der eine Kontaktfläche mit dem Körper 150 bildet, und darauf horizontale Drücke Fh angewandt werden, die horizontalen Drücke Fh geeignet, detektiert zu werden.
  • Da die Lichtwellenleiter bzw. Lichtleitfasern 120x, 120y längs des Messbereichs 102 so angeordnet sind, um die Druckrichtungswandler 116 zu durchdringen, wenn horizontale Drücke Fh auf den Messbereich 102 angewandt werden, kann ferner, da die Gitter 127x, 127y sich gleichzeitig mit der Dehnung und Zusammenziehung der Gitter 126x, 126y dehnen und zusammenziehen, was durch die horizontalen Drücke Fh bewirkt wird, die Detektierung von horizontalen Drücken Fh mit besserem Wirkungsgrad ausgeführt werden.
  • Falls die Gitter 127x, 127y in der Nähe der Verbindungsabschnitte 134x, 134y der Druckübertragungsabschnitte 130x, 130y in dem Lichtwellenleiterkabel 120 angeordnet sind, dann sind überdies die Gitter 126x, 126y und die Gitter 127x, 127y, da die angeordneten Richtungen der Gitter 126x, 126y und die angeordneten Richtungen der Gitter 127x, 127y im Wesentlichen miteinander koinzidieren können, wenn horizontale Drücke Fh auf dem Messbereich 102 angewandt werden, geeignet, Beanspruchungen bzw. Verformungen im Wesentlichen auf derselben Achse ausgesetzt zu werden. Demgemäß kann der Wert eines horizontalen Drucks Fh leicht aus den Verformungs- bzw. Beanspruchungswerten und den reflektierten Wellenlängen-Verschiebungswerten Δλ in jedem der Gitter 126x, 126y, 127x, 127y berechnet werden.
  • Ferner wird es in dem Druckrichtungswandler 116, da die Lichtwellenleiter 120x, 120y bei Betrachtung in Draufsicht rechtwinklig zueinander verlaufen und die Gitter 126x, 126y an einer Stelle angeordnet sind, an der sich die Lichtwellenleiter unter rechten Winkeln schneiden, während die Gitter 127x, 127y jeweils außerhalb des Druckrichtungswandlers 116 in den Lichtwellenleitern 120x, 120y angeordnet sind, für die horizontalen Drücke Fh möglich, in X-Richtungs- und in Y-Richtungs-Komponenten getrennt und detektiert zu werden.
  • Wie oben erwähnt, ist gemäß der zweiten Ausführungsform in dem Drucksensor 100 und dem FBG-Sensor 122 oder in einem Greiforgan und Robotersystem (Sensor-Signalverarbeitungsvorrichtung), bei dem der Drucksensor 100 angewandt ist, eine vergleichsweise einfache Struktur bzw. ein vergleichsweise einfacher Aufbau ermöglicht, während zusätzlich die Detektiergenauigkeit von Drücken, wie von einem Körper angewandt werden, leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden kann.
  • Dritte Ausführungsform
  • Als Nächstes werden ein Drucksensor 200 gemäß einer dritten Ausführungsform und ein FBG-Sensor 222, der in einen derartigen Drucksensor 200 einbezogen ist, unter Bezugnahme auf 26 bis 31 erläutert werden.
  • Wie in 26 gezeigt, ist der Drucksensor (Drucksensor vom Verteilungstyp) 200 durch Einbetten eines einzelnen Lichtleitfaserkabels bzw. Lichtwellenleiterkabels 220 längs einer Oberflächenrichtung (X-Y-Richtung) einer flexiblen Platte 218 und durch Anordnen eines FBG-Sensors 222 längs des Lichtwellenleiterkabels 220 gebildet.
  • Genauer gesagt ist das Lichtwellenleiterkabel 220 aus einer Lichtleitfaser (erste Lichtleitfaser bzw. erster Lichtwellenleiter 220x), dessen Längsrichtung in der X-Richtung angeordnet ist und einer Lichtleitfaser (zweite Lichtleitfaser bzw. zweiter Lichtwellenleiter 220y) gebildet, dessen Längsrichtung in der Y-Richtung angeordnet ist. Obwohl der Lichtwellenleiter 220x und der Lichtwellenleiter 220y bei Betrachtung in Draufsicht in gegenseitig unterschiedlichen Höhen angeordnet sind (siehe 26 und 28), schneiden sich in diesem Fall der Lichtwellenleiter 220x und der Lichtwellenleiter 220y unter rechten Winkeln (siehe 27), wobei der FBG-Sensor 222 an der Schnittstelle angeordnet ist. Darüber hinaus sind in der Platte 218 das Lichtwellenleiterkabel 220 und der FBG-Sensor 222 durch Formen darin unter Verwendung eines Materials, wie eines Kunststoffes bzw. Plastik oder dergleichen mit einer gewissen Flexibilität gebildet.
  • Ferner ist der FBG-Sensor 222 im Inneren der Platte 218 fixiert und die Platte 218 ist gebildet, um den FBG-Sensor 222 vor übermäßigen Belastungen oder Wärme, etc. zu schützen, die von außen angewandt werden. Obwohl in 26 ein Fall gezeigt ist, in welchem eine einziger FBG-Sensor 22 vorgesehen ist, ist ferner die Anzahl von FBG-Sensoren 222, die in der Platte 218 eingebettet sind, nicht auf eins beschränkt, sondern kann bei Bedarf erhöht werden. Obwohl in 26 ein Fall gezeigt ist, bei dem ein einzelner bzw. einziger FBG-Sensor vorgesehen ist, ist die Anzahl an in der Platte 218 eingebetteten FBG-Sensoren 222 nicht auf eins beschränkt, sondern kann ferner bei Bedarf erhöht werden. Obwohl in 26 bis 28 ein Fall gezeigt ist, bei dem die Lichtleitfaser bzw. der Lichtwellenleiter 220y unterhalb des Lichtwellenleiters 220x angeordnet ist, ist es überdies selbstverständlich, dass der Lichtwellenleiter 220y oberhalb des Lichtwellenleiters 220x angeordnet sein könnte. Wie in 26 gezeigt, ist außerdem in der Platte 218 an einer Seitenfläche rechtwinklig zu der X-Richtung ein Eingangs-/Ausgangsanschluss 242x des Lichtwellenleiters 220x, der geeignet ist für die Aufnahme und Abgabe von Licht, zur Außenseite hin freigelegt, und in einer anderen Seitenfläche rechtwinklig zu der Y-Richtung ist ein Eingangs-/Ausgangsanschluss 242y des Lichtwellenleiters 220y, der zur Aufnahme und Abgabe von Licht geeignet ist, zur Außenseite hin freigelegt.
  • Als Nächstes wird der FBG-Sensor 222 gemäß der dritten Ausführungsform im Einzelnen unten unter Bezugnahme auf 26 bis 28 erläutert werden.
  • An einer Stelle, an der der Lichtwellenleiter 220x und der Lichtwellenleiter 220y sich unter rechten Winkeln schneiden, ist ein Druckrichtungswandler 230 angeordnet. In einem Kern 224x des Lichtwellenleiters bzw. der Lichtleitfaser 220x sind ferner zwei Gitter (erste und zweite Gitter) 226x, 226x gebildet, wobei der Druckrichtungswandler 230 dazwischen eingeschichtet ist, während in einem Kern 224y des Lichtwellenleiters 220y zwei Gitter (dritte und vierte Gitter) 226y, 226y jeweils gebildet sind, wobei der Druckrichtungswandler 230 dazwischen eingeschichtet ist. Als Ergebnis davon sind unter Umgebung des Druckrichtungswandlers 230 zwei Druckrichtungssensoren (erste und zweite Druck-Detektiersensoren) 228x, 228x, welche die Gitter 226x, 226x enthalten, jeweils längs der X-Richtung angeordnet, und zusammen damit sind zwei Druckrichtungssensoren (dritte und vierte Druck-Detektiersensoren) 228y, 228y, welche Gitter 226y, 226y enthalten, jeweils längs der Y-Richtung angeordnet. Sämtliche der Gitter 226 (226x, 226y) weisen Gitterabstände auf und erzeugen reflektierte Wellenlängen, die gegenseitig voneinander differieren.
  • Auf diese Weise ist der FBG-Sensor 222 mit vier Druck-Detektiersensoren 228x, 228x, 228y, 228y und einem Druckrichtungswandler 230 ausgestattet.
  • Der Druckrichtungswandler 230, der als ein sensitives Aufnahmeelement in Bezug auf externe Drücke wirkt, besteht aus einem elastischen Material, wie Gummi, Harz bzw. Kunstharz oder dergleichen. In diesem Fall enthält der Druckrichtungswandler 230 einen rechteckigen flachen Teil 232, der sich parallel längs der X-Y-Richtung erstreckt, zwei Druckübertragungsabschnitte 234x, 234x, die von zwei gegenüberliegenden Seiten des flachen Teiles 232 zu jedem Ende an entsprechenden Seiten des Druckrichtungswandlers 230 an den beiden Gittern 226x, 226x übergehen, und zwei Druckübertragungsabschnitte 234y, 234y, die von zwei anderen gegenüberliegenden Seiten des flachen Teiles 232 zu jedem Ende auf entsprechenden Seiten des Druckrichtungswandlers 230 an den beiden Gittern 226y, 226y übergehen.
  • Auf diese Weise erstrecken sich in dem Druckrichtungswandler 230 zwei Druckübertragungsabschnitte 234x, 234x längs der X-Richtung von zwei Seiten des flachen Teiles 232, und zwei Druckübertragungsabschnitte 234y, 234y erstrecken sich längs der Y-Richtung von zwei anderen Seiten des flachen Teiles 232. Daher ist der Druckrichtungswandler 230 mit einer Rotationssymmetrie um die Mitte des flachen Teiles 232 aufgebaut (siehe 27). Ferner ist, wie in 26 und 28 gezeigt, der bzw. das flache Teil 232 in einem Bereich angeordnet, der niedriger ist als die Lichtwellenleiter 220x, 220y im Inneren der Platte 218.
  • Die beiden Druckübertragungsabschnitte 234x, 234x, die in gegenseitig gegenüberliegender Beziehung zueinander gebildet sind, enthalten jeweils einen geneigten Abschnitt 236x, der mit dem flachen Teil 232 verbunden ist und der zu dem Lichtwellenleiter 220x geneigt ist, einen Verbindungsabschnitt 238x, der mit dem geneigten Abschnitt 236x verbunden ist und der einen Bereich einer äußeren Umfangsfläche des Lichtwellenleiters 220x umgibt, um den Lichtwellenleiter 220x zu tragen und/oder zu fixieren, und einen weiteren geneigten Abschnitt 240x, der mit dem Verbindungsabschnitt 238x verbunden ist und der so geneigt ist, um sich von dem Lichtwellenleiter 220x weg zu trennen.
  • Ferner sind zwei Druckübertragungsabschnitte 234y, 234y, die in gegenseitig gegenüberliegender Beziehung zueinander gebildet sind, mit demselben Aufbau ausgestattet wie die zwei Druckübertragungsabschnitte 234x, 234x, deren jeder einen geneigten Abschnitt 236y, der mit dem flachen Teil 232 verbunden ist und der zu dem Lichtwellenleiter 220y hin geneigt ist, einen Verbindungsabschnitt 238y, der mit dem geneigten Abschnitt 236y verbunden ist und der einen Bereich einer äußeren Umfangsfläche des Lichtwellenleiters 220y umgibt, um den Lichtwellenleiter 220y zu tragen und/oder zu fixieren, und einen weiteren geneigten Abschnitt 240y enthält, der mit dem Verbindungsabschnitt 238y verbunden ist und der so geneigt ist, um sich von dem Lichtwellenleiter 220y weg zu trennen.
  • Genauer gesagt durchdringt der Lichtwellenleiter 220x im Inneren der Platte 218 die jeweiligen Verbindungsabschnitte 238x, 238x so, um die beiden Gitter 226x, 226x zu überbrücken, und der Lichtwellenleiter 220y durchdringt die jeweiligen Verbindungsabschnitte 238y, 238y so, um die beiden Gitter 226y, 226y an einer Position zu überbrücken, die niedriger ist als der Lichtwellenleiter 220x. Demgemäß tragen und/oder fixieren die Verbindungsabschnitte 238x den Bereich des Lichtwellenleiters 220x an einer Position, die höher ist als die Verbindungsabschnitte 238y, während die Verbindungsabschnitte 238y den Bereich des Lichtwellenleiters 220y an einer Position, die niedriger ist als der Lichtwellenleiter 220x, tragen und/oder fixieren.
  • In diesem Fall sind, wie in 26 und 28 gezeigt, vor der Anwendung von Drücken der Winkel, der durch die geneigten Abschnitte 236x, 236x und jeden der Verbindungsabschnitte 238x, 238x festgelegt bzw. definiert ist, oder der Winkel, der durch jeden der Verbindungsabschnitte 238x, 238x und jeden der geneigten Abschnitte 240x, 240x festgelegt bzw. definiert ist, gegenseitig einander gleich festgelegt. Ferner sind vor der Anwendung von Drücken der Winkel, der durch jeden der geneigten Abschnitte 236y, 236y und jeden der Verbindungsabschnitte 238y, 238y festgelegt bzw. definiert ist, oder der Winkel, der durch jeden der Verbindungsabschnitte 238y, 238y und jeden der geneigten Abschnitte 240y, 240y festgelegt bzw. definiert ist, gegenseitig einander gleich festgelegt.
  • Als Nächstes werden Erläuterungen unter Bezugnahme auf 29 und 30 bezüglich des Detektierens von senkrechten Drücken (Drücke längs der Z-Richtung) Fp gegeben, wenn ein nicht dargestellter Körper mit einer Fläche bzw. Oberfläche der Platte 218 oberhalb des FBG-Sensors 222 in Kontakt gelangt und wenn senkrechte Drücke Fp als Drücke Fc von dem Körper in Bezug auf den FBG-Sensor 222 angewandt werden.
  • Erläuterungen werden bezüglich eines Falles des Detektierens von senkrechten Drücken Fp unter Verwendung der beiden Druck-Detektiersensoren (erste und zweite Druck-Detektiersensoren) 228x gegeben, die längs der X-Richtung angeordnet sind. Zur Vereinfachung derartiger Erläuterungen sind in 29 und 30 der Lichtwellenleiter 220y und die beiden Druckübertragungsabschnitte 234y, die längs der Y-Richtung angeordnet sind, aus der Darstellung weggelassen worden.
  • Wie oben erwähnt, werden, da die Form des Druckrichtungswandlers 230 vor der Anwendung von Drücken eine rotationssymmetrische Struktur um die Mitte des flachen Teiles 232 ist (eine Struktur mit einer Links-Rechts-Symmetrie um die Mitte des flachen Teiles 232 in 29), dann, wenn senkrechte Drücke Fp von dem Körper längs der Z-Richtung der Platte 218 angewandt werden und der flache Teil 232 des Druckrichtungswandlers 230 derartige senkrechte Drücke Fp aufnimmt, in idealer Weise in jedem Druckübertragungsabschnitt 234x, 234x Drücke Fp/4 jeweils der Z-Richtung aufgenommen. Da vier geneigte Abschnitte 236x, 236x, 236y, 236y sich von jeder der Seiten des flachen Teiles 232 aus erstrecken, weist, genauer gesagt, der auf einen der Druckübertragungsabschnitte 234x angewandte Druck in idealer Weise eine Größe von ¼ des senkrechten Drucks Fp auf, das heißt eine Größe von Fp/4.
  • Infolgedessen Infolgedessen wird im Vergleich zu der Form vor der Anwendung von Drücken (die Form, die in 29 gezeigt ist, und die Form, die durch die Zweipunkt-Strichpunktlinie in 30 gezeigt ist) die Form des Druckrichtungswandlers 230 nach der Anwendung von Drücken darauf überall eine stark verformte Form mit einer Links-Rechts-(Quer)-Symmetrie als Ergebnis der Drücke Fp/4.
  • Genauer gesagt wird der senkrechte Druck Fp aufgenommen, woraufhin der flache Teil 232 sich in die Z-Richtung absenkt, und zusammen damit werden Richtungskomponenten (Kräfte) längs der geneigten Abschnitte 236x bezüglich des Drucks Fp/4 auf jeden der Verbindungsabschnitte 238x übertragen. Somit werden in jedem der angrenzenden Bereiche zwischen dem Lichtwellenleiter 220x und den beiden Verbindungsabschnitten 238x Kräfte F (Komponenten längs der X-Richtung bezüglich Kräften mit einer Richtung längs der geneigten Abschnitte 236x) auf der Grundlage des Drucks Fp/4 angewandt. Als Ergebnis der Kräfte F, die an jedem der angrenzenden Bereiche angewandt sind, in dem sie den Gittern 226x, 226x auferlegt werden, wird demgemäß jedes der Gitter 226x, 226x Verformungen (gestreckt) von im Wesentlichen demselben Wert in der X-Richtung unterzogen, und zusammen damit ändert sich der Gitterabstand in jedem der Gitter 226x, 226x (nimmt zu) im Wesentlichen in demselben Ausmaß.
  • Infolgedessen reflektieren die Gitter 226x in dem Zustand, der in 29 gezeigt ist, in welchem senkrechte Drücke Fp nicht angewandt sind, Licht mit einer gegebenen reflektierten Wellenlänge (beispielsweise λA in 1C) in Bezug auf einfallendes Licht, und derartiges reflektiertes Licht wird extern von dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 242x oder dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 242y abgegeben. Im Gegensatz dazu werden in dem Zustand, der in 30 gezeigt ist, in welchem senkrechte Drücke Fp angewandt sind, die Gitterabstände der beiden Gitter 226x, 226x um denselben Wert vergrößert, und die reflektierten Wellenlängen werden verschoben. Daher reflektiert jedes der Gitter 226x, 226x Licht bei einer gegebenen reflektierten Wellenlänge (nachdem es verschoben wird) (beispielsweise λB in 1D) in Bezug auf einfallendes Licht, und derartiges reflektierte Licht wird extern von dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 242x oder dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 242y abgegeben.
  • Demgemäß kann mit dem FBG-Sensor 222 und dem Drucksensor 216 auf der Grundlage des Verschiebungswertes der reflektierten Wellenlänge der Wert des senkrechten Drucks Fp detektiert werden, der auf die Platte 218 angewandt ist.
  • Falls die reflektierte Wellenlänge der Gitter 226x, 226x vor der Anwendung des senkrechten Drucks Fp als λp herangezogen wird und falls der Gitterabstand herangezogen wird als Δp, dann wird hier in derselben Weise wie bei der zuvor erwähnten Gleichung (1) die Beziehung zwischen der reflektierten Wellenlänge λp und dem Gitterabstand Δp durch die folgende Gleichung (46) dargestellt. λP = 2 × neff × ΔP (46)
  • Falls die reflektierte Wellenlänge der Gitter 226x, 226x nach Anwendung des senkrechten Drucks Fp als λs herangezogen wird und der Gitterabstand als ΔS herangezogen wird, dann wird ferner in derselben Weise wie in der zuvor erwähnten Gleichung (2) die Beziehung zwischen der reflektierten Wellenlänge λS und dem Gitterabstand ΔS durch die folgende Gleichung (47) dargestellt. λS = 2 × neff × ΔS (47)
  • In der vorstehenden Weise gelten, wie zuvor erwähnt, obwohl in jedem der Gitter 226x, 226x, 226y, 226y die reflektierten Wellenlängen und die Gitterabstände gegenseitig voneinander verschieden sind, in jedem der betreffenden Gitter 226x, 226x die Beziehungen, die durch die obigen Gleichungen (46) und (47) gezeigt sind.
  • Falls der Verschiebungswert der reflektierten Wellenlänge nach Anwendung des senkrechten Drucks Fp herangezogen wird als Δλ, dann wird, wie zuvor bemerkt, jedes der Gitter 226x, 226x um denselben Betrag bzw. Wert in der X-Richtung infolge der Anwendung der senkrechten Drucks Fp gestreckt, und zusammen damit nimmt der Gitterabstand in jedem der Gitter 226x, 226x im Wesentlichen im selben Ausmaß zu. Daher ist die reflektierte Wellenlängen-Verschiebung Δλ in irgendeinem der Gitter dargestellt durch die folgende Gleichung (48). Δλ = λS – λP = 2 × neff × (ΔS – ΔP) (48)
  • Da in irgendeinem der Gitter 226x der Verschiebungswert der reflektierten Wellenlängen gegeben ist durch Δλ unter jedem der Verschiebungswerte Δλ, die durch die beiden Druck-Detektiersensoren 228x, 228x detektiert werden, ist auf diese Weise unter Heranziehung irgendeines dieser Verschiebungswerte Δλ der senkrechte Druck Fp geeignet, detektiert zu werden. Da eine ODER-Operation (nicht eine Exklusiv-ODER-Operation) bezüglich der Ausgangssignale der beiden Druck-Detektiersensoren 228x, 228x zu Δλ führt, kann, genauer gesagt, irgendeiner der Verschiebungswerte der Δλ detektiert werden, und auf der Grundlage des detektierten Verschiebungswertes Δλ kann der Wert des senkrechten Drucks Fp leicht berechnet werden.
  • Als Nächstes wird eine Erläuterung unter Bezugnahme auf 29 und 31 eines Falles gegeben, in welchem Drücke FC (das ist ein Druck, der Komponenten in zwei Richtungen aufweist, gebildet aus einem senkrechten Druck Fp und einem horizontalen Druck Fh längs der positiven X-Richtung) in senkrechte Drücke Fp und horizontale Drücke Fh getrennt und zu einem Zeitpunkt detektiert werden, wenn ein nicht dargestellter Körper mit der Oberfläche der Platte 218 oberhalb des FBG-Sensors 222 in Kontakt gelangt und der Druck FC von einem Körper in Bezug auf den FBG-Sensor 222 angewandt wird.
  • In diesem Fall wird ebenso ein Fall des Detektierens von senkrechten Drücken Fp und horizontalen Drücken Fh unter Heranziehung von zwei Druck-Detektiersensoren 228x, 228x beschrieben, die längs der X-Richtung angeordnet sind.
  • Wenn ein Druck FC auf die Platte 218 von dem Körper angewandt wird und wenn der Druck FC von dem flachen Teil 232 des Druckrichtungswandlers 230 aufgenommen wird, werden in idealer Weise ein Druck Fp/4 längs der Z-Richtung und ein horizontaler Druck Fh auf jeden der Druckübertragungsabschnitte 234x, 234x angewandt. Als Ergebnis wird im Vergleich zu der Form vor Anwendung von Drücke (die in 29 dargestellte Form und die in 31 durch eine Zweipunkt-Strichpunktlinie dargestellte Form) die Form des Druckrichtungswandlers 230 nach Anwendung von Drücken darauf überall eine verformte Form, die eine Links-Rechts-(Quer)-Asymmetrie als Ergebnis des Drucks Fp/4 und des horizontalen Drucks Fh zeigt (die Form, die durch die voll ausgezogene Linie in 31 gezeigt ist).
  • Genauer gesagt senkt sich durch Aufnahme des Drucks FC im Inneren der Platte 218 der flache Teil 232 in der Z-Richtung als Ergebnis des senkrechten Drucks Fp, und zusammen damit wird der flache Teil 232 zur rechten Seite von 31 durch den horizontalen Druck Fh bewegt bzw. verschoben. Ferner wird jeder der Druckübertragungsabschnitte 234x in der Z-Richtung durch den senkrechten Druck Fp/4 abgesenkt, zusammen mit der Bewegung zur rechten Seite durch den senkrechten Druck Fh.
  • Auf den Verbindungsabschnitt 238x auf der linken Seite in 31 wird ein zusammengesetzter Druck FC' übertragen, der eine Zusammensetzung aus einer Komponente (Kraft) bezüglich des senkrechten Drucks Fp/4 längs der Richtung des linksseitigen geneigten Abschnitts 236x und des horizontalen Drucks Fh ist, und basierend auf dem Druck FC' wird eine Kraft F' (eine Komponente längs der X-Richtung des Drucks FC') auf den angrenzenden Bereich zwischen dem Lichtwellenleiter 220x und dem linksseitigen Verbindungsabschnitt 238x angewandt.
  • Andererseits wird auf dem Verbindungsabschnitt 238x auf der rechten Seite in 31 ein zusammengesetzter Druck FC'' übertragen, bei dem es sich um eine Zusammensetzung aus einer Komponente (Kraft) betreffend den senkrechten Druck Fp/4 längs der Richtung des rechtsseitigen geneigten Abschnitts 236x und dem horizontalen Druck Fh handelt, und auf der Grundlage des Drucks FC'' wird eine Kraft F'' (eine Komponente längs der X-Richtung des Drucks FC'') auf den benachbarten Bereich zwischen dem Lichtwellenleiter 220x und dem rechtsseitigen Verbindungsabschnitt 238x angewandt.
  • In diesem Fall wird der horizontale Druck Fh, der den Gittern 226x auf der linken Seite von 31 auferlegt ist, zu Drücken, die bewirken, dass sich der Gitterabstand der Gitter 226x auf der linken Seite dehnt. Ferner wird der horizontale Druck Fh, der den Gittern 226x auf der rechten Seite von 31 auferlegt wird, zu Drücken, die bewirken, dass der Gitterabstand 226x auf der rechten Seite komprimiert wird.
  • Infolgedessen wird die Kraft F' den Gittern 226x auf der linken Seite in 31 auferlegt, während die Kraft F'' den Gittern 226x auf der rechten Seite in 31 auferlegt wird, wodurch jedes der Gitter 226x, 226x Beanspruchungen bzw. Verformungen bei gegenseitig sich unterscheidenden Werten längs der X-Richtung ausgesetzt ist, und zusammen damit ändern sich die Gitterabstände in jedem der Gitter 226x, 226x, um gegenseitig unterschiedliche Werte. Als Ergebnis zeigen die Verschiebungswerte von reflektierten Wellenlängen an jedem der Gitter 226x, 226x gegenseitig unterschiedliche Werte.
  • Falls die reflektierte Wellenlänge als λS' herangezogen wird und der Gitterabstand als ΔS' herangezogen wird für die Gitter 226x auf der linken Seite von 31 nach Anwendung von Drücken, während die reflektierte Wellenlänge als λS'' herangezogen wird und der Gitterabstand als ΔS'' herangezogen wird für die Gitter 226x auf der rechten Seite von 31 nach Anwendung von Drücken, werden ähnlich der oben erwähnten Gleichung (47) die Beziehungen zwischen den reflektierenden Wellenlängen λS', λS'' und den Gitterabständen ΔS', ΔS'' durch folgende Gleichungen (49) und (50) dargestellt. λS' = 2 × neff × ΔS' (49) λS'' = 2 × neff × ΔS'' (50)
  • Unter der Annahme, dass der Verschiebungswert der reflektierten Wellenlängen in den Gittern 226x auf der linken Seite von 31 nach Anwendung des Drucks FC herangezogen wird als Δλ' und dass der Verschiebungswert der reflektierten Wellenlängen in den Gittern 226x auf der rechten Seite von 31 herangezogen wird als Δλ'', dann werden ähnlich der oben erwähnten Gleichung (48) die ersten Werte Δλ', Δλ'' durch die folgenden Gleichungen (51) und (52) dargestellt. Δλ' = λS' – λP = 2 × neff × (ΔS' – ΔP) (51) Δλ'' = λS'' – λP = 2 × neff × (ΔS'' – ΔP) (52)
  • Wie oben beschrieben, ist der Druck FC ein Druck, der aus Komponenten in zwei Richtungen des senkrechten Drucks Fp und des horizontalen Drucks Fh gebildet ist. Der Wellenlängen-Verschiebungswert, der auf der Grundlage des senkrechten Drucks Fp basiert, wird durch Verodern der Ausgangssignale von den beiden Druck-Detektiersensoren 228x, 228x bestimmt. Genauer gesagt wird die ODER-Operation auf die Verschiebungswerte Δλ', Δλ'' der beiden Gitter 226x, 226x dann, wenn der Druck FC auf den Druckrichtungswandler 230 angewandt ist, durch die folgende Gleichung (53) dargestellt. (Δλ') ODER (Δλ'') = Δλ'' = 2 × neff × (ΔS'' – ΔP) (53)
  • In Gleichung (53) ist ODER ein arithmetischer Code, der kennzeichnend ist für eine logische ODER-Operation, die auf Δλ' und Δλ'' ausgeführt wird. Ferner liefert in dem Beispiel von 31, da Δλ' > Δλ'' ist, in Gleichung (53) das Ergebnis von Gleichung (52) das Ergebnis der logischen ODER-Operation zwischen Δλ' und Δλ''.
  • Demgemäß können in dem Fall, dass Drücke FC, die Komponenten in zwei Richtungen enthalten, auf die (den FBG-Sensor 222 im Inneren der) Platte 218 angewandt werden, unter Trennung der horizontalen Drücke Fh auf der Grundlage der logischen ODER-Operation von Gleichung (53) senkrechte Druckwerte Fp berechnet werden.
  • In dem Fall, dass der Wellenlängen-Verschiebungswert auf den horizontalen Druck Fh hin detektiert wird, ist es andererseits notwendig, den Einfluss von senkrechten Drücken Fp von den Verschiebungswerten Δλ', Δλ'' der beiden Gitter 226x, 226x zu eliminieren. Folglich wird eine Exklusiv-ODER-Operation auf die Verschiebungswerte Δλ', Δλ'' hin, die von den beiden Druck-Detektiersensoren 228x, 228x abgegeben werden, entsprechend der folgenden Gleichung (54) bestimmt. (Δλ') XOR (Δλ'') = |Δλ' – Δλ''| = |2 × neff × (ΔS' – ΔP) – 2 × neff × (ΔS'' – ΔP)| (54)
  • In Gleichung (54) ist XOR ein arithmetischer Code, der kennzeichnend ist für eine auf Δλ' und Δλ'' hin ausgeführte Exklusiv-ODER-Operation.
  • In dem von Gleichung (54) erhaltenen Exklusiv-ODER-Wert ist, obwohl der Einfluss von senkrechten Drücken Fp eliminiert ist, da der Verschiebungswert entsprechend horizontalen Drücken Fh ein absoluter Wert ist, die Richtung nicht hinzugefügt. Folglich kann in dem Fall, dass auch die Richtung zu berücksichtigen ist, der Verschiebungswert entsprechend horizontalen Drücken Fh aus der folgenden Gleichung (55) berechnet werden, in der die absoluten Wertsymbole von Gleichung (54) entfernt worden sind. 2 × neff × (ΔS' – ΔP) – 2 × neff × (ΔS'' – ΔP) (55)
  • Demgemäß können in dem Fall, dass Drücke FC, die Komponenten in zwei Richtungen enthalten, auf die (den FBG-Sensor 222 im Inneren der) Platte 218 angewandt werden, unter Trennung der senkrechten Drücke Fp auf der Grundlage der logischen Exklusiv-ODER-Operation von Formel (55) horizontale Druckwerte Fh berechnet werden.
  • Auf diese Weise können gemäß der dritten Ausführungsform in dem Fall, dass Drücke FC, die Komponenten der senkrechten Drücke Fp und horizontalen Druckwerte Fh in zwei Richtungen enthalten, auf den FBG-Sensor 222 angewandt werden, die senkrechten Drücke Fp und die horizontalen Druckwerte Fh durch Trennen der senkrechten Drücke Fp und der horizontalen Druckwerte Fh voneinander detektiert werden. In der obigen Erläuterung wurde als ein Beispiel eine Beschreibung bezüglich eines Falles gegeben, bei dem das Detektieren durch zwei Druck-Detektiersensoren 228x, 228x ausgeführt wurde, die längs der X-Richtung angeordnet sind, und worin bzw. wobei Werte von senkrechten Drücken Fp oder horizontalen Drücken Fh auf der Grundlage von Verschiebungswerten von zwei Gittern 226x, 226x berechnet wurden. In diesem Fall werden die horizontalen Drücke Fh als Drücke in einer Richtung längs der X-Richtung detektiert.
  • Bei der dritten Ausführungsform sind zwei Druck-Detektiersensoren (dritte und vierte Druck-Detektiersensoren) 228y, 228y ebenfalls längs der Y-Richtung angeordnet. Somit können ähnlich der zuvor erwähnten Druck-Detektierung mittels der zuvor erwähnten Druck-Detektiersensoren 228x, 228x in den beiden Druck-Detektiersensoren 228y, 228y ebenso durch Detektieren von horizontalen Drücken Fh längs der Y-Richtung derartige horizontale Drücke Fh als jeweilige Komponenten in der X-Richtung und der Y-Richtung detektiert werden, und infolge davon können horizontale Drücke Fh hochgenau detektiert werden.
  • Ferner entscheidet in dem Fall, dass der Drucksensor 200 gemäß der dritten Ausführungsform an dem in 11 und 12 gezeigten Robotersystem 60 angebracht ist, die den horizontalen Druck bestimmende Bestimmungseinheit 82 innerhalb der Sensor-Steuereinrichtung 68 auf der Grundlage von elektrischen Signalen von dem Lichtdetektor 78 sowie auf der Grundlage von Spitzenwerten der Intensität der reflektierten Wellenlänge, ob Verschiebungswerte der Gitter 226x, 226y jedes der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y vom selben Wert sind oder nicht.
  • In dem Fall, dass die Verschiebungswerte im Wesentlichen derselbe Wert sind, bestimmt die den horizontalen Druck bestimmende Bestimmungseinheit 82, dass lediglich senkrechte Drücke Fp auf die Drucksensoren 200a, 200b (oder auf die Drucksensoren 16a, 16b in 11) angewandt sind, und gibt elektrische Signale von dem Licht-Detektor 78 an die Berechnungseinrichtung 86 für den senkrechten Druck ab. In dem Fall, dass die Verschiebungswerte jeweils unterschiedliche Werte sind, bestimmt die Bestimmungseinheit 82 für den horizontalen Druck, dass lediglich horizontale Drücke Fh angewandt sind, oder sie bestimmt alternativ, dass beide, horizontale Drücke Fh und senkrechte Drücke Fp auf die Drucksensoren 200a, 200b angewandt sind, und gibt elektrische Signale von dem Licht-Detektor 78 an beide, die Berechnungseinrichtung 86 für den senkrechten Druck und die Berechnungseinrichtung 84 für den horizontalen Druck ab.
  • Die Berechnungseinrichtung 84 für den horizontalen Druck berechnet ein Exklusiv-ODER-Ergebnis für jeden der Verschiebungswerte auf der Grundlage von Gleichung (55) unter Heranziehung von Verschiebungswerten jedes der Gitter 226x, 226y, welche durch elektrische Signale von dem Licht-Detektor 78 angegeben werden. Aus dem berechneten Exklusiv-ODER-Ergebnis berechnet die Berechnungseinrichtung 84 für den horizontalen Druck Werte von horizontalen Drücken Fh, die auf den FBG-Sensor 222 angewandt sind.
  • Ferner berechnet die Berechnungseinrichtung 86 für den senkrechten Druck ein logisches ODER-Ergebnis für jeden der Verschiebungswerte auf der Grundlage von Gleichungen (51) bis (53) unter Heranziehung von Verschiebungswerten jedes der Gitter 226x, 226y, die durch elektrische Signale von dem Licht-Detektor 78 angegeben sind. Aus dem berechneten ODER-Ergebnis berechnet die Berechnungseinrichtung 86 für den senkrechten Druck Werte von senkrechten Drücken Fp, die auf den FBG-Sensor 222 angewandt sind.
  • Auf diese Weise kann durch Berechnen von Werten von horizontalen Drücken Fh ein Schlupf- bzw. Rutschzustand eines Körpers 62 in der X-Y-Ebene detektiert werden. Ferner kann durch Berechnen von Werten von senkrechten Drücken Fp eine Greif- bzw. Erfassungskraft des Körpers 62 in Bezug auf die Z-Richtung detektiert werden.
  • In Übereinstimmung mit dem FBG-Sensor 222, den Drucksensoren 200, 200a, 200b und dem Greiforgan 66 (den Handgliedern 66a, 66b, die in 11 gezeigt sind) gemäß der dritten Ausführungsform, setzt bzw. wandelt, wie oben erläutert, da eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren 228x, 228y angeordnet ist, um den Druckrichtungswandler 230 zu umgeben, dann, wenn Drücke FC (senkrechte Drücke Fp und/oder horizontale Drücke Fh) in Bezug auf den FBG-Sensor 222 angewandt werden, der Druckrichtungswandler 230 die angewandten Drücke FC in Drücke von Richtungen (X-Richtung, Y-Richtung) um, in denen die Gitter 226x, 226y jedes der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y angeordnet sind, und überträgt dann die umgesetzten Drücke zu jedem der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y. Als Ergebnis werden von den umgesetzten Drücken Verformungen in den Gittern 226x, 226y jedes der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y erzeugt, und die Wellenlängen (reflektierte Wellenlängen) des durch jedes der Gitter 226x, 226y reflektierten Lichtes ändern sich entsprechend. Demgemäß können durch Detektieren von Verschiebungswerten von reflektierten Wellenlängen bei bzw. an jedem der Gitter 226x, 226y Drücke FC, die auf den FBG-Sensor 222 angewandt sind, detektiert werden.
  • Genauer gesagt setzt bzw. wandelt der Druckrichtungswandler 230 in dem Fall, dass jeder der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y in einer umgebenden Weise zu dem Druckrichtungswandler 230 längs der X-Y-Richtung rechtwinklig zu den senkrechten Drücken Fp angeordnet ist, die senkrechten Drücke Fp in Drücke einer Richtung (X-Y-Richtung) um, in der jedes der Gitter 226x, 226y angeordnet ist, und überträgt die Drücke nach ihrer Umsetzung zu jedem der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y. Als Ergebnis davon wird jedes der Gitter 226x, 226y Beanspruchungen bzw. Verformungen von im Wesentlichen demselben Betrag bzw. Wert ausgesetzt, und, wie durch Gleichung (48) gezeigt, ändern sich auch Verschiebungswerte von reflektierten Wellenlängen an den Gittern 226x, 226y um im Wesentlichen denselben Wert.
  • Demgemäß kann von jedem der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y, falls der Verschiebungswert der Gitter irgendeines der Druck-Detektiersensoren detektiert wird, der Wert von senkrechten Drücken Fp auf der Grundlage des detektierten Verschiebungswertes detektiert werden. Genauer gesagt kann in dem Fall, dass ein senkrechter Druck Fp auf den Druckrichtungswandler 230 angewandt wird, der senkrechte Druck Fp auf der Grundlage einer ODER-Operation (entsprechend Gleichung (53)) berechnet werden, die auf die Verschiebungswerte jedes der Gitter 226x, 226y hin ausgeführt wird.
  • Als Nächstes überträgt der Druckrichtungswandler 230 in dem Fall, dass jeder der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y in umgebender Weise zu dem Druckrichtungswandler 230 längs einer X-Y-Richtung parallel zu den horizontalen Drücken Fh angeordnet ist, die horizontalen Drücke ohne Änderung zu jedem der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y. In diesem Fall wird mittels der Richtung der Anwendung der horizontalen Drücke Fh in Bezug auf den Druckrichtungswandler 230 und den Positionen, an denen jeder der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y angeordnet ist, jedes der Gitter 226x, 226y Verformungen von gegenseitig unterschiedlichen Werten ausgesetzt, und zusammen damit sind, wie durch Gleichungen (51) und (52) gezeigt, auch die Verschiebungswerte von reflektierten Wellenlängen an jedem der Gitter 226x, 226y von gegenseitig unterschiedlichen Werten.
  • Folglich kann von jedem der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y, die positioniert sind, um den Druckrichtungswandler 230 zu umgeben, falls Verschiebungswerte von Gittern der beiden Druck-Detektiersensoren, bezüglich der die Verschiebungswerte der Gitter 226x, 226y gegenseitig voneinander differieren, detektiert werden, der Wert der horizontalen Drücke Fh auf der Grundlage der Differenz in den beiden detektierten Verschiebungswerten detektiert werden. Genauer gesagt kann in dem Fall, dass ein horizontaler Druck Fh auf den Druckrichtungswandler 230 angewandt wird, der horizontale Druck Fh auf der Grundlage einer Exklusiv-ODER-Operation (entsprechend Formel (55)) berechnet werden, die auf die Verschiebungswerte der beiden Gitter hin ausgeführt wird.
  • Auf diese Weise sind gemäß der dritten Ausführungsform durch Anordnen einer Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren 228x, 228y in umgebender Beziehung zu dem Druckrichtungswandler 230 mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau Drücke FC, die von dem Körper 62 angewandt werden, geeignet, in Drücke einer Mehrzahl von Richtungen (senkrechte Drücke Fp, horizontale Drücke Fh) getrennt und detektiert zu werden.
  • Ferner sind zwei Druck-Detektiersensoren 228x, 228x längs der X-Richtung so angeordnet, um den Druckrichtungswandler 230 dazwischen einzuschichten, und die beiden Druck-Detektiersensoren 228y, 228y sind längs der Y-Richtung angeordnet, die rechtwinklig zu der X-Richtung ist, um den Druckrichtungswandler 230 dazwischen einzuschichten.
  • Infolgedessen können dann, wenn senkrechte Drücke FP auf den Druckrichtungswandler 230 angewandt werden, da die Verschiebungswerte der Gitter 226x, 226y jedes der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y derselbe gegenseitige Wert sind, durch Detektieren von Verschiebungswerten von irgendeinem der Gitter senkrechte Drücke Fp zuverlässig und mit gutem Wirkungsgrad berechnet werden.
  • Wenn horizontale Drücke Fh auf den Druckrichtungswandler 230 angewandt werden, sind ferner die Verschiebungswerte der Gitter 226x, 226x der beiden Druck-Detektiersensoren 228x, 228x von gegenseitig unterschiedlichen Größen, und zusammen damit sind auch die Verschiebungswerte der Gitter 226y, 226y der beiden Druck-Detektiersensoren 228y, 228y von gegenseitig unterschiedlichen Größen. Demgemäß werden die Verschiebungswerte der Gitter 226x, 226x der beiden Druck-Detektiersensoren 228x, 228x, die koaxial in der X-Richtung angeordnet sind, detektiert, oder alternativ werden die Verschiebungswerte der Gitter 226y, 226y, die koaxial in der Y-Richtung der beiden Druck-Detektiersensoren 228y, 228y angeordnet sind, detektiert, und durch Ausführen einer Exklusiv-ODER-Operation auf die detektierten beiden Verschiebungswerte hin können horizontale Drücke Fh zuverlässig und mit gutem Wirkungsgrad berechnet werden.
  • Auf diese Weise können durch Anordnen der vier Druck-Detektiersensoren 228x, 228x, 228y, 228y in umgebender Weise zu dem Druckrichtungswandler 230 Werte von senkrechten Drücken Fp und/oder horizontalen Drücken Fh zuverlässig und effizient berechnet (detektiert) werden, und zusammen damit können Drücke FC (horizontale Drücke Fh), die auf den Druckrichtungswandler 230 angewandt werden, in Form von Komponenten der X-Richtung und der Y-Richtung detektiert werden.
  • Da die beiden Druck-Detektiersensoren 228x, 228x durch den Lichtwellenleiter 220x überbrückt sind, der sich längs der X-Richtung erstreckt, und da die beiden Druck-Detektiersensoren 228y, 228y durch den Lichtwellenleiter 220y überbrückt sind, der sich längs der Y-Richtung erstreckt, sind ferner in dem Kern 224x des Lichtwellenleiters 220x Gitter 226x, 226x der beiden Druck-Detektiersensoren 228x, 228x längs einer gemeinsamen Achse angeordnet, und zusammen damit sind in dem Kern 224y des Lichtwellenleiters 220y Gitter 226y, 226y der beiden Druck-Detektiersensoren 228y, 228y längs einer gemeinsamen Achse angeordnet. Infolgedessen überträgt zu einem Zeitpunkt, zu dem Drücke FC auf den Druckrichtungswandler 230 angewandt werden, der Druckrichtungswandler 230 die Drücke nach deren Umsetzung zu den Lichtwellenleitern 220x, 220y, wodurch in jedem der Gitter 226x, 226y leicht Verformungen auferlegt werden können. Als Ergebnis davon kann das Detektieren von Drücken FC in jedem der Druck-Detektiersensoren 228x, 228y zuverlässiger ausgeführt werden.
  • Da der Druckrichtungswandler 230 den flachen Teil 232, auf den Drücke FC angewandt werden, und die Druckübertragungsabschnitte 234x, 234y enthält, die von dem flachen Teil 232 zu den Lichtwellenleitern 220x bzw. 220y übergehen, können überdies Drücke FC, die von dem Körper auf den flachen Teil 232 angewandt werden, effizient in Drücke von Richtungen umgesetzt werden, längs der jedes der Gitter 226x, 226y angeordnet ist, und die umgesetzten Drücke können jeweils und mit gutem Wirkungsgrad zu jedem der Lichtwellenleiter 220x, 220y über die Druckübertragungsabschnitte 234x, 234y übertragen werden.
  • Weiterhin ist in dem Fall, dass der bzw. das flache Teil 232 senkrechte Drücke Fp erhält, die Position des flachen Teiles 232 längs der Richtung der Anwendung (Z-Richtung) der senkrechten Drücke Fp niedriger positioniert als die Position (das heißt die Position der Verbindungsabschnitte 238x, 238y), an der die Lichtwellenleiter 220x, 220y an den Druckübertragungsabschnitten 234x, 234y getragen und/oder fixiert bzw. befestigt sind. Infolgedessen wird dann, wenn Drücke FC (senkrechte Drücke Fp, horizontale Drücke Fh) auf den flachen Teil 232 angewandt werden, der Druckrichtungswandler 230 leicht überall in Richtungen verformt, in denen die Gitter 226x, 226y angeordnet sind. Daher können Verformungen oder Verschiebungswerte jedes der Gitter 226x, 226y größer gemacht werden, und als Ergebnis können die Detektierempfindlichkeit und Detektiergenauigkeit der Drücke FC verbessert werden.
  • Die dritte Ausfühungsform ist nicht auf die oben bereitgestellten Beschreibungen beschränkt und kann wie in bzw. bei der Ausführungsform (modifiziertes Beispiel) von 32 modifiziert sein.
  • Bei dem modifizierten Beispiel von 32 sind vier FBG-Sensoren 222A bis 222D in einer Matrixform längs der X-Y-Ebene angeordnet.
  • Bei diesem modifizierten Beispiel ist eine Mehrzahl von einzelnen FBG-Sensoren 222A bis 222D in einer Matrixform längs der X-Y-Ebene angeordnet, und Drücke FC (senkrechte Drücke Fp, horizontale Drücke Fh), die auf die Platte 218 angewandt werden, werden jeweils an jedem der FBG-Sensoren 222A bis 222D detektiert, wodurch die Verteilung derartiger Drücke FC, die auf die Platte 218 angewandt sind, leicht detektiert werden kann.
  • Obwohl in 32 ein Fall erläutert worden ist, in welchem die FBG-Sensoren 222A bis 222D in der Form einer 2×2-Matrix angeordnet sind, ist das modifizierte Beispiel ferner auf die obige Beschreibung nicht beschränkt, sondern die FBG-Sensoren 222 können in Form einer 3×3-Matrix, einer 4×4-Matrix oder dergleichen derart angeordnet sein, dass die Verteilung von Drücken FC, die auf die Platte 218 angewandt werden, geeignet ist, detektiert zu werden.
  • Wie oben erwähnt, ist in dem Drucksensor 200 und dem FBG-Sensor 222 gemäß der dritten Ausführungsform oder in einem Greiforgan und Robotersystem (Sensor-Signalverarbeitungsvorrichtung), bei dem der Drucksensor 200 angewandt ist, eine vergleichsweise einfache Struktur ermöglicht, während zusätzlich die Detektiergenauigkeit von Drücken, welche von einem Körper angewandt werden, leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden kann.
  • Vierte Ausführungsform
  • Als Nächstes werden unten ein Drucksensor 300 gemäß einer vierten Ausführungsform und ein in einen solchen Drucksensor 300 einbezogener FBG-Sensor 322 unter Bezugnahme auf 33 bis 36 beschrieben. In dem Drucksensor 300 und dem FBG-Sensor 322 gemäß der vierten Ausführungsform wird mittels eines Greiforgans, welches mit einer geringeren Anzahl an Lichtwellenleiter-Sensoren (Drucksensoren) ausgestattet ist, eine Struktur bzw. ein Aufbau bereitgestellt, in der bzw. dem die Greifkraft eines erfassten Körpers (das sind senkrechte Drücke, die auf eine Erfassungsfläche von dem Körper angewandt werden) leicht detektiert werden kann.
  • Wie in 33 gezeigt, ist der Drucksensor 300 durch ein einzelnes Lichtwellenleiterkabel 320 gebildet, dessen Längsabmessung längs der Y-Richtung festgelegt bzw. definiert ist, welches innerhalb einer flexiblen Platte 318 eingebettet ist, und ein FBG-Sensor 322 ist durch das Lichtwellenleiterkabel 320 gebildet. Genauer gesagt ist zusätzlich in der Platte 318 der FBG-Sensor 322 durch Formung unter Heranziehung eines Materials, wie eines Kunststoffes bzw. Plastik oder dergleichen, mit einer gewissen Flexibilität gebildet. In diesem Fall ist der FBG-Sensor 322 im Inneren der Platte 318 fixiert, und die Platte 318 ist gebildet, um den FBG-Sensor 322 vor übermäßigen Belastungen bzw. Drücken oder Wärme, etc. zu schützen, die von außen her angewandt werden.
  • Obwohl in 33 ein Fall gezeigt ist, in welchem die Längsrichtung des Lichtwellenleiterkabels 320 längs der Y-Richtung liegt, ist dessen Längsrichtung nicht darauf beschränkt, in der Y-Richtung angeordnet zu sein, sondern sie kann auch ebenso in der X-Richtung liegen.
  • Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 33 bis 36 Erläuterungen in größerer Einzelheit bezüglich des FBG-Sensors 322 gegeben werden.
  • Der FBG-Sensor 322 ist innerhalb der Platte 318 angeordnet und mit einem Druck-Detektiersensor 326, der ein Lichtwellenleiterkabel 320 enthält, in welchem Gitter 324 gebildet sind, und mit Druckrichtungswandlern 328a, 328b ausgestattet, die durch die Platte 318 Drücke (senkrechte Drücke Fp), welche auf die Platte 318 von außen her angewandt sind, aufnehmen, die aufgenommenen Drücke in Drücke mit Richtungen längs der Längsrichtung des Lichtwellenleiterkabels 320 (das sind Y-Richtungen parallel zu der Längsrichtung), umsetzen und dann die umgesetzten Drücke zu dem Lichtwellenleiterkabel 320 übertragen.
  • In diesem Fall sind die Druckrichtungswandler 328a, 328b, die als Aufnahmematerialien in Bezug auf Drücke von außen her dienen, aus einem elastischen Material, wie Gummi, Harz bzw. Kunstharz oder dergleichen, hergestellt. Andererseits ist einer der Druckrichtungswandler 328a an einer Endseite (einer vorderen Seite längs der Y-Richtung, wie in 33 gezeigt) der Gitter 324 längs des Lichtwellenleiterkabels 320 angeordnet, während der andere Druckrichtungswandler 328b an einer anderen Endseite (einer rückwärtigen Seite längs der Y-Richtung, wie in 33 gezeigt) der Gitter 324 längs des Lichtwellenleiterkabels 320 angeordnet ist.
  • Der Druckrichtungswandler 328a enthält einen rechteckigen flachen Teil 330a, der sich im Wesentlichen parallel zu den Gittern 324 (Lichtwellenleiterkabel 320) längs der X-Y-Richtung erstreckt, und Druckübertragungsabschnitte 332a, 334a, die von zwei gegenüberliegenden Seiten längs der Y-Richtung auf bzw. an dem flachen Teil 330a zu dem Lichtwellenleiterkabel 320 übergehen. Ferner enthält der Druckrichtungswandler 328b ähnlich dem Druckrichtungswandler 328a einen rechteckigen flachen Teil 330b, der sich im Wesentlichen parallel zu den Gittern 324 längs der X-Y-Richtung erstreckt, und Druckübertragungsabschnitte 332b, 334b, die von zwei gegenüberliegenden Seiten längs der Y-Richtung auf bzw. an dem flachen Teil 330b zu dem Lichtwellenleiterkabel 320 übergehen.
  • Wie in 35 gezeigt, sind die Druckrichtungswandler 328a, 328b mit einer Links-Rechts-(Quer-)-Symmetrie um die Mitte der flachen Teile 330a, 330b aufgebaut. Genauer gesagt sind die Druckübertragungsabschnitte 332a, 334a mit dem flachen Teil 330a verbunden, während sie zu (einer Endseite der Gitter 324, die in dem Kern 336 davon gebildet sind) des Lichtwellenleiterkabels 320 geneigt sind, und Enden davon umgeben einen Teil der äußeren Umfangsfläche des Lichtwellenleiterkabels 320. Ferner sind ähnlich den Druckübertragungsabschnitten 332a, 334a die Druckübertragungsabschnitte 332b, 334b mit dem flachen Teil 330b verbunden, während sie zu (einer anderen Endseite der Gitter 324, die in dem Kern 336 davon gebildet sind) des Lichtwellenleiterkabels 320 geneigt sind, und deren Enden umgeben einen Teil auf der äußeren Umfangsfläche des Lichtwellenleiterkabels 320.
  • In diesem Fall sind Winkel, die durch den flachen Teil 330a und die Druckübertragungsabschnitte 332a, 334a festgelegt bzw. definiert sind, sowie Winkel, die durch den flachen Teil 330b und die Druckübertragungsabschnitte 332b, 334b festgelegt bzw. definiert sind, gegenseitig einander gleich festgelegt. Ferner sind die Winkel, die durch die Druckübertragungsabschnitte 332a, 334a und das Lichtwellenleiterkabel 320 festgelegt bzw. definiert sind, sowie die Winkel, die durch die Druckübertragungsabschnitte 332b, 334b und das Lichtwellenleiterkabel 320 festgelegt bzw. definiert sind, gegenseitig einander gleich festgelegt.
  • Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 36 Erläuterungen bezüglich des Detektierens von senkrechten Drücken Fp zu einem Zeitpunkt gegeben werden, wenn ein nicht dargestellter Körper mit einer Oberfläche der Platte 318 oberhalb des FBG-Sensors 322 in Kontakt gelangt und senkrechte Drücke Fp (Drücke längs der Z-Richtung) von dem Körper auf die Gitter 324 angewandt werden.
  • Da die Form der Druckrichtungswandler 328a, 328b vor der Anwendung von Drücken eine symmetrische Struktur um die flachen Teile 330a, 330b (siehe 35) ist, werden, wie oben beschrieben, dann, wenn ein senkrechter Druck Fp von dem Körper längs der Z-Richtung auf die Platte 318 angewandt wird, in idealer Weise Drücke Fp/2 längs der Z-Richtung auf jeden der Druckübertragungsabschnitte 332a, 332b, 334a, 334b jedes der Druckrichtungswandler 328a, 328a angewandt.
  • Darüber hinaus zerlegt jeder der Druckübertragungsabschnitte 332a, 332b, 334a, 334b den senkrechten Druck Fp/2 in Komponenten (Drücke) F' längs der Druckübertragungsabschnitte 332a, 332b, 334a, 334b, und an den angrenzenden Bereichen zwischen dem Lichtwellenleiterkabel 320 und jedem der Druckübertragungsabschnitte 332a, 332b, 334a, 334b werden die Drücke F' ferner in Komponenten (Drücke) F'' längs des Lichtwellenleiterkabels 320 zerlegt. Demgemäß werden an jedem der zuvor erwähnten angrenzenden Bereiche des Lichtwellenleiterkabels 320 Drücke F'' jeweils angewandt.
  • In diesem Fall sind in den Druckübertragungsabschnitten 332a, 334a durch Anwendung der Drücke F'' Endbereiche davon, welche die angrenzenden Bereiche mit dem Lichtwellenleiterkabel 320 ausmachen, gegenseitig verschoben bzw. versetzt, um sich um Drehpunkte an angrenzenden Stellen (Basisendbereiche der Druckübertragungsabschnitte 332a, 334a) mit dem flachen Teil 330a einander anzunähern. Ferner sind in den Druckübertragungsabschnitten 332b, 334b durch Anwenden der Drücke F'' Endbereiche davon, welche angrenzende Bereiche mit dem Lichtwellenleiterkabel 320 ausmachen, gegenseitig versetzt bzw. verschoben, um sich um Drehpunkte an angrenzenden Stellen (Basisendbereiche der Druckübertragungsabschnitte 332b, 334b) mit dem flachen Teil 330b einander anzunähern. Weiterhin wirken die Drücke F'' auf die Gitter 324 durch das Lichtwellenleiterkabel 320.
  • Als Ergebnis werden die Gitter 324 Verformungen bzw. Beanspruchungen (Streckung) in der Y-Richtung ausgesetzt, und der Gitterabstand der Gitter 324 ändert sich (nimmt zu).
  • Infolgedessen reflektieren die Gitter 324 in einem Zustand, in welchem senkrechte Drücke Fp nicht angewandt sind, Licht bei einer gegebenen reflektierten Wellenlänge (beispielsweise λA in 1C) in Bezug auf einfallendes Licht, und das reflektierte Licht wird nach außen hin abgegeben. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, dass senkrechte Drücke Fp angewandt werden, der Gitterabstand der Gitter 324 vergrößert und da die reflektierte Wellenlänge zu λB verschoben wird, reflektieren die Gitter 324 Licht bei der Wellenlänge λB in Bezug auf das einfallende Licht, und das reflektierte Licht wird nach außen hin abgegeben.
  • Demgemäß können mit dem FBG-Sensor 322 und dem Drucksensor 300 auf der Grundlage eines Verschiebungswertes (λB – λA) der reflektierten Wellenlängen λA zu λB senkrechte Drücke Fp, die auf die Platte 318 angewandt sind, detektiert werden.
  • Obwohl in der vorstehenden Beschreibung, wie in 35 und 36 gezeigt, eine Erläuterung bezüglich eines Falles gegeben worden ist, bei dem durch Anwenden von senkrechten Drücken Fp der Gitterabstand sich von ΔA zu ΔB (ΔA < ΔB) ändert, können sogar in dem Fall, dass der Gitterabstand durch Anwenden von senkrechten Drücken, die von den Drücken Fp differieren, kleiner wird als ΔA, da der Verschiebungswert der reflektierten Wellenlänge Änderungen im Gitterabstand entspricht, solche senkrechten Drücke leicht detektiert werden.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 37 eine Erläuterung gegeben werden bezüglich eines Falles, in welchem der Drucksensor 300 gemäß der vierten Ausführungsform an einem Greiforgan 66 (Handglieder 66a, 66b) des in 11 und 12 gezeigten Robotersystems 60 angebracht ist.
  • Wie in der Seitendraufsicht in 37 gezeigt, ist in einem Greiforgan 66 gemäß der vierten Ausführungsform der Drucksensor 300 an einer Greif- bzw. Erfassungsfläche zum Erfassen eines Körpers 62 in U-förmigen Handgliedern 66a, 66b angebracht. In diesem Fall sind die Gitter 324 durch Anordnen der Platte 318 längs der Greiffläche der Handglieder 66a, 66b an einer Basisendseite (Seite positiver X-Richtung) des Greiforgans 66 angeordnet, während die Druckrichtungswandler 328a, 328b an Stellen angeordnet sind, die einem Ende des Greiforgans 66 benachbart sind, für das die Möglichkeit hoch ist, dass derartige Stellen tatsächlich mit dem Körper 62 in Kontakt gelangen.
  • Folglich wird der Körper 62 durch die Handglieder 66a, 66b mittels der Platte 318 erfasst, und als Ergebnis ist jeder der Druckrichtungswandler 328a, 328b imstande, von dem Körper 62 auf die Handglieder 66a, 66b angewandte senkrechte Drücke in Drücke F'' umzusetzen, die Richtungen längs des Lichtwellenleiterkabels 320 aufweisen.
  • Mit dem Robotersystem von 11 kann demgemäß auf der Grundlage von senkrechten Drücken Fp, die durch den Drucksensor 300 detektiert werden, wenn das Greiforgan 66 den Körper 62 erfasst, die Greifkraft des Körpers 62 von den Handgliedern 66a, 66b des Greiforgans 66 detektiert werden. Infolgedessen können durch Steuern der Handglieder 66a, 66b entsprechend den detektierten senkrechten Drücken Fp Operationen bewirkt werden, wodurch beispielsweise der Körper 62 mit einer geeigneten Greifkraft erfasst und zu einer gewünschten Position transportiert wird, ohne den Körper 62 fallen zu lassen.
  • Wie in 12 gezeigt, enthält die Rechenverarbeitungseinheit 80 innerhalb der Sensor-Steuereinrichtung 68 eine Recheneinrichtung 86 für den senkrechten Druck, die durch die CPU eines Computers gebildet ist. Die Recheneinrichtung 86 für den senkrechten Druck berechnet senkrechte Drücke Fp, die auf den FBG-Sensor 322 angewandt sind, auf der Grundlage von Signalen von dem Licht-Detektor 78, die den senkrechten Drücken Fp entsprechen. Als Ergebnis der Recheneinrichtung 86 für den senkrechten Druck, die Werte der senkrechten Drücke Fp berechnet, kann ferner die Greifkraft des Körpers 62 in Bezug auf die Z-Richtung detektiert werden.
  • Wie oben beschrieben, setzen die Druckrichtungswandler 328a, 328b entsprechend dem FBG-Sensor 322, dem Drucksensor 300 und dem Greiforgan 66 gemäß der vierten Ausführungsform dann, wenn senkrechte Drücke Fp von dem Körper 62 in Bezug auf den FBG-Sensor 322 (Drucksensor 300) angewandt werden, die senkrechten Drücke Fp in Drücke F'' um, die Richtungen parallel zu der Längsrichtung des Lichtwellenleiterkabels 320 aufweisen, und überträgt die umgesetzten Drücke F'' zu den Gittern 324. Demzufolge werden auf Grund der Drücke F'' Verformungen in den Gittern 324 hervorgerufen, wodurch die Wellenlänge (reflektierte Wellenlänge) des an bzw. bei den Gittern 324 reflektierten Lichtes sich ändert. Demgemäß können solche senkrechten Drücke Fp durch Detektieren des Verschiebungswertes der reflektierten Wellenlängen an den Gittern 324 berechnet werden.
  • Da von dem Körper 62 angewandte senkrechte Drücke Fp detektiert werden können, kann auf diese Weise in dem Fall, dass zumindest ein Drucksensor 300 (FBG-Sensor 322) an der Greiffläche angebracht ist, die den Körper 62 an dem Greiforgan 66 (Handglieder 66a, 66b) erfasst, der senkrechte Druck Fp (Greifkraft), der auf bzw. an der Greiffläche angewandt ist, leicht detektiert werden. Demzufolge können Kosten für das Greiforgan 66 sowie die Rechenverarbeitungslast und Rechenkosten bezüglich des Detektierens von senkrechten Drücken Fp reduziert werden.
  • Genauer gesagt ist mit bzw. bei der vierten Ausführungsform, da senkrechte Drücke Fp geeignet sind, unter Verwendung eines einzigen Drucksensors 300 (FBG-Sensor 322) detektiert zu werden, verglichen mit einer Struktur bzw. einem Aufbau, bei der bzw. dem eine Mehrzahl von FBG-Sensoren an der Greiffläche angeordnet ist und senkrechte Drücke Fp dadurch detektiert werden, die vierte Ausführungsform vom Kostenstandpunkt her ausgezeichnet. Durch Verwendung lediglich eines einzigen FBG-Sensors 322 wird ferner der Umfang an Signalen, die zum Detektieren von senkrechten Drücken Fp benötigt werden, geringer, und demzufolge können die Verarbeitungslast und Rechenkosten bezüglich der Verarbeitung derartiger Signale reduziert werden.
  • Da senkrechte Drücke Fp leicht detektiert werden können, indem lediglich ein einziger Drucksensor 300 (FBG-Sensor 322) an dem Greiforgan 66 angebracht wird, können ferner sogar dann, wenn das Greiforgan 66 durch äußere Kräfte bewegt wird, während der Körper 62 dadurch erfasst wird bzw. ist, ein Rutschen und Herausfallen des Körpers 62 zuverlässig verhindert werden. Infolgedessen ist die vierte Ausführungsform effektiv hinsichtlich der Ermöglichung einer Automatisierung von Montageprozeduren und -schritten, wie jenen, die bei Zusammenbauoperationen angewandt sind, wie bei der Anwendung von äußeren Kräften zwischen zusammengebauten Teilen, was in der konventionellen Technik problematisch gewesen ist.
  • Ferner können in dem Fall, dass das Greiforgan 66 mit einer Mehrzahl von Klauen daran ausgestattet ist und Greifflächen für den Körper 62 an jeder derartiger Klauen gebildet sind, da der Drucksensor 300 (FBG-Sensor 322) in lediglich einer der Greifflächen angeordnet ist, senkrechte Drücke Fp an jeder der Greifflächen nicht separat detektiert werden. Mit der vierten Ausführungsform können jedoch die zuvor erwähnten Wirkungen bzw. Effekte insbesondere in Bezug auf die Steuerung von Greifkräften, denen der Körper 62 unterworfen ist, in einem einfachen Greiforgan 66 zustande gebracht werden, das imstande ist, bestimmte Körper 62 (Teile) zu erfassen.
  • Auf diese Weise können gemäß der vierten Ausführungsform durch Anbringen einer kleinen Zahl von einzelnen FBG-Sensoren 322 (Drucksensoren 316) an dem Greiforgan 66 Greifkräfte (senkrechte Drücke Fp) eines Körpers 62, der durch das Greiforgan 66 erfasst wird bzw. ist, leicht detektiert werden, und zusammen damit kann das Greiforgan 66 in den Kosten geringer gemacht werden, und eine Absenkung der Rechenverarbeitung und Rechenkosten bezüglich des Detektierens derartiger Greifkräfte kann realisiert werden.
  • Weiterhin sind die Druckrichtungswandler 328a, 328b jeweils an Stellen angeordnet, die verschieden sind von der Stelle, wo bzw. an der die Gitter 324 in dem Lichtwellenleiterkabel 320 angeordnet sind, und zusätzlich sind sie jeweils an gegenüberliegenden Endseiten der Gitter 324 so angeordnet, um die Gitter 324 dazwischen einzuschichten. Infolgedessen setzt jeder der Druckrichtungswandler 328a, 328b senkrechte Drücke Fp in Drücke F'' einer Richtung parallel zur Längsrichtung des Lichtwellenleiterkabels 320 um, wodurch die Gitter 324 durch die Drücke F'' gestreckt werden, die auf die Gitter 324 von deren gegenüberliegenden Endseiten wirken. Demzufolge kann dann, wenn senkrechte Drücke Fp angewandt werden, die Erzeugung von Verformungen in den Gittern 324 zuverlässig und mit hoher Genauigkeit hervorgerufen werden.
  • Die vierte Ausführungsform ist nicht auf die oben bereitgestellten Beschreibungen beschränkt und kann wie in bzw. bei den Ausführungsformen (modifizierte Beispiele) von 38 und 39 modifiziert werden.
  • In dem modifizierten Beispiel von 38 sind zwei FBG-Sensoren 322 längs der X-Y-Ebene angeordnet. Ferner sind in bzw. bei dem modifizierten Beispiel von 39 vier FBG-Sensoren 322A bis 322D längs der X-Y-Ebene angeordnet.
  • Bei bzw. in diesen modifizierten Beispielen ist eine Mehrzahl von einzelnen FBG-Sensoren 322, 322A bis 322D längs der X-Y-Ebene angeordnet, und senkrechte Drücke Fp, die auf die Platte 318 angewandt werden, werden jeweils an jedem der FBG-Sensoren 322, 322A bis 322D detektiert, wodurch solche senkrechten Drücke Fp zweidimensional detektiert werden können.
  • Wie oben erwähnt, ist in dem Drucksensor 300 und dem FBG-Sensor 322 gemäß der vierten Ausführungsform oder in einem Greiforgan und Robotersystem (Sensor-Signalverarbeitungsvorrichtung), bei dem der Drucksensor 300 angewandt wird, eine vergleichsweise einfache Struktur ermöglicht, während zusätzlich die Detektiergenauigkeit von Drücken, die von einem Körper angewandt werden, leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden kann.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Als Nächstes werden unten ein Drucksensor 400 gemäß einer fünften Ausführungsform und ein in einen solchen Drucksensor 400 einbezogener FBG-Sensor 422 unter Bezugnahme auf 40 bis 44 beschrieben werden.
  • Wie in 40 bis 43 gezeigt, unterscheiden sich in dem Drucksensor 400 und dem FBG-Sensor 422 gemäß der fünften Ausführungsform von dem FBG-Sensor 22 und dem Drucksensor 16 gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 2 und 3) darin, dass ein erster Umsetzerabschnitt 416x eines Druckrichtungswandlers 416 so angeordnet ist, um in eine positive Z-Richtung (erste senkrechte Richtung) von einem flachen Teil 429 aus gerichtet zu werden, der als Basispunkt wirkt, während ein zweiter Wandler- bzw. Umsetzerabschnitt 416y davon so angeordnet ist, um in eine negative Z-Richtung (zweite senkrechte Richtung) von dem flachen Teil 429 gerichtet zu werden, der als Basispunkt wirkt. Überdies ist ein Lichtwellenleiter bzw. eine Lichtleitfaser (erster Lichtwellenleiter) 420x an einer Stelle positioniert, die in der positiven Z-Richtung von dem flachen Teil 429 getrennt ist, während ein Lichtwellenleiter bzw. eine Lichtleitfaser (zweiter Lichtwellenleiter) 420y an einer Stelle positioniert ist, die in der negativen Z-Richtung von dem flachen Teil 429 getrennt ist.
  • In dem FBG-Sensor 422 ist eine Mehrzahl von Gittern 426 in einem Lichtwellenleiter bzw. einer Lichtleitfaser 420 gebildet. Ferner umfasst der FBG-Sensor 422 einen ersten Druck-Detektiersensor 428x, der den Lichtwellenleiter 420x aufweist, in welchem die Gitter 426x angeordnet sind, einen zweiten Druck-Detektiersensor 428y, der aus dem Lichtwellenleiter 420y aufgebaut ist, in welchem Gitter 426y angeordnet sind, und dem Druckrichtungswandler 416, der Drücke (senkrechte Drücke), die in der Z-Richtung angewandt sind, in Drücke (Komponenten) von Richtungen längs der X-Richtung und der Y-Richtung umsetzt und die umgesetzten Drücke zu den Lichtwellenleitern 420x, 420y überträgt.
  • Zusätzlich ist in dem Druckrichtungswandler 416 dessen erster Wandlerabschnitt 416x so konstruiert bzw. aufgebaut, um von dem zweiten Umsetzerabschnitt 416y vertikal umgekehrt zu werden in einem Zustand, in welchem er 90° um die Z-Richtung gedreht ist.
  • Genauer gesagt sind die ersten und zweiten Wandlerabschnitte 416x, 416y des FBG-Sensors 422, während dasselbe flache Teil 429 gemeinsam genutzt wird, so angeordnet, um in der positiven Z-Richtung bzw. in der negativen Z-Richtung gerichtet zu sein, um die Erzeugung einer Lagebeeinträchtigung (strukturelle Beeinträchtigung bzw. Interferenz) zwischen den Lichtwellenleitern 420x, 420y zu vermeiden und um eine Lagebeeinträchtigung bzw. Interferenz zwischen den ersten und zweiten Wandlerabschnitten 416x, 416y selbst zu vermeiden. Demgemäß sind die ersten und zweiten Wandlerabschnitte 416x, 416y geeignet, als Elemente konstruiert bzw. aufgebaut zu werden, welche dieselbe Größe und Form aufweisen. Infolgedessen ist in dem Drucksensor 400 der Abstand zwischen den Lichtwellenleitern 420x, 420y längs der Z-Richtung größer festgelegt als der Abstand zwischen den Lichtwellenleitern 20x, 20y längs der Z-Richtung in dem Drucksensor 16 gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Ferner sind in dem FBG-Sensor 422 bei Betrachtung in Draufsicht die Lichtwellenleiter 420x, 420y ebenso gegenseitig rechtwinklig, und die ersten und zweiten Wandlerabschnitte 416x, 416y sind ebenfalls gegenseitig zueinander rechtwinklig (siehe 41). Ferner ist in dem FBG-Sensor 422 die Länge eines geneigten Abschnitts 432x durch ”c” festgelegt, während die Länge des geneigten Abschnitts 432y durch ”d” festgelegt bzw. definiert ist (siehe 42A bis 43B). Überdies sind in dem FBG-Sensor 422 irgendwelche der Winkel, die durch den flachen Teil 429 und die geneigten Abschnitte 432x, 432y festgelegt sind, definiert durch Θ (siehe 42A und 43A).
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 42A bis 44 eine Erläuterung bezüglich bedeutender Effekte gegeben werden, die durch den FBG-Sensor 422 zustande gebracht werden, wenn ein nicht dargestellter Körper mit einer Oberfläche der Platte oberhalb des FBG-Sensors 422 in Kontakt gebracht wird und senkrechte-Drücke Fp zu einem Zeitpunkt detektiert werden, wenn die senkrechten Drücke Fp (Drücke in der positiven Z-Richtung) von dem Körper in Bezug auf den FBG-Sensor 422 angewandt werden.
  • In dem FBG-Sensor 422 werden ebenso, da die Formen der ersten und zweiten Wandlerabschnitte 416x, 416y vor Anwendung von Drücke darauf symmetrisch um die Mitte des flachen Teiles 429 gegliedert sind, dann, wenn senkrechte Drücke Fp von einem Körper längs der positiven Z-Richtung auf eine Platte 418 (siehe 40) angewandt werden und der flache Teil 429 solche senkrechten Drücke Fp an jedem von Druckübertragungsabschnitten 430x, 430y aufnimmt, in idealer Weise Drücke Fp/4 jeweils in der positiven Z-Richtung angewandt. Verglichen mit den Formen vor Anwendung von Drücken (den Formen von 42A, 43A und den Formen, die durch Zweipunkt-Strichpunktlinien in 42A, 43B gezeigt sind) nach Anwendung von Drücken werden die Formen der ersten und zweiten Wandlerabschnitte 416x, 416y als Ergebnis der darauf angewandten Drücke Fp/4 signifikant überall verformt, während eine Quersymmetrie beibehalten wird (die Formen, die durch voll ausgezogene Linien in 42B und 43B gezeigt sind).
  • Als Ergebnis davon werden Komponenten (Kräfte) der Drücke Fp/4 in Richtungen längs der geneigten Abschnitte 432x, 432y zu jedem der Verbindungsabschnitte 434x, 434y übertragen, und an jedem der angrenzenden Bereiche zwischen den Lichtwellenleitern 420x, 420y und den Verbindungsabschnitten 434x, 434y werden Kräfte jeweils auf Grundlage der Drücke Fp/4 angewandt.
  • Genauer gesagt wird in 42B an dem angrenzenden Bereich zwischen dem Lichtwellenleiter 420x und dem Verbindungsabschnitt 434x auf der Seite der negativen X-Richtung eine Kraftkomponente längs der negativen X-Richtung angewandt, während in dem benachbarten Bereich zwischen dem Lichtwellenleiter 420x und dem Verbindungsabschnitte 434x auf der Seite der positiven X-Richtung eine Kraftkomponente längs der positiven X-Richtung angewandt wird. Ferner wird in 43B in dem angrenzenden Bereich zwischen dem Lichtwellenleiter 420y und dem Verbindungsabschnitt 434y auf der Seite der positiven Y-Richtung eine Kraftkomponente längs der positiven Y-Richtung angewandt, während in dem angrenzenden Bereich zwischen dem Lichtwellenleiter 420y und dem Verbindungsabschnitt 434y auf der Seite der negativen Y-Richtung eine Kraftkomponente längs der negativen Y-Richtung angewandt wird.
  • Als Ergebnis werden die Druckübertragungsabschnitte 430x, 430y in Bezug auf den flachen Teil 429 nach außen vergrößert, und der durch den flachen Teil 429 und die geneigten Abschnitte 432x, 432y festgelegte Winkel nimmt von seinem Ausgangswert Θ auf (Θ + ΔΘ) zu, wobei ΔΘ den Teil darstellt, um den der Winkel Θ zunimmt.
  • Außerdem werden in 42B durch Auferlegung jeder der zuvor erwähnten Kräfte, die auf jeden der angrenzenden Bereiche angewandt werden, auf die Gitter (erste Gitter) 426x die Gitter 426x Beanspruchungen bzw. Verformungen (gestreckt) von im Wesentlichen denselben Wert in positiven und negativen X-Richtungen ausgesetzt, und zusammen damit werden die Gitterabstände der Gitter 426x um im Wesentlichen demselben Wert geändert (vergrößert). Ferner werden in 43B ebenso ähnlich dem Fall der Gitter 426x die Gitter (zweite Gitter) 426y Verformungen (gestreckt) von im Wesentlichen demselben Wert in positiven und negativen Y-Richtungen ausgesetzt, und zusammen damit werden die Gitterabstände der Gitter 426y um im Wesentlichen denselben Wert geändert (vergrößert).
  • Falls der Verformungswert längs der X-Richtung der Gitter 426x als ρc herangezogen wird, wenn senkrechten Drücke Fp auf die Platte 418 angewandt werden, während der Verformungswert längs der Y-Richtung der Gitter 426y als ρd herangezogen wird, dann werden die Verformungswerte ρc, ρd durch die folgenden Gleichung (56) und (57) dargestellt. ρc = c × cos(π – Δθ) (56) ρd = d × cos(π – Δθ) (57)
  • Da die ersten und zweiten Wandlerabschnitte 416x, 416y des FBG-Sensors 422 im Wesentlichen von derselben Größe sind und im Wesentlichen dieselbe Form aufweisen, wird in diesem Fall zwischen c und d die folgende Beziehung von Gleichung (58) erhalten, und demgemäß wird zwischen ρc und ρd die folgende Beziehung von Gleichung (59) erhalten. c = d (58) ρc = ρd (59)
  • Falls der Betrag bzw. Wert der Änderung im Gitterabstand der Gitter 426x, die durch den Verformungswert ρc hervorgerufen wird, herangezogen wird als Δρc, während der Wert der Änderung im Gitterabstand der Gitter 426y, die durch den Verformungswert ρd bewirkt wird, herangezogen wird als Δρd, wird zwischen Δρc und Δρd die folgende Beziehung erhalten, die in Gleichung (60) gezeigt ist. Δρc = Δρd (60)
  • Falls die Wellenlängen-Verschiebungswerte in den Gittern 426x, 426y des FBG-Sensors 422 als Δλc und Δλd herangezogen werden, dann wird demgemäß jeder der Verschiebungswerte Δλc, Δλd durch die folgenden Gleichungen (61) bzw. (62) dargestellt. Δλc = 2 × neff × Δρc (61) Δλd = 2 × neff × Δρd (62)
  • In diesem Fall wird aus Gleichungen (60) bis (62) die folgende Beziehung von Gleichung (63) zwischen Δλc und Δλd erhalten. Δλc = Δλd (63)
  • 44 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen senkrechten Drücken Fp in dem FBG-Sensor 422 und Wellenlängen-Verschiebungswerten Δλc, Δλd zeigt.
  • Wie zuvor erörtert, nutzen mit bzw. bei dem FBG-Sensor 422 gemäß der fünften Ausführungsform, damit die Erzeugung einer Lagereinschränkung bzw. -interferenz zwischen mit den Lichtwellenleitern 420x, 420y ebenso wie die Erzeugung einer Lageeinschränkung bzw. -interferenz zwischen den ersten und zweiten Umsetzerabschnitten 416x, 416y vermieden werden, die ersten und zweiten Umsetzerabschnitte 416x, 416y den gemeinsamen flachen Teil 429 gemeinsam, und der erste Wandler- bzw. Umsetzerabschnitt 416x ist so angeordnet, um von dem flachen Teil 429 in eine positive Z-Richtung gerichtet zu sein, der als Basispunkt wirkt, während der zweite Umsetzer- bzw. Wandlerabschnitt 416y so angeordnet ist, um von dem flachen Teil 429 in eine negative Z-Richtung gerichtet zu sein, der als Basispunkt wirkt. Infolgedessen sind die ersten und zweiten Wandlerabschnitte 416x, 416y innerhalb des FBG-Sensors 422 geeignet, als Elemente aufgebaut bzw. konstruiert zu werden, welche dieselbe Größe und Form aufweisen, ohne gegenseitige Beeinträchtigung dazwischen hervorzurufen.
  • Infolgedessen kann sogar in dem Fall, dass senkrechte Drücke Fp von außen her auf den FBG-Sensor 422 angewandt werden, die Differenz zwischen Wellenlängen-Verschiebungswerten Δλc, Δλd der Gitter 426x, 426y verringert (klein gemacht) werden (siehe 44). Demgemäß können Werte der senkrechten Drücke Fp berechnet werden, ohne eine Korrekturverarbeitung in Bezug auf jeden der Wellenlängen-Verschiebungswerte Δλc, Δλd auszuführen. Darüber hinaus sind in 44 zu Zwecken des Vergleichs mit der fünften Ausführungsform Ergebnisse des FBG-Sensors 22 gemäß der ersten Ausführungsform ebenfalls durch gestrichelte Linien gezeigt, bei denen die Wellenlängen-Verschiebungswerte Δλa, Δλb in 44 Δλax, Δλay entsprechen, die in 6 gezeigt sind, und ein Fehler in den Wellenlängen-Verschiebungswerten Δλax, Δλay ist gezeigt.
  • Außerdem sind mit bzw. bei dem FBG-Sensor 422 gemäß der fünften Ausführungsform die Druck-Detektiersensoren 428x, 428y (Lichtwellenleiter 420x, 420y) an einer Stelle, die von dem flachen Teil 429 längs der positiven Z-Richtung getrennt ist, bzw. an einer Stelle angeordnet, die von dem flachen Teil 429 längs der negativen Z-Richtung getrennt ist. Infolgedessen können die ersten und zweiten Wandlerabschnitte 416x, 416y leicht als Elemente konstruiert bzw. aufgebaut werden, welche dieselbe Größe und Form aufweisen, und zusammen damit kann der Unterschied zwischen den Wellenlängen-Verschiebungswerten Δλc, Δλd der Gitter 426x, 426y weiter verringert werden. Durch Überbrücken des Intervalls zwischen dem flachen Teil 429 und den Lichtwellenleitern 420x, 420y durch die Druckübertragungsabschnitte 430x, 430y werden bzw. können senkrechte Drücke Fp effizient in Drücke in der X-Richtung und der Y-Richtung umgesetzt werden, und die umgesetzten Drücke können effektiv zu jedem der Gitter 426x, 426y übertragen werden.
  • Wie oben erwähnt, ist in dem Drucksensor 400 und dem FBG-Sensor 422 gemäß der fünften Ausführungsform oder in einem Greiforgan und Robotersystem (Sensor-Signalverarbeitungsvorrichtung), bei dem der Drucksensor 400 angewandt wird, eine vergleichsweise einfache Struktur bzw. ein vergleichsweise einfacher Aufbau ermöglicht, während außerdem die Detektiergenauigkeit von Drücken, die von einem Körper angewandt werden, leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden kann.
  • Sechste Ausführungsform
  • Ein Drucksensor 500 gemäß einer sechsten Ausführungsform und ein in einen derartigen Drucksensor 500 einbezogener FBG-Sensor 522 werden unten unter Bezugnahme auf 45 bis 47 beschrieben werden.
  • In dem Drucksensor 500 und dem FBG-Sensor 522 gemäß der sechsten Ausführungsform ist die Form eines Druckrichtungswandlers 530 verschieden von der Form des Druckrichtungswandlers 29 des Drucksensors 16 und des FBG-Sensors 22 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Druckrichtungswandler 530 ist in einem Zustand, in welchem er in einer Platte 518 angeordnet ist, von dem Druckrichtungswandler 29 der ersten Ausführungsform (siehe 45) vertikal umgekehrt (in der Z-Richtung). In dem Fall, dass Drücke F auf den Druckrichtungswandler 530 über die Platte 518 angewandt werden, ist es jedoch selbstverständlich, dass die Richtung und Größe der Drücke F, die umgesetzt werden, dieselbe sind wie in bzw. bei dem Druckrichtungswandler 29 der ersten Ausführungsform.
  • Wie in 45 gezeigt, ist in dem Drucksensor 500 ein Lichtwellenleiterkabel 520 (erste und zweite Lichtwellenleiter bzw. Lichtleitfasern 520x, 520y) innerhalb einer flexiblen Platte 518 längs einer Oberflächenrichtung (X-Y-Richtung) der Platte 518 eingebettet. In diesem Fall erstrecken sich der Lichtwellenleiter 520x und der Lichtwellenleiter 520y längs der X-Richtung bzw. der Y-Richtung in gegenseitig unterschiedlichen Höhen. Andererseits ist, wie in Draufsicht betrachtet, ein FBG-Sensor 522 an einer Stelle angeordnet, wo bzw. an der der Lichtwellenleiter 520x und der Lichtwellenleiter 520y sich unter rechten Winkeln schneiden. Genauer gesagt sind in der Platte 518 die Lichtwellenleiterkabel 520 und der FBG-Sensor 522 durch Formen aus Materialien gebildet, die Flexibilität aufweisen, wie Plastiken bzw. Kunststoffe oder dergleichen.
  • Ferner ist in 45, obwohl ein Fall gezeigt ist, in welchem ein einziger FBG-Sensor 522 in der Platte 518 angeordnet ist, die Anzahl von in der Platte 518 eingebetteten FBG-Sensoren 522 nicht auf eins beschränkt.
  • In einem Kern 524 des Lichtwellenleiterkabels 520 ist eine Mehrzahl von Gittern 526 (526x, 526y) gebildet, die gegenseitig unterschiedliche Gitterabstände und Reflektionswellenlängen aufweisen. Mit bzw. bei der sechsten Ausführungsform ist an der Stelle, an der der FBG-Sensor 522 angeordnet ist, das Lichtwellenleiterkabel 520 innerhalb der Platte 518 derart eingebettet, dass bei Betrachtung in Draufsicht eines der Gitter 526x und eines der Gitter 526y sich einander unter rechten Winkeln schneiden.
  • Der FBG-Sensor 522 umfasst einen ersten Druck-Detektiersensor 527x, der eine Lichtleitfaser bzw. einen Lichtwellenleiter 520x enthält, in welchem Gitter 526x angeordnet sind, einen zweiten Druck-Detektiersensor 527y, der einen Lichtwellenleiter 520y enthält, in welchem Gitter 526y angeordnet sind, und einen Druckrichtungswandler 530 zum Umsetzen von Drücken (senkrechte Drücke), die in der Z-Richtung angewandt werden, in Drücke (Komponenten) von Richtungen längs der X-Richtung und der Y-Richtung, und zum Übertragen der umgesetzten Drücke zu den Lichtwellenleitern 520x, 520y.
  • Der Druckrichtungswandler 530 ist aus einem elastischen Körper aus Gummi, Harz bzw. Kunstharz oder dergleichen hergestellt und umfasst einen ersten flachen Teil 546, der sich in eine Richtung parallel zu den Längsrichtungen (X-Y-Richtungen) des Lichtwellenleiterkabels 520 erstreckt und auf den Drücke in Richtungen angewandt werden, die verschieden sind von den Längsrichtungen der Lichtwellenleiterkabel 520, zweite flache Teile 532, die Ebenen aufweisen, welche in der Höhe verschieden sind von der Ebene des ersten flachen Teiles 546, erste Druckübertragungsabschnitte 548, die von dem ersten flachen Teil 546 zu dem zweiten flachen Teil 532 übergehen, und zweite Druckübertragungsabschnitte 534, die von den flachen Teilen 532 zu den Lichtwellenleiterkabeln 520 übergehen.
  • Ferner enthalten die zweiten flachen Teile 532, die ersten Druckübertragungsabschnitte 548 und die zweiten Druckübertragungsabschnitte 534 zweite flache Teile 532x, erste Druckübertragungsabschnitte 548x und zweite Druckübertragungsabschnitte 534x, die gemeinsam von zwei gegenüberliegenden Seiten des ersten flachen Teiles 546 zu den jeweiligen Enden der Gitter 526x übergehen und ferner enthalten die zweiten flachen Teile 532y erste Druckübertragungsabschnitte 548y und zweite Druckübertragungsabschnitte 534y, die gemeinsam von zwei anderen gegenüberliegenden Seiten des ersten flachen Teiles 546 zu den jeweiligen Enden der Gitter 526y übergehen.
  • Die beiden gegenseitig gegenüberliegenden zweiten Druckübertragungsabschnitte 534x enthalten jeweils einen geneigten Abschnitt 536x, der mit dem zweiten flachen Teil 532x verbunden ist und der zu dem Lichtwellenleiter 520x geneigt ist, und einen Verbindungsabschnitt 538x, der mit dem geneigten Abschnitt 536x verbunden ist und der teilweise eine äußere Umfangsfläche des Lichtwellenleiters bzw. der Lichtleitfaser 520x umgibt. In diesem Fall sind, wie in 46 gezeigt, die durch jeden der geneigten Abschnitte 536x und jeden der Verbindungsabschnitte 538x gebildeten Winkel einander gleich festgelegt.
  • Andererseits enthalten die gegenseitig gegenüberliegenden beiden zweiten Druckübertragungsabschnitte 534y ähnlich bzw. entsprechend den zweiten Druckübertragungsabschnitten 534x jeweils einen geneigten Abschnitt 536y, der mit dem zweiten flachen Teil 532y verbunden ist und der zu dem Lichtwellenleiter 520y hin geneigt ist, und einen Verbindungsabschnitt 538y, der mit dem geneigten Abschnitt 536y verbunden ist und der teilweise eine äußere Umfangsfläche des Lichtwellenleiters 520y umgibt. Außerdem sind die durch jeden der geneigten Abschnitte 536y und jeden der Verbindungsabschnitte 538y gebildeten Winkel einander gleich festgelegt.
  • Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 46 und 47 Erläuterungen bezüglich des Detektierens von senkrechten Drücken gegeben werden, wenn ein nicht dargestellter Körper mit einer Fläche der Platte 518 oberhalb des FBG-Sensors 522 in Kontakt gelangt und wenn senkrechte Drücke (Drücke längs der Z-Richtung) den Gittern 526 von dem Körper in Bezug auf den FBG-Sensor 522 auferlegt werden.
  • Unten werden zu Zwecken der Vereinfachung detaillierte Erläuterungen lediglich bezüglich des Auferlegens von senkrechten Drücken in Bezug auf die Gitter 526x des ersten Lichtwellenleiters 520x gegeben werden. Somit ist in 46 und 47 der Lichtwellenleiter bzw. die Lichtleitfaser 520y längs der Y-Richtung angeordnet, der zweite flache Teil 532y, der erste Druckübertragungsabschnitt 548y und der zweite Druckübertragungsabschnitt 534y sind aus der Darstellung weggelassen worden.
  • Wie in 45 bis 47 gezeigt, werden, da die Form des Druckrichtungswandlers 530 vor Anwendung von Drücken eine Struktur ist, die eine Rechts-Links-(Quer)-Symmetrie um die Mitte der Gitter 526x oder der Gitter 526y aufweist, dann, wenn senkrechte Drücke Fp von einem Körper längs der Z-Richtung auf die Platte 518 angewandt werden, die senkrechten Drücke Fp jeweils durch den ersten flachen Teil 546 und die zweiten flachen Teile 532 des Druckrichtungswandlers 530 aufgenommen.
  • Folglich werden an den ersten Druckübertragungsabschnitten 548x in idealer Weise Drücke Fp/4 längs der Z-Richtung angewandt, die durch den senkrechten Druck Fp hervorgerufen werden, welcher auf den ersten flachen Teil 546 angewandt ist. Demzufolge erlangt die Form des Druckrichtungswandlers 530 verglichen mit der Form vor Anwendung von Drücken (das ist die Form, die in 46 dargestellt ist und die durch eine Zweipunkt-Strichpunktlinie von 47 dargestellt ist) nach Anwendung von Drücken eine seitlich symmetrisch modifizierte Form (das heißt, wie durch die voll ausgezogenen Linien in 47 dargestellt) infolge der Drücke Fp/4. Außerdem werden Komponenten (Kräfte) der Drücke Fp/4 längs der ersten Druckübertragungsabschnitte 548x jeweils zu den geneigten Abschnitten 536x der zweiten Druckübertragungsabschnitte 534x übertragen.
  • Da der senkrechte Druck Fp außerdem auf die zweiten flachen Teile 532x angewandt wird, werden ferner auf jeden der zweiten Druckübertragungsabschnitte 534x ein Druck Fp/4 längs der Z-Richtung, hervorgerufen durch den senkrechten Druck Fp, der auf den zweiten flachen Teil 532x angewandt ist, und ein Druck Fp/4 längs der Z-Richtung angewandt, hervorgerufen durch eine Kraft mit einer Richtung längs des ersten Druckübertragungsabschnittes 548x. Anders ausgedrückt werden an den zweiten Druckübertragungsabschnitten 534x in idealer Weise Drücke Fp/2 (= Fp/4 + Fp/4) längs der Z-Richtung angewandt.
  • Auf diese Weise wirken durch Bereitstellen der ersten und zweiten flachen Teile 546, 532 die Form des Druckrichtungswandlers 530 nach Anwendung von Drücken darauf im Vergleich zu der Form vor Anwendung von Drücken (das heißt die in 46 gezeigte Form und die durch eine Zweipunkt-Strichpunktlinie von 47 gezeigt), der Druck F, der auf Drücke Fp/4 zurückgeht, welche durch den senkrechten Druck Fp hervorgerufen werden, der auf die zweiten flachen Teile 532 angewandt ist, sowie die Drücke Fp/4, welche durch den senkrechten Druck Fp hervorgerufen werden, der auf den ersten flachen Teil 546 angewandt ist, auf den Druckrichtungswandler 530, wobei eine seitlich symmetrisch stark verformte Form resultiert (das heißt die Form, die in 47 durch voll ausgezogene Linien gezeigt ist). Genauer gesagt kann verglichen mit dem FBG-Sensor 22 gemäß der ersten Ausführungsform, da die Drücke in der Z-Richtung, die auf die zweiten Druckübertragungsabschnitte 534x angewandt werden, in idealer Weise um das Zweifache von Fp/4 auf Fp/2 überall vergrößert werden, der Druckrichtungswandler 530 signifikanter verformt werden.
  • Komponenten (Kräfte) des Drucks Fp längs der Z-Richtung in Richtungen längs der geneigten Abschnitte 536x werden zu den Verbindungsabschnitten 538x übertragen, wodurch in jedem der angrenzenden Bereiche zwischen dem Lichtwellenleiterkabel 520 und jedem der Verbindungsabschnitte 538x Kräfte F'' (das heißt Komponenten längs der X-Richtung von Kräften mit Richtungen längs der geneigten Abschnitte 536x) auf der Grundlage des Drucks Fp angewandt werden. Demgemäß werden die Kräfte F'', die auf jeden der angrenzenden Abschnitte angewandt werden, den Gittern 526x auferlegt, wodurch die Gitter 526x großen Verformungen (Streckung) in der X-Richtung unterzogen werden, und der Gitterabstand der Gitter 526x wird auf ein großes Maß vergrößert.
  • Demgemäß kann mit dem Drucksensor 500 und dem FBG-Sensor 522 gemäß der sechsten Ausführungsform verglichen mit dem Drucksensor 16 und dem FBG-Sensor 22 gemäß der ersten Ausführungsform der Verschiebungswert der reflektierten Wellenlänge von λA zu λB in den Gittern 526x zuverlässig größer gemacht werden.
  • Als Nächstes werden unter Heranziehung von mathematischen Formeln Erläuterung in größerer Einzelheit bezüglich der Vergrößerung im Verschiebungswert gemäß der sechsten Ausführungsform gegeben werden.
  • Falls der durch eine gerade Linie 540 längs der Richtung des Pfeiles Z und dem ersten Druckübertragungsabschnitt 548x festgelegte Winkel vor Anwendung von Drücken herangezogen wird als Φ, während der durch die gerade Linie 540 und den ersten Druckübertragungsabschnitt 548x festgelegte Winkel nach Anwendung von Drücken als Φ' herangezogen wird, dann wird die Vergrößerung bzw. Zunahme ΔΦ im Winkel infolge der Anwendung von senkrechten Drücken Fp auf den ersten flachen Teil 546 durch folgende Gleichung (64) dargestellt. ΔΦ = Φ' – Φ (64)
  • Falls die Länge der ersten Druckübertragungsabschnitte 548 als l' herangezogen wird, ist ferner der Verformungswert in der X-Richtung des FBG-Sensors 522, dem die Winkelvergrößerung ΔΦ erteilt wird, durch die folgende Formel (65) dargestellt. 2 × l' × sin(ΔΦ) (65)
  • Falls die Gitterzahl der Gitter 526x als N herangezogen wird, wird die Vergrößerung Δλ' im Verschiebungswert der reflektierten Wellenlänge von λA zu λB infolge der Winkelvergrößerung ΔΦ durch die folgende Gleichung (66) dargestellt. Δλ' = λB – λA = 2 × neff × {2 × l' × sin(ΔΦ)/N} (66)
  • Demgemäß wird der Verschiebungswert der reflektierten Wellenlänge von λA zu λB bei der sechsten Ausführungsform durch die folgende Formel (67) dargestellt. Δλ + Δλ' (67)
  • Genauer gesagt kann durch Bereitstellen der ersten und zweiten flachen Teile 546, 532x, da der Verschiebungswert in den Gittern 526x um Δλ' vergrößert wird, die Detektierempfindlichkeit in Bezug auf senkrechte Drücke Fp verbessert werden.
  • Wie oben beschrieben, werden entsprechend dem Drucksensor 500 und dem FBG-Sensor 522 gemäß der sechsten Ausführungsform in dem Fall, dass Drücke (senkrechte Drücke Fp, die in der Z-Richtung angewandt sind) einer Richtung, die von der Längsrichtung (X-Richtung) des Lichtwellenleiters 520x verschieden ist, von einem Körper auf den Druckrichtungswandler 530 angewandt werden, derartige senkrechte Drücke Fp auf die ersten bzw. zweiten flachen Teile 546, 532x angewandt. Infolgedessen wird der Druckrichtungswandler 530x überall in einem großen Ausmaß durch den senkrechten Druck Fp, der auf den ersten flachen Teil 546 angewandt ist, und den senkrechten Druck Fp, der auf die zweiten flachen Teile 532x angewandt ist, verformt.
  • Ferner wird der senkrechte Druck Fp, der auf die ersten bzw. zweiten flachen Teile 546, 532x angewandt wird, durch den Druckrichtungswandler 530x in Drücke in der X-Richtung umgesetzt, und die Drücke werden nach Umsetzung (die Kräfte F'') durch bzw. über die zweiten Druckübertragungsabschnitte 534x zu den Gittern 526 übertragen.
  • Infolgedessen können, da große Verformungen in den Gittern 526x hervorgerufen werden und die Wellenlänge von Licht (reflektierte Wellenlänge), welches durch die Gitter 526x reflektiert wird, sich in bzw. zu einem großen Ausmaß ändert, durch Detektieren des Verschiebungswert der reflektierten Wellenlänge der Gitter 526x senkrechte Drücke leicht detektiert werden.
  • In den obigen Erläuterungen ist ferner beschrieben worden, dass senkrechte Drücke Fp durch den zweiten flachen Teil 532x, die ersten Druckübertragungsabschnitte 548x und die zweiten Druckübertragungsabschnitte 534x detektiert werden, die über die jeweiligen Enden der Gitter 526x übergehen. Es ist jedoch selbstverständlich, dass das Detektieren von senkrechten Drücke Fp auch durch den zweiten flachen Teil 532y, die ersten Druckübertragungsabschnitte 548y und die zweiten Druckübertragungsabschnitte 534y ausgeführt werden kann, die über entsprechende Enden der Gitter 526y überbrückt sind bzw. übergehen.
  • Auf diese Weise kann mit der sechsten Ausführungsform durch Bilden der ersten und zweiten flachen Teile 546, 532 in dem Druckrichtungswandler 530 verglichen mit dem Druckrichtungswandler 29 der ersten Ausführungsform der Wert, in welchem der Druckrichtungswandler 530 verformt wird, groß gemacht werden, und Verformungen in den Gittern 526 können ebenfalls groß gemacht werden. Demgemäß kann der Verschiebungswert der reflektierten Wellenlänge zu einem großen Maß vergrößert werden, und die Detektierempfindlichkeit von senkrechten Drücken Fp kann leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden.
  • Wie oben erwähnt, ist in dem Drucksensor 500 und dem FBG-Sensor 522 gemäß der sechsten Ausführungsform oder in einem Greiforgan und Robotersystem (Sensor-Signalverarbeitungsvorrichtung), bei dem der Drucksensor 500 angewandt ist, eine vergleichsweise einfache Struktur ermöglicht, während außerdem die Detektiergenauigkeit von Drücken, welche von einem Körper angewandt werden, leicht bzw. mit Leichtigkeit verbessert werden kann.
  • Siebte Ausführungsform
  • Als Nächstes werden unten ein Drucksensor 600 gemäß einer siebten Ausführungsform und ein in einen derartigen Drucksensor 600 einbezogener FBG-Sensor 622 unter Bezugnahme auf 48 bis 50 beschrieben werden.
  • Wie in 48 gezeigt, sind in dem Drucksensor 600 ein einziger Lichtwellenleiter 620x mit einer Längsrichtung in der X-Richtung und ein einziger Lichtwellenleiter 620y mit einer Längsrichtung in der Y-Richtung in einer flexiblen Platte bzw. Schicht 618 eingebettet. In diesem Fall verlaufen bezüglich der Lichtwellenleiter 620 (620x, 620y) der Lichtwellenleiter 620x und der Lichtwellenleiter 620y in der X-Richtung und der Y-Richtung in gegenseitig unterschiedlichen Höhen. Andererseits ist jedoch bei Betrachtung in Draufsicht ein FBG-Sensor 622 an einer Stelle angeordnet, an der der Lichtwellenleiter 620x und der Lichtwellenleiter 620y sich unter rechten Winkeln schneiden. Genauer gesagt ist die Platte 618 durch Formen des FBG-Sensors 622 aus Materialien gebildet, die Flexibilität aufweisen, wie Kunststoffe bzw. Plastik oder dergleichen.
  • Obwohl in 48 ein Fall gezeigt ist, bei dem zwei FBG-Sensoren 622 in der Platte 618 angeordnet sind, ist ferner die Anzahl von in der Platte 618 eingebetteten FBG-Sensoren 622 nicht auf zwei beschränkt.
  • In einem Kern 624 der Lichtwellenleiter 620x, 620y ist eine Mehrzahl von Gittern 626 (626x, 626y) mit gegenseitig voneinander verschiedenen Gitterabständen und Reflektions-Wellenlängen gebildet. Mit bzw. bei der siebten Ausführungsform sind die Lichtwellenleiter 620x, 620y im Inneren der Platte 618 derart eingebettet, dass an einer Stelle, an der der FBG-Sensor 622 angeordnet ist, eines der Gitter 626x und eines der Gitter 626y sich bei Betrachtung in Draufsicht unter rechten Winkeln schneiden.
  • Der FBG-Sensor 622 umfasst einen ersten Druck-Detektiersensor 627x, der den Lichtwellenleiter bzw. die Lichtleitfaser 620x aufweist, in der die Gitter 626x angeordnet sind, einen zweiten Druck-Detektiersensor 627y, der den Lichtwellenleiter bzw. die Lichtleitfaser 620y aufweist, in der die Gitter 626y angeordnet sind, und einen Druckrichtungswandler 630 zum Umsetzen von Drücken (senkrechte Drücke), die in der Z-Richtung angewandt werden, in Drücke (Komponenten) von Richtungen längs der X-Richtung und der Y-Richtung, und zum Übertragen der umgesetzten Drücke zu den Lichtwellenleitern 620x, 620y hin.
  • In diesem Fall ist der Druckrichtungswandler 630, der als empfindliches Aufnahme- bzw. Empfangsmaterial in Bezug auf äußere Drücke wirkt, aus einem elastischen Material, wie aus Gummi, Harz bzw. Kunstharz oder dergleichen hergestellt und enthält einen rechteckigen flachen Teil 632, der parallel zu den Gittern 626x, 626y längs der X-Y-Richtung verläuft, Druckübertragungsabschnitte 634x, die von zwei gegenüberliegenden Seiten des flachen Teiles 632 in der X-Richtung zu jedem der Enden der Gitter 626x hin übergehen bzw. überbrückt sind, und Druckübertragungsabschnitte 634y, die von zwei anderen gegenüberliegenden Seiten des flachen Teiles 632 in der Y-Richtung zu jedem der Enden der Gitter 626y hin übergehen bzw. überbrückt sind.
  • Eine Mehrzahl von halbkugelförmigen Vorsprüngen 644 ist auf der oberen Fläche des flachen Teiles 632 gebildet. Jeder der Vorsprünge 644 ist in einem Zustand angeordnet, in welchem sie in bestimmten Intervallen voneinander in der X-Richtung und der Y-Richtung getrennt sind.
  • In 48 bis 50 sind vier halbkugelförmige Vorsprünge 644 an bzw. auf dem flachen Teil 632 gebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf dieses Beispiel nicht beschränkt und die Anzahl an Vorsprüngen 644 kann geringer oder größer sein als vier.
  • In einem Zustand, wenn Drücke darauf nicht angewandt werden, ist der Druckrichtungswandler 630 mit einer Rechts-Links-(Quer-)-Symmetrie aufgebaut, und die Gitter 626x, 626y sind mittig darin angeordnet. Genauer gesagt enthalten die Druckübertragungsabschnitte 634x jeweils einen geneigten Abschnitt 636x, der mit dem flachen Teil 632 verbunden ist und der zu dem Lichtwellenleiter 620x hin geneigt ist (in der Nähe beider Endseiten der Gitter 626x), und einen Verbindungsabschnitt 638x, der mit dem geneigten Abschnitt 636x verbunden ist und der einen Bereich der äußeren Umfangsfläche des Lichtwellenleiters 620x umgibt. Auf der anderen Seite enthalten die Druckübertragungsabschnitte 634y jeweils einen geneigten Abschnitt 636y, der mit dem flachen Teil 632 verbunden ist und der zu dem Lichtwellenleiter 620y hin geneigt ist (in der Nähe beider Endseiten der Gitter 626y), und einem Verbindungsabschnitt 638y, der mit dem geneigten Abschnitt 636y verbunden ist und der einen Bereich der äußeren Umfangsfläche des Lichtwellenleiters 620y umgibt.
  • Ferner sind, wie in 49 und 50 gezeigt, die zwischen dem flachen Teil 632 und jedem der geneigten Abschnitte 636x festgelegten Winkel einander gleich festgelegt, und außerdem sind die zwischen jedem der geneigten Abschnitte 636x und den Verbindungsabschnitten 638x festgelegten Winkel einander gleich festgelegt. In entsprechender bzw. ähnlicher Weise sind die zwischen dem flachen Teil 632 und jedem der geneigten Abschnitte 636y festgelegten Winkel einander gleich festgelegt, und auch die zwischen jedem der geneigten Abschnitte 636y und den Verbindungsabschnitten 638y festgelegten Winkel sind einander gleich festgelegt. (In 49 und 50 sind der Lichtwellenleiter 620y, der längs der Y-Richtung angeordnet ist, und die Druckübertragungsabschnitte 634y aus der Darstellung weggelassen worden).
  • Wie in 48 gezeigt, sind auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen der Platte 618 in der X-Richtung Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 642x des Lichtwellenleiters 620x, die geeignet sind, darauf einfallendes Licht aufzunehmen sowie Licht abzugeben, zur Außenseite hin freigelegt. Außerdem sind an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen der Platte 618 in der Y-Richtung Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 642y des Lichtwellenleiters 620y, die geeignet sind, darauf einfallendes Licht aufzunehmen sowie Licht abzugeben, zur Außenseite hin freigelegt.
  • Wenn ein nicht dargestellter Körper durch die Platte 618 in Bezug auf den Drucksensor 600 und den FBG-Sensor 622 in Kontakt gelangt und senkrechte Drücke (Drücke längs der Z-Richtung) von dem Körper auf die Gitter 626 angewandt werden, können die senkrechten Drücke mit Hilfe desselben Verfahrens zum Detektieren von senkrechten Drücken des FBG-Sensors 22 gemäß der ersten Ausführungsform detektiert werden. Somit sind in dem FBG-Sensor 622 der siebten Ausführungsform Erläuterungen betreffend das Detektieren von senkrechten Drücke weggelassen worden.
  • Wenn ein nicht dargestellter Körper durch die Platte 618 in Bezug auf den Drucksensor 600 und den FBG-Sensor 622 in Kontakt gelangt und horizontale Drücke (Drücke in der X-Richtung) von dem Körper auf die beiden Gitter 626 angewandt werden, dann können ferner derartige horizontale Drücke ebenfalls mit Hilfe desselben Verfahrens zum Detektieren von horizontalen Drücken der beiden FBG-Sensoren 22A, 22C gemäß der ersten Ausführungsform detektiert werden.
  • Der Druckrichtungswandler 630 der siebten Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von dem Druckrichtungswandler 29 der ersten Ausführungsform darin, dass die zuvor erwähnten Vorsprünge 644 vorgesehen sind. Die Vorsprünge 644 können die Detektierempfindlichkeit von horizontalen Drücken Fh verbessern. Genauer gesagt ist in dem Fall, dass Drücke, die von dem Körper auf die Platte 618 angewandt werden, durch den FBG-Sensor 622 und den Drucksensor 600 detektiert werden, falls der Detektierbereich und der Verformungswert der Detektierfläche (Reaktionsfläche) in Bezug auf derartige Drücke größer gemacht ist, sodann die Detektierempfindlichkeit der Drücke verbessert.
  • In dem Fall, dass senkrechte Drücke Fp, die auf die Platte 618 angewandt sind, auf einer Detektierfläche (das ist eine obere Oberfläche oder dergleichen des flachen Teiles 632 in dem Druckrichtungswandler 630) detektiert werden, die rechtwinklig zu den senkrechten Drücken Fp verläuft, dann können, da die Detektierfläche für die senkrechten Drücke Fp längs einer Oberflächenrichtung (X-Y-Richtung) der Platte 618 gebildet ist, der Detektierbereich und der Verformungswert der Detektierfläche leicht groß gemacht werden.
  • Im Gegensatz dazu können in dem Fall, dass auf die Platte 618 angewandte horizontale Drücke Fh in bzw. auf dem flachen Teil 632 detektiert werden, da die Detektierfläche (eine Seitenfläche oder dergleichen des flachen Teiles 632) für die horizontalen Drücke Fh längs der dicken Richtung der Platte 618 gebildet ist im Vergleich zu der Detektierfläche für senkrechte Drücke Fp, der Detektierbereich und der Verformungswert nicht leicht groß gemacht werden. Demgemäß ist es problematisch, die Detektierempfindlichkeit von horizontalen Drücken Fh zu verbessern.
  • Folglich ist bei der siebten Ausführungsform eine Mehrzahl von halbkugelförmigen Vorsprüngen 644 auf der oberen Fläche des flachen Teiles 632 gebildet, wodurch beispielsweise, wie in 50 gezeigt, in dem Fall, dass horizontale Drücke Fh in einer positiven X-Richtung auf den flachen Teil 632 angewandt werden, nicht nur die linksseitigen Oberflächen (Seitenflächen), welche den horizontalen Drücke Fh gegenüberliegen) des flachen Teiles 632 und der geneigte Abschnitt 636, sondern auch linksseitige Oberflächen jedes der Vorsprünge 644 als Detektierflächen 646 in Bezug auf derartige horizontale Drücke Fh genutzt werden können. Demzufolge können der Detektierbereich und der Verformungswert in Bezug auf horizontale Drücke Fh größer gemacht werden, und die Detektierempfindlichkeit kann verbessert werden.
  • Wie oben beschrieben, wird bzw. ist in Übereinstimmung mit dem FBG-Sensor 622 und dem Drucksensor 600 der siebten Ausführungsform, dann, wenn horizontale Drücke von dem Körper auf den flachen Teil 632 über bzw. durch die Platte 618 angewandt werden, der flache Teil 632 durch die horizontalen Drücke Fh in eine Richtung längs des flachen Teiles 632 verschoben (beispielsweise eine X-Richtung, längs der die Gitter 626x angeordnet sind). Da die Druckübertragungsabschnitte 634x zwischen dem flachen Bereich 632 und dem Lichtwellenleiter 620x überbrücken bzw. übergehen, zumindest auf der Seite des flachen Teiles 632 der Druckübertragungsabschnitte 634x, werden bzw. sind die Druckübertragungsabschnitte 634x durch Anwendung der horizontalen Drücke Fh in Bezug auf die flache Oberfläche 632 zusammen mit dem flachen Teil 632 verschoben.
  • Durch Bereitstellen der Vorsprünge 644 auf bzw. an dem flachen Teil 632, auf den die horizontalen Drücke Fh angewandt werden, können außerdem verglichen mit der Nicht-Bereitstellung derartiger Vorsprünge 644 der Detektierbereich und der Verformungswert der Detektierfläche (Reaktionsfläche) 646 für die horizontalen Drücke Fh, die rechtwinklig zu der Richtung (beispielsweise der Richtung, längs der die Gitter 626x angeordnet sind) verläuft, in der die horizontalen Drücke Fh angewandt werden, groß gemacht werden. Infolgedessen kann in dem Druckrichtungswandler 630 die Detektierempfindlichkeit für horizontale Drücke Fh verbessert werden, und zusammen damit kann die Detektiergenauigkeit von horizontalen Drücken Fh erhöht werden.
  • Durch halbkugelige Ausbildung der Vorsprünge kann, da keine scharfwinkligen Teile bzw. Bereiche in Bezug auf die Platte vorhanden sind, die Haltbarkeit des FBG-Sensors 622 und des Drucksensors 600 verbessert werden.
  • In dem FBG-Sensor 622 und dem Drucksensor 600 gemäß der siebten Ausführungsform können nicht nur die Vorsprünge 644, sondern auch halbkugelförmigen Nuten auf bzw. in dem flachen Teil 632 vorgesehen sein, oder solche Nuten können allein ohne irgendwelche Vorsprünge 644 vorgesehen sein.
  • Ferner ist die siebte Ausführungsform nicht auf den in 48 bis 50 gezeigten Aufbau beschränkt, sondern es können beispielsweise dann, wenn die Richtung, in der die horizontalen Drücke Fh angewandt werden, zuvor spezifiziert ist (beispielsweise in der angeordneten Richtung der Gitter 626x: die X-Richtung) die Aufbauten bzw. Strukturen übernommen werden, die in 51 und 52 gezeigt sind.
  • Der FBG-Sensor 622A und der Drucksensor 600A, die in 51 gezeigt sind, unterscheiden sich von dem FBG-Sensor 622 und dem Drucksensor 600 der siebten Ausführungsform dadurch, dass eine Mehrzahl von säulenförmigen Vorsprüngen 680 auf der oberen Fläche des flachen Teiles 632 gebildet ist. Jeder der Vorsprünge 680 ist in einem Zustand angeordnet, in welchem er um bestimmte Intervalle längs der X-Richtung getrennt ist. Ferner erstreckt sich jeder der Vorsprünge 680 längs der Y-Richtung, wodurch zwischen den Vorsprüngen 680 Nuten 682 gebildet sind. Jede der Nuten 682 wird dadurch bereitgestellt, dass die Mehrzahl von Vorsprüngen 680 auf der oberen Fläche des flachen Teiles 632 gebildet wird bzw. ist. Alternativ können der flache Teil 632 und die Vorsprünge 680 dadurch vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Nuten 682 in einem einzigen rechteckförmigen Material gebildet wird.
  • In diesem Fall können ebenso entsprechend bzw. ähnlich der siebten Ausführungsform (48 bis 50) dann, wenn horizontale Drücke Fh in der positiven X-Richtung angewandt werden, da linksseitige Oberflächen an jedem der Vorsprünge 680 als Detektierflächen 646 für die horizontalen Drücke Fh dienen können, der Detektierbereich und der Verformungswert der horizontalen Drücke Fh größer gemacht werden, und die Detektierempfindlichkeit und die Detektiergenauigkeit der horizontalen Drücke Fh können vergrößert werden.
  • Ferner unterscheiden sich der FBG-Sensor 622B und der Drucksensor 600B, die in 52 gezeigt sind, von dem FBG-Sensor 622 und dem Drucksensor 600 der siebten Ausführungsform dadurch, dass Vorsprünge 684 mit gekrümmten Formen (Wellenformen) in einer Mehrzahl auf der oberen Fläche des flachen Teiles 632 mit zwischen den Vorsprüngen 684 gebildeten Nuten 686 angeordnet sind.
  • In diesem Fall können ebenso ähnlich der siebten Ausführungsform (siehe 48 bis 50) dann, wenn horizontale Drücke Fh in der positiven X-Richtung angewandt werden, da linksseitige Oberflächen an bzw. auf jedem der Vorsprünge 684, wie in 52 gezeigt, als Detektierflächen 646 für die horizontalen Drücke Fh dienen können, der Detektierbereich und der Verformungswert der horizontalen Drücke Fh größer gemacht werden, und die Detektierempfindlichkeit und die Detektiergenauigkeit der horizontalen Drücke Fh können vergrößert werden.
  • Wie oben beschrieben, ist ein Fall erläutert worden, bei dem horizontale Drücke Fh in der positiven X-Richtung angewandt werden. In dem Fall, dass horizontale Drücke Fh ebenso in der negativen X-Richtung angewandt werden, ist es selbstverständlich, dass jeder der zuvor erwähnten Effekte der siebten Ausführungsform erzielt werden kann. In diesem Fall dienen der flache Teil 632 und die rechtsseitige Fläche des geneigten Abschnitts 636 oder die rechtsseitigen Flächen der Vorsprünge 644, 680, 684 als Detektierflächen in Bezug auf die horizontalen Drücke Fh.
  • Wie oben erwähnt, ist in bzw. mit dem Drucksensor 600 und dem FBG-Sensor 622 gemäß der siebten Ausführungsform oder in bzw. mit einem Greiforgan und einem Robotersystem (Sensor-Signalverarbeitungsvorrichtung), bei dem der Drucksensor 600 angewandt wird bzw. ist, eine vergleichsweise einfache Struktur ermöglicht, während zusätzlich die Detektiergenauigkeit von Drücken, welche von einem Körper angewandt werden, mit Leichtigkeit verbessert werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 3871874 [0002, 0004, 0005]
    • JP 2002-071323 [0002, 0004, 0005]
    • JP 2009-068988 [0003, 0004, 0006, 0007]

Claims (40)

  1. Lichtwellenleiter-Sensor, umfassend: eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren (27x, 27y, 112x, 114x, 112y, 114y, 228x, 228y, 428x, 428y, 527x, 527y, 627x, 627y), die aus Lichtwellenleitern (20, 120, 220, 420, 520, 620) aufgebaut sind, in denen Gitter (26x, 26y, 126x, 126y, 127x, 127y, 226x, 226y, 426x, 426y, 526x, 526y, 626x, 626y) angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren; und einen Druckrichtungswandler (29, 116, 230, 416, 530, 630) zum Umwandeln von externen Drücken, die von einer Außenseite her angewandt sind, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter (26x, 26y, 126x, 126y, 127x, 127y, 226x, 226y, 426x, 426y, 526x, 526y, 626x, 626y) angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke auf jedes der bzw. zu jedem der Gitter (26x, 26y, 126x, 126y, 127x, 127y, 226x, 226y, 426x, 426y, 526x, 526y, 626x, 626y).
  2. Lichtwellenleiter-Sensor (22, 122, 222, 422, 522, 622) nach Anspruch 1, worin der Druckrichtungswandler (29, 116, 230, 416, 530, 630) einen elastischen Körper umfasst.
  3. Lichtwellenleiter-Sensor (22) nach Anspruch 1, worin die Mehrzahl der Druck-Detektiersensoren (27x, 27y) einen ersten Druck-Detektiersensor (27x), der parallel zu einer Richtung der Anwendung eines horizontalen Drucks und längs einer Ebene rechtwinklig zu einer Richtung der Anwendung eines senkrechten Drucks angeordnet ist und der einen ersten Lichtwellenleiter (20x) aufweist, in welchem erste Gitter (26x) angeordnet sind, und einen zweiten Druck-Detektiersensor (27y) enthält, der sich in einer Richtung erstreckt, die verschieden ist von einer Längsrichtung des ersten Lichtwellenleiters (20x), und der einen zweiten Lichtwellenleiter (20y) aufweist, in welchem zweite Gitter (26y) angeordnet sind; und der Druckrichtungswandler (29) den senkrechten Druck in einen Druck einer Richtung längs der Ebene umsetzt.
  4. Lichtwellenleiter-Sensor (22) nach Anspruch 3, worin bei Betrachtung in Draufsicht der erste Lichtwellenleiter (20x) und der zweite Lichtwellenleiter (20y) jeweils derart angeordnet sind, dass die ersten Gitter (26x) und die zweiten Gitter (26y) rechtwinklig zueinander in gegenseitig unterschiedlichen Höhen längs einer Richtung der Anwendung der senkrechten Drucks verlaufen.
  5. Lichtwellenleiter-Sensor (22) nach Anspruch 3, worin der Druckrichtungswandler (29) einen flachen Teil (28), welcher sich in eine Richtung längs der Ebene erstreckt, einen ersten Druckübertragungsabschnitt (30x), der von dem flachen Teil (28) zu dem ersten Lichtwellenleiter (20x) hin übergeht bzw. überbrückt, und einen zweiten Druckübertragungsabschnitt (30y) enthält, der von dem flachen Teil (28) zu dem zweiten Lichtwellenleiter (20y) hin übergeht bzw. überbrückt.
  6. Lichtwellenleiter-Sensor (122) nach Anspruch 1, worin jeder der Druck-Detektiersensoren (112x, 112y, 114x, 114y) und der Druckrichtungswandler (116) in einem Messbereich (102) angeordnet sind, der die externen Drücke aufnimmt; und die Mehrzahl der Druck-Detektiersensoren (112x, 112y, 114x, 114y) umfasst: erste Druck-Detektiersensoren (112x, 112y), die bei Betrachtung in Draufsicht so angeordnet sind, um durch den Druckrichtungswandler (116) umgeben zu werden, und in denen die Gitter (126x, 126y) sich durch Drücke ausdehnen und zusammenziehen, die von dem Druckrichtungswandler (116) übertragen werden; und zweite Druck-Detektiersensoren (114x, 114y), die außerhalb des Druckrichtungswandlers (116) innerhalb des Messbereichs (102) angeordnet sind.
  7. Lichtwellenleiter-Sensor (122) nach Anspruch 6, worin der Lichtwellenleiter (120) längs des Messbereichs (102) so angeordnet ist, um den Druckrichtungswandler (116) zu durchdringen; und die ersten Druck-Detektiersensoren (112x, 112y) erste Gitter (126x, 126y) enthalten, die in dem Lichtwellenleiter (120) angeordnet sind, und die zweiten Druck-Detektiersensoren (114x, 114y) zweite Gitter (127x, 127y) enthalten, die in dem Lichtwellenleiter (120) angeordnet sind.
  8. Lichtwellenleiter-Sensor (122) nach Anspruch 7, worin der Druckrichtungswandler (116) einen flachen Teil (128), der sich in eine Richtung längs des Messbereichs (102) erstreckt, einen ersten Druckübertragungsabschnitt (130x, 130y), der von dem flachen Teil (128) zu einer Endseite der ersten Gitter (126x, 126y) in dem Lichtwellenleiter (120) übergeht bzw. überbrückt, und einen zweiten Druckübertragungsabschnitt (130x, 130y) enthält, der von dem flachen Teil (128) zu einer anderen Endseite der ersten Gitter (126x, 126y) in dem Lichtwellenleiter (120) übergeht bzw. überbrückt.
  9. Lichtwellenleiter-Sensor (122) nach Anspruch 8, worin die zweiten Gitter (127x, 127y) in der Nähe des ersten Druckübertragungsabschnitts (130x, 130y) oder in der Nähe des zweiten Druckübertragungsabschnitts (130x, 130y) in dem Lichtwellenleiter (120) angeordnet sind.
  10. Lichtwellenleiter-Sensor (122) nach Anspruch 7, worin ein erster Lichtwellenleiter (120x) längs des Messbereichs (102) so angeordnet ist, um den Druckrichtungswandler (116) zu durchdringen; ein zweiter Lichtwellenleiter (120y) längs des Messbereichs (102) so angeordnet ist, um den Druckrichtungswandler (116) zu durchdringen, während er in Draufsicht betrachtet rechtwinklig zu dem ersten Lichtwellenleiter (120x) angeordnet ist; die ersten Gitter (126x, 126y) in dem ersten Lichtwellenleiter (120x) bzw. dem zweiten Lichtwellenleiter (120y) angeordnet sind; und die zweiten Gitter (127x, 127y) in zumindest einem von dem ersten Lichtwellenleiter (120x) und dem zweiten Lichtwellenleiter (120y) angeordnet sind.
  11. Lichtwellenleiter-Sensor (222) nach Anspruch 1, worin die Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren (228x, 228y) in umgebender Beziehung zu dem Druckrichtungswandler (230) angeordnet ist.
  12. Lichtwellenleiter-Sensor (222) nach Anspruch 11, worin ein erster Druck-Detektiersensor (228x) und ein zweiter Druck-Detektiersensor (228x) längs der ersten Richtung angeordnet sind, die durch den Druckrichtungswandler (230) verläuft, während der Druckrichtungswandler (230) dazwischen eingeschichtet ist, und ein dritter Druck-Detektiersensor (228y) und ein vierter Druck-Detektiersensor (228y) längs einer zweiten Richtung angeordnet sind, die durch den Druckrichtungswandler (230) verläuft und die von der ersten Richtung verschieden ist, während der Druckrichtungswandler (230) dazwischen eingeschichtet ist.
  13. Lichtwellenleiter-Sensor (222) nach Anspruch 12, worin der erste Druck-Detektiersensor (228x) und der zweite Druck-Detektiersensor (228x) durch einen ersten Lichtwellenleiter (220x) überbrückt sind, der sich längs der ersten Richtung erstreckt; und der dritte Druck-Detektiersensor (228y) und der vierte Druck-Detektiersensor (228y) durch einen zweiten Lichtwellenleiter (220y) überbrückt sind, der sich längs der zweiten Richtung erstreckt.
  14. Lichtwellenleiter-Sensor (222) nach Anspruch 13, worin der Druckrichtungswandler (230) einen flachen Teil (232), auf den Drücke von der Außenseite angewandt werden, einen ersten Druckübertragungsabschnitt (234x), der von dem flachen Teil (232) zu dem ersten Lichtwellenleiter (220x) hin übergeht bzw. überbrückt, und einen zweiten Druckübertragungsabschnitt (234y) enthält, der von dem flachen Teil (232) zu dem zweiten Lichtwellenleiter (220y) hin übergeht bzw. überbrückt.
  15. Lichtwellenleiter-Sensor (222) nach Anspruch 14, worin in dem Fall, dass der flache Teil (232) einen senkrechten Druck von der Außenseite her aufnimmt, eine Position des flachen Teiles (232) längs einer Richtung der Anwendung des senkrechten Drucks sich an einer Stelle befindet, die niedriger ist als eine Position, an der der erste Lichtwellenleiter (220x) von bzw. an dem ersten Druckübertragungsabschnitt (234x) getragen und/oder fixiert bzw. befestigt ist, und die niedriger ist als eine Stelle, an der der zweite Lichtwellenleiter (220y) von bzw. an dem zweiten Druckübertragungsabschnitt (234y) getragen und/oder befestigt bzw. fixiert ist.
  16. Lichtwellenleiter-Sensor (422) nach Anspruch 1, worin: die Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren einen ersten Druck-Detektiersensor (428x) mit einem ersten Lichtwellenleiter (420x), in welchem erste Gitter (426x) angeordnet sind, und einen zweiten Druck-Detektiersensor (428y) enthält, der einen zweiten Lichtwellenleiter (420y) aufweist, in welchem zweite Gitter (426y) angeordnet sind; der Druckrichtungswandler (416) einen ersten Umsetzerabschnitt (416x) zum Umsetzen von Drücken, die in eine Richtung angewandt sind, welche verschieden ist von der angeordneten Richtung der ersten Gitter (426x), in Drücke in der angeordneten Richtung, und zum Übertragen der Drücke zu den ersten Gittern (426x) und einen zweiten Wandlerabschnitt (416y) zum Umsetzen von Drücken, die in einer Richtung angewandt sind, welche verschieden ist von der angeordneten Richtung der zweiten Gitter (426y), in Drücke in der angeordneten Richtung, und zum Übertragen der Drücke zu den zweiten Gittern (426y) enthält; die ersten und zweiten Wandlerabschnitte (416x, 416y) gemeinsam einen gemeinsamen flachen Teil (429) nutzen; und der erste Wandlerabschnitt (416x) an bzw. auf dem flachen Teil (429) angeordnet ist, während er in eine erste senkrechte Richtung rechtwinklig zu dem flachen Teil (429) gerichtet ist, und der zweite Wandlerabschnitt (416y) an bzw. auf dem flachen Teil (429) angeordnet ist, während er in eine zweite senkrechte Richtung gerichtet ist, die rechtwinklig zu dem flachen Teil (429) verläuft und die entgegensetzt ist zu der ersten senkrechten Richtung.
  17. Lichtwellenleiter-Sensor (422) nach Anspruch 16, worin: der flache Teil (429) längs einer Richtung angeordnet ist, in der die ersten und zweiten Gitter (426x, 426y) der ersten und zweiten Druck-Detektiersensoren (428x, 428y) angeordnet sind; der erste Lichtwellenleiter (420x) an einer Stelle angeordnet ist, die von dem flachen Teil (429) längs der ersten senkrechten Richtung getrennt ist, und der zweite Lichtwellenleiter (420y) an einer Stelle angeordnet ist, die von dem flachen Teil (429) längs der zweiten senkrechten Richtung getrennt ist; die ersten und zweiten Wandlerabschnitte (416x, 416y) bei Betrachtung in Draufsicht im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind und jeweils den flachen Teil (429) und Druckübertragungsabschnitte (430x, 430y) umfassen, die von dem flachen Teil (429) zu den ersten und zweiten Lichtwellenleitern (420x, 420y) übergehen bzw. überbrückt sind.
  18. Lichtwellenleiter-Sensor (522) nach Anspruch 1, worin der Druckrichtungswandler (530) einen ersten flachen Teil (546), der sich in eine Richtung parallel zu einer Längsrichtung des Lichtwellenleiters (520) erstreckt und auf den Drücke in einer Richtung angewandt werden, die verschieden ist von der Längsrichtung des Lichtwellenleiters (520), einen zweiten flachen Teil (532), der eine Ebene aufweist, die in der Höhe von einer Ebene des ersten flachen Teiles (546) differiert, einen ersten Druckübertragungsabschnitt (548), der von dem ersten flachen Teil (546) zu dem zweiten flachen Teil (532) übergeht bzw. überbrückt ist, und einen zweiten Druckübertragungsabschnitt (534) enthält, der von dem zweiten flachen Teil (532) zu dem Lichtwellenleiter (520) übergeht bzw. überbrückt ist.
  19. Lichtwellenleiter-Sensor (622) nach Anspruch 1, worin: der Druckrichtungswandler (630) einen flachen Teil (632), auf den Drücke von der Außenseite angewandt werden, und einen Druckübertragungsabschnitt (634) enthält, der von dem flachen Teil (632) zu dem Lichtwellenleiter (620) übergeht bzw. überbrückt ist; und zumindest die einen von Vorsprüngen (644, 680, 684) und Nuten (682, 686) auf bzw. in dem flachen Teil (632) gebildet sind.
  20. Lichtwellenleiter-Sensor (622) nach Anspruch 19, worin die zumindest einen von Vorsprüngen (680, 684) und Nuten (682, 686) säulenförmig sind.
  21. Lichtwellenleiter-Sensor (622) nach Anspruch 19, worin die zumindest einen von Vorsprüngen (680, 684) und Nuten (682, 686) längs einer Richtung gebildet sind, die im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Richtung verläuft, in der die Gitter (626x, 626y) angeordnet sind.
  22. Lichtwellenleiter-Sensor (622) nach Anspruch 19, worin die zumindest einen von Vorsprüngen (644, 680, 684) und Nuten (682, 686) als Punkte bzw. Kuppen geformt sind.
  23. Lichtwellenleiter-Sensor (622) nach Anspruch 19, worin die zumindest einen von Vorsprüngen (644, 680, 684) und Nuten (682, 686) in einer Mehrzahl auf bzw. in dem flachen Teil (632) angeordnet sind.
  24. Lichtwellenleiter-Sensor, umfassend: eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren (326), die aus Lichtwellenleitern (320) gebildet sind, in denen Gitter (324) angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren; und eine Mehrzahl von Druckrichtungswandlern (328), die an Stellen angeordnet sind, welche verschieden sind von einer Stelle, an der jedes der Gitter (324) angeordnet ist, und die an beiden Enden jedes der Gitter so angeordnet sind, um jedes der Gitter (324) dazwischen einzuschichten, zum Umsetzen von externen Drücken, die von der Außenseite her angewandt werden, in Drücke einer Richtung, in der jedes der Gitter (324) angeordnet ist, und zum Übertragen der Drücke zu jedem der Gitter (324).
  25. Lichtwellenleiter-Sensor, umfassend: einen Druck-Detektiersensor (326), der aus einem Lichtwellenleiter (320) gebildet ist, in welchem Gitter (324) angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren; und zwei Druckrichtungswandler (328a, 328b), die an Stellen angeordnet sind, welche verschieden sind von einer Stelle, an der die Gitter (324) angeordnet sind, und die an beiden Enden der Gitter (324) so angeordnet sind, um die Gitter (324) dazwischen einzuschichten, zum Umsetzen von äußeren Drücken, die von einer Außenseite her angewandt werden, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter (324) angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu den Gittern (324).
  26. Drucksensor, umfassend: eine flexible Platte (18, 118, 218, 418, 518, 618); und einen Lichtwellenleiter-Sensor (22, 122, 222, 422, 522, 622), der Lichtwellenleiter-Sensor enthält: eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren (27x, 27y, 112x, 114x, 112y, 114y, 228x, 228y, 428x, 428y, 527x, 527y, 627x, 627y), die aus Lichtwellenleitern (20, 120, 220, 420, 520, 620) hergestellt sind, in denen Gitter (26x, 26y, 126x, 126y, 127x, 127y, 226x, 226y, 426x, 426y, 526x, 526y, 626x, 626y) angeordnet sind, welche Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren; und einen Druckrichtungswandler (29, 116, 230, 416, 530, 630) zum Umsetzen von äußeren Drücken, die von einer Außenseite her angewandt werden, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter 26x, 26y, 126x, 126y, 127x, 127y, 226x, 226y, 426x, 426y, 526x, 526y, 626x, 626y) angeordnet sind, oder in Drücke einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in der die Gitter (26x, 26y, 126x, 126y, 127x, 127y, 226x, 226y, 426x, 426y, 526x, 526y, 626x, 626y) angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu jedem der Gitter (26x, 26y, 126x, 126y, 127x, 127y, 226x, 226y, 426x, 426y, 526x, 526y, 626x, 626y).
  27. Drucksensor (16) nach Anspruch 26, worin: die Lichtwellenleiter-Sensoren (22) in einer Mehrzahl in der Platte (18) angeordnet sind; die Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren (27x, 27y) der Lichtwellenleiter-Sensoren (22) einen ersten Druck-Detektiersensor (27x), der parallel zu einer Richtung der Anwendung eines horizontalen Drucks und längs einer Ebene rechtwinklig zu einer Richtung der Anwendung eines senkrechten Drucks angeordnet ist und der einen ersten Lichtwellenleiter (20x) aufweist, in welchem erste Gitter (26x) angeordnet sind, und einen zweiten Druck-Detektiersensor (27y) enthält, der sich in einer Richtung erstreckt, die verschieden ist von einer Längsrichtung des ersten Lichtwellenleiters (20x), und der einen zweiten Lichtwellenleiter (20y) aufweist, in welchem zweite Gitter (26y) angeordnet sind; und der Druckrichtungswandler (29) den senkrechten Druck in einen Druck einer Richtung längs der Ebene umsetzt.
  28. Drucksensor (16) nach Anspruch 27, worin der erste Lichtwellenleiter (20x) und der zweite Lichtwellenleiter (20y) jedes der Lichtwellenleiter-Sensoren (22) jeweils durch Anordnen eines einzelnen Lichtwellenleiterkabels (20) gebildet sind, in welchem eine Mehrzahl von Gittern (26x, 26y) mit voneinander verschiedenen Gitterabständen in der Platte gebildet ist.
  29. Drucksensor (200) nach Anspruch 26, worin eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren (228x, 228y) in umgebender Beziehung zu dem Druckrichtungswandler (230) angeordnet ist.
  30. Drucksensor (500) nach Anspruch 26, worin der Druckrichtungswandler (530) einen ersten flachen Teil (546), der sich in eine Richtung parallel zu einer Längsrichtung des Lichtwellenleiters (520) erstreckt und auf den Drücke in einer Richtung angewandt werden, die verschieden ist von der Längsrichtung des Lichtwellenleiters (520), einen zweiten flachen Teil (532), der eine Ebene aufweist, die in der Höhe von einer Ebene des ersten flachen Teiles (546) verschieden ist, einen ersten Druckübertragungsabschnitt (548), der von dem ersten flachen Teil (546) zu dem zweiten flachen Teil (532) übergeht bzw. überbrückt ist, und einen zweiten Druckübertragungsabschnitt (534) enthält, der von dem zweiten flachen Teil (532) zu dem Lichtwellenleiter (520) übergeht bzw. überbrückt ist.
  31. Drucksensor (600) nach Anspruch 26, worin: der Druckrichtungswandler (630) einen flachen Teil (632), auf den Drücke von der Außenseite angewandt werden, und einen Druckübertragungsabschnitt (634) enthält, der von dem flachen Teil (632) zu dem Lichtwellenleiter (620) übergeht bzw. überbrückt ist; und zumindest die einen von Vorsprüngen (644, 680, 684) und Nuten (682, 686) auf bzw. in dem flachen Teil (632) gebildet sind.
  32. Drucksensor, umfassend: eine flexible Platte (318); und einen Lichtwellenleiter-Sensor (322), der Lichtwellenleiter-Sensor (322) umfasst: eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren (326), die aus Lichtwellenleitern (320) gebildet sind, in denen Gitter (324) angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren; und eine Mehrzahl von Druckrichtungswandlern (328), die an Stellen angeordnet sind, welche verschieden sind von einer Stelle, an der jedes der Gitter (324) angeordnet ist, und die an beiden der Enden jedes der Gitter so angeordnet sind, um jedes der Gitter (324) dazwischen einzuschichten, zum Umsetzen von äußeren Drücken, die von der Außenseite her angewandt sind, in Drücke einer Richtung, in der jedes der Gitter (324) angeordnet ist, und zum Übertragen der Drücke zu jedem der Gitter (324).
  33. Drucksensor, umfassend: eine flexible Platte (318); und einen Lichtwellenleiter-Sensor (322), der Lichtwellenleiter-Sensor (322) umfasst: einen Druck-Detektiersensor (326), der aus einem Lichtwellenleiter (320) hergestellt ist, in welchem Gitter (324) angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren; und zwei Druckrichtungswandler (328a, 328b), die an Stellen angeordnet sind, welche von einer Stelle verschieden sind, an der die Gitter (324) angeordnet sind, und die an beiden Enden der Gitter so angeordnet sind, um die Gitter (324) dazwischen einzuschichten, zum Umsetzen von externen Drücken, die von der Außenseite her angewandt werden, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter (324) angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu den Gittern (324).
  34. Greiforgan, umfassend: einen Drucksensor (16, 100, 200, 400, 500, 600), der Drucksensor (16, 100, 200, 400, 500, 600) ist ausgestattet mit einer flexiblen Platte (18, 118, 218, 418, 518, 618) und einem Lichtwellenleiter-Sensor (22, 122, 222, 422, 522, 622), der einen Druck-Detektiersensor (27x, 27y, 112x, 114x, 112y, 114y, 228x, 228y, 428x, 428y, 527x, 527y, 627x, 627y), der aus Lichtwellenleitern (20, 120, 220, 420, 520, 620) gebildet ist, in denen Gittern (26x, 26y, 126x, 126y, 127x, 127y, 226x, 226y, 426x, 426y, 526x, 526y, 626x, 626y) angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und einen Druckrichtungswandler (29, 116, 230, 416, 530, 630) aufweist zum Umsetzen von Drücken, die von einem Körper angewandt werden, der mit der Platte (18, 118, 218, 418, 518, 618) in Kontakt ist, in Drücke einer Richtung, in denen die Gitter (26x, 26y, 126x, 126y, 127x, 127y, 226x, 226y, 426x, 426y, 526x, 526y, 626x, 626y) angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu den Gittern (26x, 26y, 126x, 126y, 127x, 127y, 226x, 226y, 426x, 426y, 526x, 526y, 626x, 626y); und ein Greifglied (66a, 66b) zum Greifen bzw. Erfassen des Körpers.
  35. Greiforgan (66) nach Anspruch 34, worin: in dem Greifglied (66a, 66b) der Drucksensor (200) an einer Kontaktstelle mit dem Körper angeordnet ist; und eine Mehrzahl der Druck-Detektiersensoren (228x, 228y) in den Druck-Detektierwandler (230) in umgebender Beziehung angeordnet ist.
  36. Greiforgan (66) nach Anspruch 34, worin: in dem Greifglied (66a, 66b) der Drucksensor (600) an einer Kontaktstelle mit dem Körper in dem Greifglied (66a, 66b) angeordnet ist; der Druckrichtungswandler (630) einen flachen Teil (632), der sich in eine Richtung parallel zu einer Längsrichtung des Lichtwellenleiters erstreckt und auf den Drücke in einer Richtung angewandt werden, die verschieden ist von der Längsrichtung des Lichtwellenleiters, und einen Druckübertragungsabschnitt (634) enthält, der von dem flachen Teil (632) zu dem Lichtwellenleiter (620) übergeht bzw. überbrückt ist; und zumindest die einen von Vorsprüngen (644, 680, 684) und Nuten (682, 686) auf bzw. in dem flachen Teil (632) gebildet sind.
  37. Greiforgan, umfassend: einen Drucksensor (300), der Drucksensor (300) ist mit einer flexiblen Platte (318) ausgestattet, und einen Lichtwellenleiter-Sensor (322), der Lichtwellenleiter-Sensor (322) weist einen Druck-Detektiersensor (326), der aus einem Lichtwellenleiter (320) gebildet ist, in welchem Gitter (324) angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und zwei Druckrichtungswandler (328a, 328b) auf, die an Stellen angeordnet sind, welche verschieden sind von einer Stelle, an der die Gitter (324) angeordnet sind, und die an beiden Enden der Gitter so angeordnet sind, um die Gitter (324) dazwischen einzuschichten, zum Umsetzen von äußeren Drücken, die von der Außenseite her angewandt werden, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter (324) angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu den Gittern (324); und ein Greifglied (66a, 66b) zum Erfassen eines Körpers, worin der Drucksensor (300) an einer Kontaktstelle mit dem Körper in dem Greifglied (66a, 66b) angeordnet ist.
  38. Sensor-Signalprozessor, umfassend: einen Lichtwellenleiter-Sensor (22), umfassend eine Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren (27x, 27y), hergestellt aus Lichtwellenleitern (20), in denen Gitter (26x, 26y) angeordnet sind, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und einem Druckrichtungswandler (29) zum Umsetzen von äußeren Drücken, die von der Außenseite her angewandt werden, in Drücke einer Richtung, in der die Gitter (26x, 26y) angeordnet sind, und zum Übertragen der Drücke zu jedem der Gitter (26x, 26y); und einen Signalprozessor (80) zum Berechnen zumindest der einen von horizontalen Drücken und senkrechten Drücken auf der Grundlage einer Änderung in der Wellenlänge von reflektiertem Licht, hervorgerufen durch Beanspruchungen bzw. Verformungen, die in den Gittern (26x, 26y) als Ergebnis der Anwendung von Drücken von der Außenseite her erzeugt werden, worin die Mehrzahl von Druck-Detektiersensoren (27x, 27y) einen ersten Druck-Detektiersensor (27x), der einen ersten Lichtwellenleiter (20x) aufweist, in welchem erste Gitter (26x) angeordnet sind, und einen zweiten Druck-Detektiersensor (27y) enthält, der einen zweiten Lichtwellenleiter (20y) aufweist, in welchem zweite Gitter (26y) angeordnet sind, und worin in dem Fall, dass ein Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den ersten Gittern (26x) im Wesentlichen mit einem Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den zweiten Gittern (26y) koinzidiert, der Signalprozessor (80) entscheidet, dass horizontale Drücke nicht von der Außenseite her auf den Lichtwellenleiter-Sensor (22) angewandt sind, und der Signalprozessor (80) die senkrechten Drücke auf der Grundlage jedes der Verschiebungswerte berechnet.
  39. Sensor-Signalprozessor (60) nach Anspruch 38, ferner umfassend: einen Drucksensor (16), in welchem eine Mehrzahl der Lichtwellenleiter-Sensoren (22) längs einer Oberfläche einer flexiblen Platte (18) in Kontakt mit einem Körper angeordnet ist, worin bezüglich jedes der Lichtwellenleiter (20x, 20y) in dem Fall, dass ein Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den ersten Gittern (26x) im Wesentlichen mit einem Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den zweiten Gittern (26y) koinzidiert, der Signalprozessor (80) entscheidet, dass horizontale Drücke nicht von dem Körper auf jeden der Lichtwellenleiter-Sensoren (22) angewandt werden, und der Signalprozessor (80) die senkrechten Drücke jeweils an Stellen, an denen jeder der Lichtwellenleiter (20x, 20y) angeordnet ist, auf der Grundlage jedes der Verschiebungswerte berechnet.
  40. Sensor-Signalprozessor (60) nach Anspruch 39, worin: jeder der ersten Lichtwellenleiter (20x) gegenseitig längs derselben Richtung und jeder der zweiten Lichtwellenleiter (20y) gegenseitig längs derselben Richtung angeordnet ist; in dem Fall, dass ein Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den ersten Gittern (26x) nicht mit einem Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den zweiten Gittern (26y) koinzidiert, der Signalprozessor (80) entscheidet, dass die horizontalen Drücke und die senkrechten Drücke von dem Körper jeweils auf jeden der Lichtwellenleiter-Sensoren (22) angewandt werden; auf der Grundlage eines Wellenlängen-Intervalls von reflektiertem Licht zwischen ersten Gittern (26x) und einem Wellenlängen-Intervall von reflektiertem Licht zwischen zweiten Gittern (26y) der beiden benachbarten Lichtwellenieiter-Sensoren (22), der Signalprozessor (80) horizontale Drücke berechnet, die auf die beiden Lichtwellenieiter-Sensoren (22) angewandt sind; und auf der Grundlage eines Wellenlängen-Intervalls von reflektiertem Licht zwischen den ersten Gittern (26x) und einem Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den ersten Gittern (26x) oder auf der Grundlage eines Wellenlängen-Intervalls von reflektiertem Licht zwischen den zweiten Gittern (26y) und einem Wellenlängen-Verschiebungswert von reflektiertem Licht in den zweiten Gittern (26y), der Signalprozessor (80) senkrechte Drücke berechnet, die auf die Lichtwellenieiter-Sensoren (22) angewandt sind.
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