DE112022001359T5

DE112022001359T5 - Roboter, endeffektor und robotersystem

Info

Publication number: DE112022001359T5
Application number: DE112022001359.1T
Authority: DE
Inventors: Kei Tsukamoto; Satoko NAGAKARI; Yoshiaki Sakakura; Ken Kobayashi; Tetsuro Goto
Original assignee: Sony Group Corp
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2024-02-29
Also published as: JPWO2022186134A1; CN116723919A; WO2022186134A1

Abstract

Es wird ein Roboter bereitgestellt, der geeignet ist, präzise Arbeit durchzuführen. Der Roboter beinhaltet eine Aktuatoreinheit und einen Endeffektor, der an einer Spitze der Aktuatoreinheit vorgesehen ist. Der Endeffektor beinhaltet einen ersten Sensor, der geeignet ist, eine Druckverteilung in einem Kontaktbereich zu detektieren, der mit einem Werkstück in Kontakt kommt, und einen zweiten Sensor, der geeignet ist, Positionsinformationen des Kontaktbereichs zu detektieren.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Roboter, einen Endeffektor und ein Robotersystem.
[Stand der Technik]
In den letzten Jahren sind Industrieroboter an Produktionsstrecken für verschiedene Industrieprodukte zum Einsatz gekommen. Als die Industrieroboter sind Industrieroboter mit einem Endeffektor (einer Roboterhand) an einer Spitze eines Roboterarms weithin bekannt. Als der Endeffektor wurde ein Endeffektor mit verschiedenen Konfiguration je nach Arbeitsinhalt vorgeschlagen.
Zum Beispiel schlägt PTL 1 einen Endeffektor mit einem Handflächenabschnitt, einer Mehrzahl von Fingerabschnitten, die mit dem Handflächenabschnitt verbunden sind, und einer Tastsensoreinheit und einem für jeden Fingerabschnitt vorgesehenen Kraftaufnahmeabschnitt vor.
[Liste der Anführungen]
[Patentliteratur]
[PTL 1] JP 2020-49581 A
[Kurzdarstellung]
[Technisches Problem]
Ein Aktuator, der geeignet ist, präzise Positionssteuerung für jeden Finger durchzuführen, kann nicht an einem kostengünstigen Endeffektor (einer Roboterhand) angebracht werden, der voraussichtlich in Zukunft weit verbreitet sein wird. Wenn so ein Aktuator nicht angebracht ist, wird es schwierig, präzise Arbeit durchzuführen (zum Beispiel Arbeit zum Zusammenbau einer Box oder dergleichen).
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Roboter, einen Endeffektor und ein Robotersystem bereitzustellen, die geeignet sind, Präzisionsarbeit durchzuführen.
[Lösung des Problems]
Um die obigen Probleme zu lösen, ist die erste Offenbarung ein Roboter, der Folgendes beinhaltet:

eine Aktuatoreinheit; und
einen Endeffektor, der an einer Spitze der Aktuatoreinheit vorgesehen ist, und
der Endeffektor beinhaltet Folgendes:
- einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, eine Druckverteilung in einem Kontaktbereich detektieren zu können, der mit einem Werkstück in Kontakt kommt; und
- einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Positionsinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.

Eine zweite Offenbarung ist

ein Endeffektor, der Folgendes beinhaltet:
- einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, eine Druckverteilung in einem Kontaktbereich detektieren zu können, der mit einem Werkstück in Kontakt kommt; und
- einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Positionsinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.

Eine dritte Offenbarung ist:

ein Robotersystem, das Folgendes beinhaltet:
- einen Roboter; und
- eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Roboter zu steuern,
- wobei der Roboter Folgendes beinhaltet:
  - eine Aktuatoreinheit; und
  - einen Endeffektor, der an einer Spitze der Aktuatoreinheit vorgesehen ist, und
  - der Endeffektor beinhaltet Folgendes:
    - einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, eine Druckverteilung in einem Kontaktbereich detektieren zu können, der mit einem Werkstück in Kontakt kommt; und
    - einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Positionsinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.

[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]

[1] 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines Robotersystems gemäß einer ersten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt.
[2] 2 ist ein Blockdiagramm, das das Beispiel für die Konfiguration des Robotersystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
[3] 3 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Konfiguration der Roboterhand darstellt.
[4] Die 4A und 4B sind Graphen, die Beispiele für jeweilige Schwellenwerte darstellen, die zur Steuerung der Roboterhand verwendet werden.
[5] 5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines Kraftsensors darstellt.
[6] 6 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Detektionsschicht darstellt.
[7] 7 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für die Konfiguration der Detektionsschicht darstellt.
[8] 8 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines Erfassungsabschnitts darstellt.
[9] 9 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Anordnung einer Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen darstellt.
[10] 10 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Detektion von Druck darstellt.
[11] 11 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für den Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Detektion von Scherkraft darstellt.
[12] 12 ist ein Graph, der ein Beispiel für Ausgangssignalverteilungen, einer ersten Detektionsschicht und einer zweiten Detektionsschicht in einem Zustand darstellt, in dem nur Druck auf den Kraftsensor wirkt.
[13] 13 ist ein Graph, der ein Beispiel für Ausgangssignalverteilungen der ersten Detektionsschicht und der zweiten Detektionsschicht darstellt, wenn Scherkraft auf den Kraftsensor wirkt.
[14] 14 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIV-XIV in 6.
[15] Die 15A, 15B und 15C sind schematische Darstellungen, die ein Beispiel für einen Betrieb des Robotersystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen.
[16] 16 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb des Robotersystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
[17] 17 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb des Robotersystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
[18] 18 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines in einer Roboterhand enthaltenen Kraftsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
[19] 19 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Detektion von Druck darstellt.
[20] 20 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für den Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Detektion von Scherkraft darstellt.
[21] 21 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines in einer Roboterhand enthaltenen Kraftsensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
[22] 22 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Detektion von Druck darstellt.
[23] 23 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für den Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Detektion von Scherkraft darstellt.
[24] 24 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines in einer Roboterhand enthaltenen Kraftsensors gemäß einer vierten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt.
[25] 25 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Detektion von Druck darstellt.
[26] 26 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für den Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Detektion von Scherkraft darstellt.
[27] 27 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines in einer Roboterhand enthaltenen Kraftsensors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
[28] 28 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines in einer Roboterhand enthaltenen Kraftsensors gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
[29] 29 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines Zweiarmroboters darstellt.
[30] 30 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Roboterhand darstellt.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden Reihenfolge unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ferner sind die gleichen oder entsprechenden Abschnitte in sämtlichen Zeichnungen der folgenden Ausführungsformen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

1 Erste Ausführungsform (Beispiel für Roboterhand, Gelenkroboter und Robotersystem)
2 Zweite Ausführungsform (Beispiel für Kraftsensor)
3 Dritte Ausführungsform (Beispiel für Kraftsensor)
4 Vierte Ausführungsform (Beispiel für Kraftsensor)
5 Fünfte Ausführungsform (Beispiel für Kraftsensor)
6 Sechste Ausführungsform (Beispiel für Kraftsensor)
7 Modifikationsbeispiele

<1 Erste Ausführungsform>
[Konfiguration des Robotersystems]
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines Robotersystems gemäß einer ersten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt. 2 ist ein Blockdiagramm, das das Beispiel für die Konfiguration des Robotersystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Robotersystem beinhaltet eine Robotersteuereinrichtung 1, einen Gelenkroboter 10, eine Kamera 13 und eine Schabloneneinrichtung 14. Der Gelenkroboter 10 kann für Arbeit wie etwa Montagearbeit, Einbauarbeit, Transportarbeit, Palettierungsarbeit oder Entpackungsarbeit verwendet werden. Konkrete Beispiele für die Montagearbeit beinhalten Arbeit zur Montage einer Box (zum Beispiel ein Karton), Arbeit zur Montage eines Fahrzeugs (zum Beispiel ein Kraftfahrzeug) und Arbeit zur Montage einer elektronischen Vorrichtung, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Arbeiten beschränkt. Arbeit zur Montage einer Box beinhaltet Arbeit zum Biegen der Box.
(Gelenkroboter)
Der Gelenkroboter 10 ist ein Industrieroboter und kann für Montagearbeit, Einbauarbeit, Transportarbeit, Palettierungsarbeit oder Entpackungsarbeit oder dergleichen verwendet werden. Der Gelenkroboter 10 ist ein vertikal gelenkiger Roboter und beinhaltet einen Roboterarm 11 und eine Roboterhand 12.
(Roboterarm)
Der Roboterarm 11 ist ein Beispiel für eine Aktuatoreinheit und ist dazu ausgebildet, eine Position des Endeffektors innerhalb eines dreidimensionalen Raums bewegen zu können. Der Roboterarm 11 beinhaltet einen Sockelabschnitt 111, Gelenkabschnitte 112A, 112B, 112C und 112D und Verbindungsglieder 113A, 113B und 113C. Der Sockelabschnitt 111 trägt den Roboterarm 11 als Ganzes. Die Gelenkabschnitte 112A, 112B und 112C sind dazu ausgebildet, es dem Roboterarm 11 zu erlauben, sich auf und ab und nach links und nach rechts zu bewegen, und es dem Roboterarm 11 zu erlauben, sich zu drehen. Der Gelenkabschnitt 112D ist dazu ausgebildet, es der Roboterhand 12 zu erlauben, sich zu drehen.
Die Gelenkabschnitte 112A, 112B, 112C und 112D beinhalten Antriebseinheiten 114A, 114B, 114C bzw. 114D. Als die Antriebseinheiten 114A, 114B, 114C bzw. 114D wird zum Beispiel ein elektromagnetisch angetriebener Aktuator, ein hydraulisch angetriebener Aktuator, ein pneumatisch angetriebener Aktuator oder dergleichen verwendet. Der Gelenkabschnitt 112A verbindet den Sockelabschnitt 111 mit dem Verbindungsglied 113A. Der Gelenkabschnitt 112B verbindet das Verbindungsglied 113A mit dem Verbindungsglied 113B. Der Gelenkabschnitt 112C verbindet das Verbindungsglied 113B mit dem Verbindungsglied 113C. Der Gelenkabschnitt 112D verbindet das Verbindungsglied 113C mit der Roboterhand 12.
(Roboterhand)
3 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Konfiguration der Roboterhand 12 darstellt. Die Roboterhand 12 ist dazu ausgebildet, ein Werkstück greifen zu können. Die Roboterhand 12 ist an einer Spitze des Roboterarms 11 vorgesehen. Die Roboterhand 12 ist ein Beispiel für einen Endeffektor. Die Roboterhand 12 beinhaltet ein Verbindungsglied 120C, eine Mehrzahl von Fingerabschnitten 120A und 120B und eine Mehrzahl von Antriebseinheiten 125A und 125B. Hier wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Roboterhand 12 zwei Fingerabschnitte 120A und 120B beinhaltet, jedoch ist die Anzahl von Fingerabschnitten nicht darauf beschränkt und kann eins oder drei oder mehr betragen.
Das Verbindungsglied 120C ist mit dem Gelenkabschnitt 112D verbunden. Das Verbindungsglied 120C kann einen Handflächenabschnitt bilden. Die Fingerabschnitte 120A und 120B sind mit dem Verbindungsglied 120C verbunden. Der Fingerabschnitt 120A und der Fingerabschnitt 120B sind dazu ausgebildet, ein Werkstück greifen zu können. Der Fingerabschnitt 120A weist einen Kontaktbereich 122AS auf, der zum Zeitpunkt der vorgegebenen Arbeit mit einem Werkstück in Kontakt kommt. Der Fingerabschnitt 120B weist einen Kontaktbereich 122BS auf, der zum Zeitpunkt der vorgegebenen Arbeit mit einem Werkstück in Kontakt kommt. Zum Beispiel kommen die Kontaktbereiche 122AS und 122BS mit dem Werkstück in Kontakt, wenn das Werkstück von den Fingerabschnitten 120A und 120B gegriffen wird. Die Antriebseinheit 125A ist dazu bestimmt, den Fingerabschnitt 120A anzutreiben. Die Antriebseinheit 125B ist dazu bestimmt, den Fingerabschnitt 120B anzutreiben.
Der Fingerabschnitt 120A beinhaltet zwei Verbindungsglieder 12 1A und 122A, einen Gelenkabschnitt 123A, einen Kraftsensor (einen ersten Sensor) 20A und einen Positionssensor (einen zweiten Sensor) 124A. Der Fingerabschnitt 120B beinhaltet zwei Verbindungsglieder 121B und 122B, einen Gelenkabschnitt 123B, einen Kraftsensor (einen ersten Sensor) 20B und einen Positionssensor (einen zweiten Sensor) 124B.
Der Gelenkabschnitt 123A verbindet das Verbindungsglied 12 1A mit dem Verbindungsglied 122A. Der Fingerabschnitt 120A ist so ausgebildet, dass ein Finger um den Gelenkabschnitt 123A gebogen werden kann. Der Gelenkabschnitt 123B verbindet das Verbindungsglied 121B mit dem Verbindungsglied 122B. Der Fingerabschnitt 120B ist so ausgebildet, dass der Finger um den Gelenkabschnitt 123B gebogen werden kann. Hier wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Anzahl von Gelenkabschnitten, die in den Fingerabschnitten 120Aund 120B enthalten sind, eins ist, jedoch kann die Anzahl von Gelenkabschnitten zwei oder mehr betragen.
Das Verbindungsglied 122A bildet eine Fingerspitze des Fingerabschnitts 120A. Das Verbindungsglied 122A beinhaltet den Kontaktbereich 122AS. Ein Kraftsensor 20A ist im Kontaktbereich 122AS vorgesehen. Der Positionssensor 124A ist im Kontaktbereich 122AS oder in dessen Nähe vorgesehen. Das Verbindungsglied 122B bildet eine Fingerspitze des Fingerabschnitts 120B. Das Verbindungsglied 122B beinhaltet den Kontaktbereich 122BS. Der Kraftsensor 20B ist im Kontaktbereich 122BS vorgesehen. Der Positionssensor 124B ist im Kontaktbereich 122BS oder in dessen Nähe vorgesehen.
Der Kraftsensor 20A ist dazu ausgebildet, eine Druckverteilung und Scherkraft im Kontaktbereich 122AS zu detektieren. Insbesondere detektiert der Kraftsensor 20A die Druckverteilung und die Scherkraft, die auf den Kontaktbereich 122AS ausgeübt werden, und gibt unter der Steuerung des Sensor-IC 4A ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus. Der Kraftsensor 20B ist dazu ausgebildet, die Druckverteilung und Scherkraft des Kontaktbereichs 122BS detektieren zu können. Insbesondere detektiert der Kraftsensor 20B die Druckverteilung und die Scherkraft, die auf den Kontaktbereich 122BS ausgeübt werden, und gibt unter der Steuerung des Sensor-IC 4B ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus.
Der Positionssensor 124A ist dazu ausgebildet, Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122AS detektieren zu können. Insbesondere detektiert der Positionssensor 124A eine Position des Kontaktbereichs 122AS (zum Beispiel eine Mittelposition des Kontaktbereichs 122AS) und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus. Der Positionssensor 124B ist dazu ausgebildet, Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122BS detektieren zu können. Insbesondere detektiert der Positionssensor 124B die Position des Kontaktbereichs 122BS (zum Beispiel eine Mittelposition des Kontaktbereichs 122BS) und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4B aus.
Vorzugsweise beinhaltet der Kraftsensor 20A ein Substrat, und der Positionssensor 124A ist auf dem Substrat vorgesehen. Da dies es ermöglicht, dass Verdrahtungen des Kraftsensors 20A und des Positionssensors 124A auf demselben Substrat gebildet sind, ist es möglich, eine Verbindung zwischen dem Kraftsensor 20A und dem Positionssensor 124A und dem Steuerungs-IC zu vereinfachen.
Es wird bevorzugt, dass der Kraftsensor 20B ein Substrat beinhaltet und der Positionssensor 124B auf dem Substrat vorgesehen ist. Da es möglich ist, Verdrahtungen des Kraftsensors 20B und des Positionssensors 124B auf demselben Substrat zu bilden, ist es dementsprechend möglich, eine Verbindung zwischen dem Kraftsensor 20B und dem Positionssensor 124B und dem Steuerungs-IC zu vereinfachen.
Das Substrat, das im Kraftsensor 20A enthalten ist, kann ein biegsames Substrat sein. In diesem Fall kann der Kraftsensor 20Aleicht im Kontaktbereich 122AS mit einer gekrümmten Form vorgesehen werden. Das biegsame Substrat kann eine von Komponenten des Kraftsensors 20A sein. Das Substrat, das im Kraftsensor 20B enthalten ist, kann ein biegsames Substrat sein. In diesem Fall kann der Kraftsensor 20B leicht im Kontaktbereich 122BS mit einer gekrümmten Form vorgesehen werden. Das biegsame Substrat kann eine von Komponenten des Kraftsensors 20B sein.
(Robotersteuereinrichtung)
Die Robotersteuereinrichtung 1 ist dazu bestimmt, den Gelenkroboter 10 zu steuern. Die Robotersteuereinrichtung 1 beinhaltet eine Bedienungseinheit 2, eine Steuereinheit 3, Sensor-ICs 4A und 4B und eine Benachrichtigungseinheit 5.
(Bedienungseinheit)
Die Bedienungseinheit 2 ist dazu bestimmt, den Gelenkroboter 10 zu bedienen. Die Bedienungseinheit 2 beinhaltet einen Monitor, Knöpfe, ein Touch-Panel und dergleichen zur Bedienung des Gelenkroboters 10.
(Steuereinrichtung)
Die Steuereinheit 3 steuert die Antriebseinheiten 114A, 114B, 114C und 114D und die Antriebseinheiten 125Aund 125B gemäß einer Bedienung in Bezug auf die Bedienungseinheit 2 durch einen Arbeiter, um den Gelenkroboter 10 zu veranlassen, vorgegebene Arbeit durchzuführen. Die Steuereinheit 3 empfängt die Druckverteilung und Scherkraft der Kontaktbereiche 122AS und 122BS von den Sensor-ICs 4A und 4B und steuert den Gelenkroboter 10 anhand dieser Druckverteilung und Scherkraft.
Die Steuereinheit 3 beinhaltet eine Speicherungseinrichtung 3A. Die Speicherungseinrichtung 3A speichert zum Beispiel einen ersten Schwellenwert, einen zweiten Schwellenwert, einen dritten Schwellenwert und Positionsinformationen der Fingerabschnitte 120A und 120B. Die Speicherungseinrichtung 3A kann ferner Abmessungsinformationen eines Werkstücks speichern.
Die 4A und 4B sind Graphen, die Beispiele für Einstellungen des ersten Schwellenwerts, des zweiten Schwellenwerts und des dritten Schwellenwerts darstellen. Der erste Schwellenwert ist ein Schwellenwert zur Bestimmung, ob der Kontaktbereich 122AS des Fingerabschnitts 120A und der Kontaktbereich 122BS des Fingerabschnitts 120B mit dem Werkstück in Kontakt stehen oder nicht. Der zweite Schwellenwert ist ein Schwellenwert zur Bestimmung, ob die vorgegebene Arbeit normal voranschreitet oder nicht. Im Falle von Arbeit zum Biegen eines Werkstücks zum Beispiel ist der zweite Schwellenwert ein Schwellenwert zur Bestimmung, ob ein Bereich von Last, die an die Kontaktbereiche 122AS und 122BS bei normaler Biegearbeit angelegt ist, überschritten ist oder nicht. Der dritte Schwellenwert ist ein Schwellenwert zur Bestimmung, ob das Werkstück gebogen ist oder nicht.
Wie nachstehend beschrieben wird, weisen die Kraftsensoren 20A und 20B eine Mehrzahl von Detektionseinheiten auf, und ein Signalwert, der jeder der Detektionseinheiten entspricht, wird an die Sensor-ICs 4A und 4B ausgegeben. Der Ausgabewert jeder Detektionseinheit ist ein dimensionsloser Wert (zum Beispiel 0 bis 4095). Die Sensor-ICs 4A und 4B können die Ausgabewerte aller Detektionseinheiten so, wie sie sind, addieren, um eine Summe der Ausgabewerte zu berechnen, und die Summe an die Steuereinheit 3 ausgeben, und die Steuereinheit 3 kann die Summe der Ausgabewerte mit einem Schwellenwert vergleichen. Alternativ können die Sensor-ICs 4A und 4B die Ausgabewerte der jeweiligen Detektionseinheiten vorkalibrieren, die Ausgabewerte in Druckwerte (kPa) umwandeln und die Druckwerte an die Steuereinheit ausgeben, und die Steuereinheit 3 kann einen maximalen Ausgabewert (Maximaldruck) aus den Ausgabewerten der jeweiligen Detektionseinheiten mit dem Schwellenwert vergleichen. In der vorliegenden Ausführungsform wird das letztere Beispiel beschrieben.
Der erste Schwellenwert, der zweite Schwellenwert und der dritte Schwellenwert sind vorzugsweise je nach der Arbeit auf geeignete Werte eingestellt. Zum Beispiel sind der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert auf 1 kPa bzw. 10 kPa eingestellt. Diese Zahlenwerte sind jedoch Werte, wenn die Kalibrierung durchgeführt ist.
Positionsinformationen der Fingerabschnitte 120A und 120B sind dreidimensionale Koordinaten-Positionsinformationen der Kontaktbereiche 122AS und 122BS, wenn die vorgegebene Arbeit durchgeführt wird, und beinhalten zum Beispiel Ausgangspositionen und Endpositionen der Kontaktbereiche 122AS und 122BS in der vorgegebenen Arbeit und Kontaktpositionen zwischen dem Werkstück und den Kontaktbereichen 122AS und 122BS in der vorgegebenen Arbeit. Die dreidimensionalen Koordinaten-Positionsinformationen der Kontaktbereiche 122AS und 122BS sind zum Beispiel dreidimensionale Koordinaten-Positionsinformationen von Mittelpunkten der Kontaktbereiche 122AS und 122BS.
Wenn zum Beispiel die vorgegebene Arbeit eine Arbeit zum Biegen eines Werkstücks (zum Beispiel eines Materials einer Box) ist, können die Positionsinformationen der Kontaktbereiche 122AS und 122BS zum Beispiel Ausgangspositionen der Kontaktbereiche 122AS und 122BS, eine Kontaktposition (eine Startposition eines Biegevorgangs) zwischen dem Werkstück, wenn die Kontaktbereiche 122AS und 122BS aus den Ausgangspositionen zum Werkstück bewegt sind, und den Kontaktbereichen 122AS und 122BS, und eine Stoppposition (eine Endposition des Biegevorgangs) der Kontaktbereiche 122AS und 122BS, wenn die Fingerabschnitte 120Aund 120B aus der Kontaktposition bewegt sind und das Werkstück gebogen ist, sein. Es kann jedoch einer der Fingerabschnitte 120A und 120B bewegt werden, um das Werkstück zu biegen.
Die Steuereinheit 3 bestimmt bei jedem Vorgang der Arbeit, die vom Gelenkroboter 10 durchgeführt wird, ob ein vorgegebener Druck an vorgegebenen Positionen auf die Kontaktbereiche 122AS und 122BS wirkt oder nicht, anhand der Druckverteilung und Positionsinformationen, die von den Sensor-ICs 4A und 4B empfangen werden Wenn eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der vorgegebene Druck an der vorgegebenen Position auf die Kontaktbereiche 122AS und 122BS wirkt, veranlasst die Steuereinheit 3 den Gelenkroboter 10, den nächsten Vorgang durchzuführen. Wenn andererseits eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der vorgegebene Druck nicht an der vorgegebenen Position auf die Kontaktbereiche 122AS und 122BS wirkt, veranlasst die Steuereinheit 3 den Gelenkroboter 10, den gleichen Vorgang noch einmal durchzuführen. Wenn eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der vorgegebene Druck nicht an der vorgegebenen Position auf die Kontaktbereiche 122AS und 122BS wirkt, kann die Steuereinheit 3 die Arbeit, die vom Gelenkroboter 10 durchgeführt wird, stoppen.
Die Steuereinheit 3 bestimmt einen Kontakt zwischen den Kontaktbereichen 122AS und 122BS und dem Werkstück anhand dessen, ob der Maximalwert der Druckverteilung, der von den Sensor-ICs 4A und 4B empfangen wird, den ersten Schwellenwert überschreitet oder nicht (siehe einen Bereich R1 in 4A). Die Steuereinheit 3 bestimmt das Auftreten einer Anomalie in der Arbeit des Robotersystems anhand dessen, ob der Maximalwert der Druckverteilung, der von den Sensor-ICs 4A und 4B empfangen wird, den zweiten Schwellenwert überschreitet oder nicht (siehe einen Bereich R4 in 4B). Die Steuereinheit 3 bestimmt, ob das Werkstück gebogen ist, anhand dessen, ob der Maximalwert der Druckverteilung, der von den Sensor-ICs 4A und 4B empfangen wird, den dritten Schwellenwert überschreitet oder nicht (siehe einen Bereich R2 in 4A).
Wenn eine Anomalie in der Arbeit auftritt, die vom Robotersystem durchgeführt wird, steuert die Steuereinheit 3 die Benachrichtigungseinheit 5, um den Arbeiter oder dergleichen über das Auftreten der Anomalie zu benachrichtigen und zeigt das Auftreten der Anomalie auf einem Monitor der Bedienungseinheit 2 an. Insbesondere zum Beispiel, wenn die Steuereinheit 3 bestimmt, dass die Druckverteilung, die von den Sensor-ICs 4A und 4B empfangen wird, den zweiten Schwellenwert überschreitet, steuert die Steuereinheit 3 die Benachrichtigungseinheit 5, um den Arbeiter oder dergleichen über das Auftreten der Anomalie zu benachrichtigen und zeigt das Auftreten der Anomalie auf dem Monitor der Bedienungseinheit 2 an.
Die Steuereinheit 3 detektiert eine Position des Werkstücks anhand eines Bilds, das von der Kamera 13 empfangen wird (ein Bild, das durch Fotografieren des Werkstücks erhalten wird), und steuert den Gelenkroboter 10 anhand eines Detektionsergebnisses.
(Sensor-IC)
Die Sensor-ICs 4A und 4B sind Beispiele für Sensorsteuereinheiten, die die Kraftsensoren 20A und 20B steuern. Der Sensor-IC 4A steuert den Kraftsensor 20A, um die Druckverteilung und Scherkraft im Kontaktbereich 122AS zu detektieren und ein Detektionsergebnis an die Steuereinheit 3 auszugeben. Der Sensor-IC 4B steuert den Kraftsensor 20B, um die Druckverteilung und Scherkraft im Kontaktbereich 122BS zu detektieren und Detektionsergebnisse an die Steuereinheit 3 auszugeben. Die Sensor-ICs 4A und 4B kalibrieren die Ausgabewerte der Kraftsensoren 20A und 20B zu vorgegebenen Zeiten wie etwa jeweils vor Arbeitsbeginn. Dies ermöglicht es den Sensor-ICs 4A und 4B, eine genaue Druckverteilung und Scherkraft zu detektieren. Wenngleich ein Beispiel, bei dem die Sensor-ICs 4A und 4B in der Robotersteuereinrichtung 1 enthalten sind, in den vorliegenden Ausführungsformen beschrieben wird, können die Sensor-ICs 4A und 4B auf biegsamen Substraten der Kraftsensoren 20Abzw. 20B enthalten sein.
Der Sensor-IC 4A steuert den Positionssensor 124A, um die Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122AS (zum Beispiel Positionsinformationen eines Mittelpunkts des Kontaktbereichs 122AS) zu detektieren und ein Detektionsergebnis an die Steuereinheit 3 auszugeben. Der Sensor-IC 4B steuert den Positionssensor 124B, um die Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122BS (zum Beispiel Positionsinformationen eines Mittelpunkts des Kontaktbereichs 122BS) zu detektieren und ein Detektionsergebnis an die Steuereinheit 3 auszugeben. Wenngleich ein Beispiel, bei dem sowohl der Kraftsensor 20A als auch der Positionssensor 124A von einem Sensor-IC 4A gesteuert werden, in der ersten Ausführungsform beschrieben wird, können der Kraftsensor 20A und der Positionssensor 124A von separaten Sensor-ICs gesteuert werden. Wenngleich ein Beispiel, bei dem sowohl der Kraftsensor 20B als auch der Positionssensor 124B von einem Sensor-IC 4B gesteuert werden, in der ersten Ausführungsform beschrieben wird, können ferner der Kraftsensor 20B und der Positionssensor 124B von separaten Sensor-ICs gesteuert werden.
Es wird bevorzugt, dass der Sensor-IC 4A die Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122AS in Entsprechung zur Detektion der Druckverteilung des Kontaktbereichs 122AS detektiert. Es wird bevorzugt, dass der Sensor-IC 4B die Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122BS in Entsprechung zur Detektion der Druckverteilung des Kontaktbereichs 122BS detektiert. Die Detektion der Druckverteilung und die Detektion der Positionsinformationen durch den Sensor-IC 4A können gleichzeitig durchgeführt werden. In ähnlicher Weise können die Detektion der Druckverteilung und die Detektion der Positionsinformationen durch den Sensor-IC 4B gleichzeitig durchgeführt werden.
(Benachrichtigungseinheit)
Die Benachrichtigungseinheit 5 ist dazu bestimmt, den Arbeiter oder dergleichen zu benachrichtigen, dass eine Anomalie bei der Arbeit des Robotersystems aufgetreten ist. Als Benachrichtigungseinheit 5 wird zum Beispiel ein Leuchtmelder, eine Alarmvorrichtung oder dergleichen verwendet. Diese können allein oder in Kombination verwendet werden.
(Kamera)
Die Kamera 13 fotografiert das Werkstück und gibt ein aufgenommenes Bild an die Steuereinheit 3 aus. Die Kamera 13 kann in der Roboterhand 12 oder an einer anderen Stelle als die Roboterhand 12 vorgesehen sein, an der ein Werkstück fotografiert werden kann.
(Schabloneneinrichtung)
Die Schabloneneinrichtung 14 beinhaltet eine Schablone 14A und eine Antriebseinheit 14B. Die Schablone 14A ist dazu bestimmt, eine Biegeposition des Werkstücks so zu führen, dass das Werkstück an der vorgegebenen Position gebogen wird. Die Antriebseinheit 14B ist dazu bestimmt, die Schablone 14A zu bewegen.
[Konfiguration des Kraftsensors]
Da der Kraftsensor 20B die gleiche Konfiguration wie der Kraftsensor 20A aufweist, wird eine Konfiguration des Kraftsensors 20A nachstehend beschrieben.
5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Konfiguration des Kraftsensors 20A darstellt. Der Kraftsensor 20A ist ein kapazitiver Sensor, der geeignet ist, eine dreiachsige Kraftverteilung zu detektieren, und detektiert einen Druck, der auf eine Fläche des Kraftsensors 20A wirkt, und eine Scherkraft in einer ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20A. Der Kraftsensor 20A weist eine Filmform auf. In der vorliegenden Offenbarung ist ein Film so definiert, dass er eine Folie beinhaltet. Da der Kraftsensor 20A die Filmform aufweist, kann der Kraftsensor 20A nicht nur auf eine ebene Fläche, sondern auch auf eine gekrümmte Fläche aufgebracht werden. In der vorliegenden Beschreibung werden Achsen, die in einem ebenen Zustand orthogonal zueinander in einer Ebene der Fläche des Kraftsensors 20A verlaufen, als eine X-Achse und eine Y-Achse bezeichnet, und eine Achse senkrecht zur Fläche des Kraftsensors 20A in dem ebenen Zustand wird als eine Z-Achse bezeichnet.
Der Kraftsensor 20A beinhaltet eine Detektionsschicht (eine erste Detektionsschicht) 21A, eine Detektionsschicht (eine zweite Detektionsschicht) 21B, eine Isolierungsschicht 22, eine Verformungsschicht (eine erste Verformungsschicht) 23A, eine Verformungsschicht (eine zweite Verformungsschicht) 23B, eine leitende Schicht (eine erste leitende Schicht) 24A und eine leitende Schicht (eine zweite leitende Schicht) 24B. Eine Haftschicht (nicht dargestellt) ist zwischen den jeweiligen Schichten des Kraftsensors 20A enthalten, und die jeweiligen Schichten sind verklebt. Wenn jedoch wenigstens eine der zwei benachbarten Schichten Haftfähigkeit aufweist, kann die Haftschicht weggelassen werden. Zwischen den zwei Flächen des Kraftsensors 20A ist die erste Fläche auf der Seite der leitenden Schicht 24A eine Erfassungsfläche 20S, die Druck und Scherkraft detektiert, und eine zweite Fläche gegenüber der Erfassungsfläche 20S ist eine Rückfläche, die an den Kontaktbereich 122AS des Fingerabschnitts 120A geklebt ist. Die Detektionsschichten 21A und 21B sind über Verdrahtungen mit dem Sensor-IC 4A verbunden. Ein Außenmaterial wie etwa ein äußerer Film kann auf der leitenden Schicht 24A vorgesehen sein.
Die Detektionsschicht 21A beinhaltet eine erste Fläche 21AS1 und eine zweite Fläche 21AS2 gegenüber der ersten Fläche 21AS1. Die Detektionsschicht 21B beinhaltet eine erste Fläche 21BS 1, die der ersten Fläche 21AS1 gegenüberliegt, und eine zweite Fläche 21BS2 gegenüber der ersten Fläche 21BS 1. Die Detektionsschicht 21A und die Detektionsschicht 21B sind parallel angeordnet. Die Isolierungsschicht 22 ist zwischen der Detektionsschicht 21A und der Detektionsschicht 21B vorgesehen. Die leitende Schicht 24A ist so vorgesehen, dass sie der ersten Fläche 21AS1 der Detektionsschicht 21A gegenüberliegt. Die leitende Schicht 24A ist parallel zur Detektionsschicht 21A angeordnet. Die leitende Schicht 24B ist so vorgesehen, dass sie der zweiten Fläche 21BS2 der Detektionsschicht 21B gegenüberliegt. Die leitende Schicht 24B ist parallel zur Detektionsschicht 21B angeordnet. Die Verformungsschicht 23A ist zwischen der Detektionsschicht 21A und der leitenden Schicht 24A vorgesehen. Die Verformungsschicht 23B ist zwischen der Detektionsschicht 21B und der leitenden Schicht 24B vorgesehen.
(Detektionsschicht)
Die Detektionsschicht 21A und die Detektionsschicht 21B sind kapazitive Detektionsschichten und insbesondere gegenseitig kapazitive Detektionsschichten. Die Detektionsschicht 21A weist Flexibilität auf. Die Detektionsschicht 21A ist in Richtung der Detektionsschicht 21B gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt. Die Detektionsschicht 21A beinhaltet eine Mehrzahl von Erfassungsabschnitten (erste Erfassungsabschnitte) SE21. Der Erfassungsabschnitt SE21 detektiert den Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus. Insbesondere detektiert der Erfassungsabschnitt SE21 eine Kapazität, die einem Abstand zwischen dem Erfassungsabschnitt SE21 und der leitenden Schicht 24A entspricht, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus.
Die Detektionsschicht 21B weist Flexibilität auf. Die Detektionsschicht 21B ist in Richtung der leitenden Schicht 24B gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt. Die Detektionsschicht 21B beinhaltet eine Mehrzahl von Erfassungsabschnitten (zweite Erfassungsabschnitte) SE22. Der Erfassungsabschnitt SE22 detektiert den Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus. Insbesondere detektiert der Erfassungsabschnitt SE22 eine Kapazität, die einem Abstand zwischen dem Erfassungsabschnitt SE22 und der leitenden Schicht 24B entspricht, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus.
Eine Anordnungsteilung P1 der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21, die in der Detektionsschicht 21A enthalten sind, ist die gleiche wie eine Anordnungsteilung P2 der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE22, die in der Detektionsschicht 21B enthalten sind. In einem Ausgangszustand, in dem keine Scherkraft anliegt, ist der Erfassungsabschnitt SE22 an einer Position vorgesehen, die dem Erfassungsabschnitt SE21 gegenüberliegt. Das heißt, in dem Ausgangszustand, in dem keine Scherkraft anliegt, überlappen die Erfassungsabschnitte SE22 und die Erfassungsabschnitte SE22 in einer Dickenrichtung des Kraftsensors 20A. Es ist jedoch ebenfalls möglich, eine Konfiguration anzunehmen, bei der der Erfassungsabschnitt SE22 in dem Ausgangszustand, in dem keine Scherkraft anliegt, nicht an der Position vorgesehen ist, die dem Erfassungsabschnitt SE21 gegenüberliegt.
Da die Detektionsschicht 21B die gleiche Konfiguration wie die Detektionsschicht 21A aufweist, wird nachstehend nur die Konfiguration der Detektionsschicht 21A beschrieben.
6 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für die Ausgestaltung der Detektionsschicht 21A darstellt. Die Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21 ist in einer Matrixform angeordnet. Der Erfassungsabschnitt SE21 weist zum Beispiel ein Quadratform auf. Jedoch ist eine Form des Erfassungsabschnitts SE21 nicht sonderlich eingeschränkt und kann eine Kreisform, eine Ellipsenform, eine Mehreckform, die keine Quadratform ist, oder dergleichen sein.
In 6 bezeichnen die Symbole X1 bis X10 Mittelpositionen der Erfassungsabschnitte SE21 in einer X-Achsenrichtung, und die Symbole Y1 bis Y10 bezeichnen Mittelpositionen der Erfassungsabschnitte SE21 in einer Y-Achsenrichtung.
Ein filmartiger Verbindungsabschnitt 21A1 erstreckt sich von einem Abschnitt des Umfangs der Detektionsschicht 21A. Eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen 21A2 zur Verbindung mit anderen Substraten ist an einer Spitze des Verbindungsabschnitts 21A1 vorgesehen.
Es wird bevorzugt, dass die Detektionsschicht 21A und der Verbindungsabschnitt 21A1 einstückig von einer flexiblen gedruckten Schaltung (Flexible Printed Circuit, FPC) ausgebildet sind. Die Detektionsschicht 21A und der Verbindungsabschnitt 21A1 sind auf diese Weise einstückig ausgebildet, wodurch die Anzahl von Teilen des Kraftsensors 20A verringert werden kann.
7 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für die Konfiguration der Detektionsschicht 21A darstellt. Die Detektionsschicht 21A beinhaltet ein Grundmaterial 31, die Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21, eine Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 32, eine Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 33, einen Deckfilm 34A, einen Deckfilm 34B, eine Haftschicht 35A und eine Haftschicht 35B.
Das Grundmaterial 31 beinhaltet eine erste Fläche 31S1 und eine zweite Fläche 31S2 gegenüber der ersten Fläche 31S1. Die Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21 und die Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 32 sind auf der ersten Fläche 31S1 des Grundmaterials 31 vorgesehen. Die Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 33 ist auf der zweiten Fläche 31S2 des Grundmaterials vorgesehen. Der Deckfilm 34A ist durch die Haftschicht 35A an die erste Fläche 31S 1 des Grundmaterials 31 geklebt, an der die Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21 und die Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 32 vorgesehen sind. Der Deckfilm 34B ist durch die Haftschicht 35B an die zweite Fläche 31S2 des Grundmaterials 31 geklebt, an der die Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 33 vorgesehen ist.
Das Grundmaterial 31 weist Flexibilität auf. Das Grundmaterial 31 weist eine Filmform auf. Das Grundmaterial 31A enthält ein Polymerharz. Beispiele für das Polymerharz können Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polycarbonat (PC), Acrylharz (PMMA), Polyimid (PI), Triacetylcellulose (TAC), Polyester, Polyamid (PA), Aramid, Polyethylen (PE), Polyacrylat, Polyethersulfon, Polysulfon, Polypropylen (PP), Diacetylcellulose, Polyvinylchlorid, Epoxidharz, Harnstoffharz, Urethanharz, Melaminharz, zyklisches Olefinpolymer (COP) und thermoplastisches Norbornenharz beinhalten, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Polymerharze beschränkt.
8 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Ausgestaltung des Erfassungsabschnitts SE21 darstellt. Der Erfassungsabschnitt SE21 ist aus einer Erfassungselektrode (einer Empfangselektrode (einer ersten Elektrode)) 36 und einer Impulselektrode (einer Übertragungselektrode (einer zweiten Elektrode)) 37 gestaltet. Die Erfassungselektrode 36 und die Impulselektrode 37 sind dazu ausgebildet, eine kapazitive Kopplung bilden zu können. Insbesondere weisen die Erfassungselektrode 36 und die Impulselektrode 37 eine kammartige Form auf und sind so angeordnet, dass die kammartigen Abschnitte miteinander in Eingriff stehen.
Die Erfassungselektroden 36, die in der X-Achsenrichtung einander benachbart sind, sind durch eine Verbindungsleitung 36A verbunden. Eine Hauptverdrahtung 37A ist in jeder Impulselektrode 37 vorgesehen, und eine Spitze der Hauptverdrahtung 37A ist über ein Durchgangsloch 37B mit der Routing-Verdrahtung 33 verbunden. Die Routing-Verdrahtung 33 verbindet die Impulselektroden 37, die in der Y-Achsenrichtung einander benachbart sind.
9 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine Anordnung der Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 32 und der Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 33 darstellt. Aus der Mehrzahl von Erfassungselektroden 36, die durch eine Mehrzahl von Verbindungsleitungen 36A verbunden sind, wird die Routing-Verdrahtung 32 aus der Erfassungselektrode 36 herausgeführt, die sich an einem Ende in der X-Achsenrichtung befindet. Die Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 32 wird zu einem Umfangsabschnitt der ersten Fläche 31S 1 des Grundmaterials 31 geleitet und ist durch die Verbindungsabschnitte 21A1 mit den Verbindungsanschlüssen 21A2 verbunden.
Die Detektionsschicht 21A beinhaltet ferner eine Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 38. Die Routing-Verdrahtung 38 ist mit einer Hauptverdrahtung 37A verbunden, die aus der an einem Ende in der Y-Achsenrichtung gelegenen Impulselektrode 37 aus der Mehrzahl von Impulselektroden 37 herausgeführt ist, die durch die Routing-Verdrahtung 33 verbunden sind. Die Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 38 wird zum Umfangsabschnitt der ersten Fläche 31S1 des Grundmaterials 31 zusammen mit der Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 32 geleitet und ist durch den Verbindungsabschnitt 21A1 mit den Verbindungsanschlüssen 21A2 verbunden.
Die Detektionsschicht 2 1A beinhaltet ferner eine Masseelektrode 39A und eine Masseelektrode 39B. Die Masseelektrode 39A und die Masseelektrode 39B sind mit einem Bezugspotential verbunden. Die Masseelektrode 39A und die Masseelektrode 39B erstrecken sich parallel zu der Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 32. Die Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 32 ist zwischen der Masseelektrode 39A und der Masseelektrode 39B vorgesehen. Die Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 32 ist zwischen der Masseelektrode 39A und der Masseelektrode 39B vorgesehen, was es ermöglicht, externes Rauschen (externes elektrisches Feld) zu unterdrücken, das in die Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen 32 eintritt. Daher ist es möglich, eine Abnahme der Detektionsgenauigkeit oder falsche Detektion des Kraftsensors 20A aufgrund des externen Rauschens zu unterdrücken.
(Isolierungsschicht)
Die Isolierungsschicht 22 isoliert die Detektionsschicht 21A von der Detektionsschicht 21B. Dies ermöglicht es, elektromagnetische Störungen zwischen der Detektionsschicht 2 1A und der Detektionsschicht 21B zu unterdrücken. Die Isolierungsschicht 22 ist dazu ausgebildet, in einer ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20A) wirkt, elastisch verformbar zu sein.
Die Isolierungsschicht 22 enthält vorzugsweise ein Gel. Die Isolierungsschicht 22 enthält das Gel, wodurch es für die Isolierungsschicht 22 schwierig wird, durch Druck eingedrückt zu werden, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, und es für die Isolierungsschicht 22 einfach wird, von der Scherkraft verformt zu werden, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S wirkt, wodurch eine wünschenswerte Eigenschaft für die Isolierungsschicht 22 erhalten wird. Das Gel ist zum Beispiel wenigstens ein Polymergel, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Silikongel, Urethangel, Akrylgel und Styrolgel besteht. Die Isolierungsschicht 22 kann von einem Grundmaterial (nicht dargestellt) getragen werden.
Ein Stauchhärte- (Compression-Load-Deflection, CLD-) Wert von 25 % der Isolierungsschicht 22 beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A. Wenn ein CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 22 das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A beträgt und Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, wird es einfach für die Verformungsschicht 23A, ausreichend eingedrückt zu werden, verglichen mit der Isolierungsschicht 22, was es ermöglicht, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE21 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 22 beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B. Wenn ein CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 22 das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B beträgt und Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, wird es einfach für die Verformungsschicht 23B, ausreichend eingedrückt zu werden, verglichen mit der Isolierungsschicht 22, was es ermöglicht, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE22 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 22 beträgt vorzugsweise 500 kPa oder weniger. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 22 500 kPa überschreitet, ist zu befürchten, dass die elastische Verformung in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20A) wirkt, schwierig wird. Daher ist zu befürchten, dass sich die Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 20A für die Scherkraft in der ebeneninternen Richtung verschlechtert.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 22, der Verformungsschicht 23A und der Verformungsschicht 23B werden nach JIS K 6254 gemessen.
Eine Dicke der Isolierungsschicht 22 beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 22 das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A beträgt und Scherkraft in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S wirkt, wird es einfach für die Isolierungsschicht 22, in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S ausreichend verformt zu werden, verglichen mit der Verformungsschicht 23A, was es ermöglicht, die Detektionsempfindlichkeit für Scherkraft weiter zu verbessern.
Die Dicke der Isolierungsschicht 22 beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 22 das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B beträgt und Scherkraft in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S wirkt, wird es einfach für die Isolierungsschicht 22, in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S ausreichend verformt zu werden, verglichen mit der Verformungsschicht 23B, was es ermöglicht, die Detektionsempfindlichkeit für Scherkraft weiter zu verbessern.
Die Dicke der Isolierungsschicht 22 beträgt vorzugsweise 10000 pm oder weniger und besser noch 4000 µm oder weniger. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 22 10000 pm überschreitet, ist zu befürchten, dass es schwierig wird, den Kraftsensor 20A auf eine elektronische Vorrichtung oder dergleichen aufzubringen.
Dicken der Isolierungsschicht 22, der Verformungsschicht 23A und der Verformungsschicht 23B werden wie folgt erhalten. Zuerst wird der Kraftsensor 20A unter Verwendung eines Verfahrens mit fokussiertem Ionenstrahl (Focused Ion Beam, FIB) oder dergleichen bearbeitet, so dass ein Querschnitt erzeugt wird, und ein Querschnittsbild wird mithilfe eines Rasterelektronenmikroskops (REM) aufgenommen. Als Nächstes werden mithilfe dieses Querschnittsbilds die Dicken der Isolierungsschicht 22, der Verformungsschicht 23A und der Verformungsschicht 23B gemessen.
Ein Grundgewicht der Isolierungsschicht 22 beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 22 das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A beträgt und Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, wird es einfach für die Verformungsschicht 23A, ausreichend eingedrückt zu werden, verglichen mit der Isolierungsschicht 22, was es ermöglicht, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE21 weiter zu verbessern.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 22 beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23B und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23B. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 22 das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23B beträgt und Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, wird es einfach für die Verformungsschicht 23B, ausreichend eingedrückt zu werden, verglichen mit der Isolierungsschicht 22, was es ermöglicht, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE22 weiter zu verbessern.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 22 beträgt vorzugsweise 1000 mg/cm² oder weniger. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 22 1000 mg/cm² überschreitet, ist zu befürchten, dass die elastische Verformung in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20A) wirkt, schwierig wird. Daher ist zu befürchten, dass sich die Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 20A für die Scherkraft in der ebeneninternen Richtung verschlechtert.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 22 wird wie folgt erhalten. Zuerst werden die leitende Schicht 24A, die Verformungsschicht 23A und die Detektionsschicht 21A vom Kraftsensor 20A abgelöst, so dass eine Fläche der Isolierungsschicht 22 freiliegt, und in diesem Zustand wird dann eine Masse M1 des Kraftsensors 20A gemessen. Als Nächstes wird die Isolierungsschicht 22 entfernt, indem sie zum Beispiel mit einem Lösungsmittel aufgelöst wird, und in diesem Zustand wird dann eine Masse M2 des Kraftsensors 20A gemessen. Schließlich wird das Grundgewicht der Verformungsschicht 23 anhand der Folgenden Gleichung erhalten. $\begin{array}{l} Das Grundgewicht [{mg/cm}^{2}] der Isolierungsschicht 22 = (Masse M 1 - Masse \\ M 2) / (Fl \ddot{a} cheninhalt S 1 der Isolierungsschicht 22) \end{array}$
Das Grundgewicht der Verformungsschicht 23A wird wie folgt erhalten. Zuerst wird die leitende Schicht 24A vom Kraftsensor 20A abgelöst, so dass eine Fläche der Verformungsschicht 23A freiliegt, und in diesem Zustand wird dann eine Masse M3 des Kraftsensors 20A gemessen. Als Nächstes wird die Verformungsschicht 23A entfernt, indem sie zum Beispiel mit einem Lösungsmittel aufgelöst wird, und in diesem Zustand wird dann eine Masse M4 des Kraftsensors 20A gemessen. Schließlich wird das Grundgewicht der Verformungsschicht 23A anhand der Folgenden Gleichung erhalten. $\begin{array}{l} Das Grundgewicht [{mg/cm}^{2}] der Verformungsschicht 23 A = (Masse M 3 - Masse \\ M 4) / (Fl \ddot{a} cheninhalt S 2 der Verformungsschicht 23 A) \end{array}$
Das Grundgewicht der Verformungsschicht 23B wird wie folgt erhalten. Zuerst wird die leitende Schicht 24B vom Kraftsensor 20A abgelöst, so dass eine Fläche der Verformungsschicht 23B freiliegt, und in diesem Zustand wird dann eine Masse M5 des Kraftsensors 20A gemessen. Als Nächstes wird die Verformungsschicht 23B entfernt, indem sie zum Beispiel mit einem Lösungsmittel aufgelöst wird, und in diesem Zustand wird dann eine Masse M6 des Kraftsensors 20A gemessen. Schließlich wird das Grundgewicht der Verformungsschicht 23B anhand der Folgenden Gleichung erhalten.
Das Grundgewicht [mg/cm²] der Verformungsschicht 23B = (Masse M5 - Masse M6)/(Flächeninhalt S3 der Verformungsschicht 23B)
(Leitende Schicht)
Die leitende Schicht 24A weist wenigstens eins von Biegsamkeit und Streckbarkeit auf. Die leitende Schicht 24A ist in Richtung der Detektionsschicht 21A gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt. Die leitende Schicht 24B kann wenigstens eins von Biegsamkeit und Streckbarkeit aufweisen oder nicht, es wird jedoch bevorzugt, die Biegsamkeit aufzuweisen, so dass der Kraftsensor 20A auf einer gekrümmten Fläche angebracht werden kann.
Die Detektionsschicht 24A beinhaltet eine erste Fläche 24AS1 und eine zweite Fläche 24AS2 gegenüber der ersten Fläche 24AS1. Die zweite Fläche 24AS2 liegt der ersten Fläche 21AS1 der Detektionsschicht 2 1A gegenüber. Die Detektionsschicht 24B beinhaltet eine erste Fläche 24BS1 und eine zweite Fläche 24BS2 gegenüber der ersten Fläche 24BS1. Die erste Fläche 24BS1 liegt der zweiten Fläche 21BS2 der Detektionsschicht 21B gegenüber.
Ein Elastizitätsmodul der leitenden Schicht 24A beträgt vorzugsweise 10 MPa oder weniger. Wenn der Elastizitätsmodul der leitenden Schicht 24A 10 MPa oder weniger beträgt, wird die Biegsamkeit der leitenden Schicht 24A verbessert, und wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, wird der Druck einfach auf die Detektionsschicht 21B übertragen und die Detektionsschicht 21B wird einfach verformt. Daher ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE22 zu verbessern. Der Elastizitätsmodul wird nach JIS K 7161 gemessen.
Die leitende Schicht 24A und die leitende Schicht 24B sind sogenannte Masseelektroden und mit dem Bezugspotential verbunden. Beispiele für die Form der leitenden Schicht 24A und der leitenden Schicht 24B beinhalten eine Dünnfilmform, eine Folienform und eine gitterformähnliche, jedoch ist die Form nicht auf diese Formen beschränkt. Jede der leitenden Schichten 24A und 24B können von einem Grundmaterial (nicht dargestellt) getragen werden.
Die leitenden Schichten 24A und 24B können elektrische Leitfähigkeit aufweisen und ist zum Beispiel eine anorganische leitende Schicht, die ein anorganisches leitendes Material enthält, eine organische leitende Schicht, die ein organisches leitendes Material enthält, oder eine organisch-anorganische leitende Schicht, die sowohl ein anorganisches leitendes Material als auch ein organisches leitendes Material enthält. Das anorganische leitende Material und das organische leitende Material können Partikel sein. Die leitenden Schichten 24A, 24B können leitende Stoffe sein.
Beispiele für das anorganische leitende Material beinhalten ein Metall und ein Metalloxid. Hier ist das Metall so definiert, dass es ein Halbmetall beinhaltet. Beispiele für das Metall beinhalten Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Platin, Palladium, Nickel, Zinn, Kobalt, Rhodium, Iridium, Eisen, Ruthenium, Osmium, Mangan, Molybdän, Wolfram, Niob, Tantal, Titan, Wismut, Antimon oder Blei und eine Legierung, die zwei oder mehr dieser Metalle enthält, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Metalle beschränkt. Konkrete Beispiele für die Legierung können rostfreien Stahl beinhalten, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Beispiele für das Metalloxid können Indium-Zinn-Oxid (ITO), Zinkoxid, Indiumoxid, Zinnoxid mit Antimonzusatz, Zinnoxid mit Fluorzusatz, Zinkoxid mit Aluminiumzusatz, Zinkoxid mit Galliumzusatz, Zinkoxid mit Siliziumzusatz, Zinkoxid-Zinnoxid, Indiumoxid-Zinnoxid und Zinkoxid-Indiumoxid-Magnesiumoxid beinhalten, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Metalloxide beschränkt.
Beispiele für das organische leitende Material beinhalten ein Kohlenstoffmaterial und ein leitendes Polymer. Beispiele für das Kohlenstoffmaterial können Ruß, Kohlenstofffaser, Fulleren, Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Kohlenstoff-Mikrospule und Nanohorn beinhalten, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Kohlenstoffmaterialien beschränkt. Als das leitende Polymer können beispielsweise substituiertes oder unsubstituiertes Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen oder dergleichen verwendet werden, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese leitenden Polymere beschränkt.
Die leitenden Schichten 24A und 24B können Dünnfilme sein, die entweder in einem Trocken- oder Nassverfahren hergestellt sind. Als das Trockenverfahren kann zum Beispiel ein Sputter-Verfahren oder ein Gasphasenabscheidungsverfahren verwendet werden, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht sonderlich darauf beschränkt.
Die leitenden Schichten 24A und 24B sind auf beiden Flächen des Kraftsensors 20A vorgesehen, was es ermöglicht, externes Rauschen (externes elektrisches Feld) zu unterdrücken, das in den Kraftsensor 20A von beiden Hauptflächen des Kraftsensors 20A eintritt. Daher ist es möglich, eine Abnahme der Detektionsgenauigkeit oder falsche Detektion des Kraftsensors 20A aufgrund von externem Rauschen zu unterdrücken.
(Verformungsschicht)
Die Verformungsschicht 23A isoliert die Detektionsschicht 21A von der leitenden Schicht 24A, so dass die Detektionsschicht 21A und die leitende Schicht 24A parallel sind. Es ist möglich, die Empfindlichkeit und den Dynamikbereich des Erfassungsabschnitts SE21 je nach der Dicke der Verformungsschicht 23A einzustellen. Die Verformungsschicht 23A ist dazu ausgebildet, je nach dem Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, das heißt, dem Druck, der in der Dickenrichtung des Kraftsensors 20A wirkt, elastisch verformbar zu sein. Die Verformungsschicht 23A kann von einem Grundmaterial (nicht dargestellt) getragen werden.
Die Verformungsschicht 23B isoliert die Detektionsschicht 21B von der leitenden Schicht 24B, so dass die Detektionsschicht 21B und die leitende Schicht 24B parallel sind. Es ist möglich, die Empfindlichkeit und den Dynamikbereich des Erfassungsabschnitts SE22 je nach der Dicke der Verformungsschicht 23B einzustellen. Die Verformungsschicht 23B ist dazu ausgebildet, je nach dem Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, das heißt, dem Druck, der in der Dickenrichtung des Kraftsensors 20A wirkt, elastisch verformbar zu sein. Die Verformungsschicht 23A kann von einem Grundmaterial (nicht dargestellt) getragen werden.
CLD-Werte von 25 % der Verformungsschicht 23A und der Verformungsschicht 23B können die gleichen oder im Wesentlichen die gleichen sein. Die Verformungsschichten 23A und 23B enthalten zum Beispiel geschäumtes Harz oder isolierendes Elastomer. Das geschäumte Harz ist ein sogenannter Schwamm und ist zum Beispiel wenigstens eins von geschäumtem Polyurethan (Polyurethanschaum), geschäumtem Polyethylen (Polyethylenschaum), geschäumtem Polyolefin (Polyolefinschaum), geschäumtem Acryl (Acrylschaum), Moosgummi und dergleichen. Das isolierende Elastomer ist zum Beispiel wenigstens eins von Silikon-Elastomer, Acryl-Elastomer, Urethan-Elastomer, Styrol-Elastomer und dergleichen.
(Haftschicht)
Die Haftschicht ist aus einem isolierenden Haftmittel oder einem doppelseitigen Klebefilm gestaltet. Als das Haftmittel kann zum Beispiel wenigstens eins von einem Acrylhaftmittel, Silikonhaftmittel und Urethanhaftmittel verwendet werden. In der vorliegenden Offenbarung ist druckempfindliche Haftung als eine Art von Haftung definiert. Gemäß dieser Definition wird eine druckempfindliche Haftschicht als eine Art von Haftschicht angesehen.
[Betrieb des Kraftsensors]
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Druckdetektion)
10 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors 20A zum Zeitpunkt der Detektion von Druck darstellt. Wenn die Erfassungsfläche 20S von einem Objekt 41 gedrückt wird und Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, wird die leitende Schicht 24A um eine Stelle herum, an der der Druck wirkt, in Richtung der Detektionsschicht 21A gebogen, um einen Abschnitt der Verformungsschicht 23A einzudrücken. Dementsprechend nähern sich die leitende Schicht 24A und die Detektionsschicht 2 1A teilweise einander an. Infolgedessen fließen einige der elektrischen Kraftlinien der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21, die in einem Abschnitt der Detektionsschicht 21A enthalten sind, die sich der leitenden Schicht 24A angenähert hat (das heißt einige der elektrischen Kraftlinien zwischen der Erfassungselektrode 36 und der Impulselektrode 37) in die leitende Schicht 24A, und eine Kapazität der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21 ändert sich.
Ferner wirkt der Druck auf die erste Fläche 21AS1 der Detektionsschicht 21A aufgrund des Abschnitts der Verformungsschicht 23A, der wie oben beschrieben eingedrückt wird, und die Detektionsschicht 21A, die Isolierungsschicht 22 und die Detektionsschicht 21B werden um die Stelle herum, an der der Druck wirkt, in Richtung der leitenden Schicht 24B gebogen. Dementsprechend nähern sich die Detektionsschicht 21B und die leitende Schicht 24B teilweise einander an. Infolgedessen fließen einige der elektrischen Kraftlinien der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE22, die in einem Abschnitt der Detektionsschicht 21B enthalten sind, die sich der leitenden Schicht 24B angenähert hat (das heißt einige der elektrischen Kraftlinien zwischen der Erfassungselektrode 36 und der Impulselektrode 37) in die leitende Schicht 24B, und eine Kapazität der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE22 ändert sich.
Der Sensor-IC 4A tastet die Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21, die in der Detektionsschicht 21A enthalten sind, der Reihe nach ab, um die Ausgangssignalverteilung, das heißt die Kapazitätsverteilung aus der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21 zu erfassen. Der Sensor-IC 4A tastet die Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE22, die in der Detektionsschicht 21B enthalten sind, der Reihe nach ab, um die Ausgangssignalverteilung, das heißt die Kapazitätsverteilung aus der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21 zu erfassen. Der Sensor-IC 4A gibt die erfasste Ausgangssignalverteilung an die Steuereinheit 3 aus.
Die Steuereinheit 3 berechnet eine Stärke des Drucks und eine Position, an der der Druck wirkt, anhand der Ausgangssignalverteilung, die von der Detektionsschicht 21A über den Sensor-IC 4A empfangen wird. Der Grund, weshalb die Stärke des Drucks und die Position, an der der Druck wirkt, anhand der Ausgangssignalverteilung von der Detektionsschicht 21A berechnet werden, ist, dass die Detektionsschicht 21A näher an der Erfassungsfläche 20S gelegen ist als die Detektionsschicht 21B und hohe Detektionsempfindlichkeit aufweist. Jedoch kann die Steuereinheit 3 die Stärke des Drucks und die Position, an der der Druck wirkt, anhand der Ausgangssignalverteilung berechnen, die von der Detektionsschicht 21B über den Sensor-IC 4A empfangen wird, und die Stärke des Drucks und die Position, an der der Druck wirkt, anhand der Ausgangssignalverteilungen berechnen, die von der Detektionsschicht 21A und der Detektionsschicht 21B über den Sensor-IC 4A empfangen werden.
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Scherkraftdetektion)
11 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors 20A zum Zeitpunkt der Detektion von Scherkraft darstellt. Wenn sich das Objekt 41 in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S bewegt und Scherkraft auf den Kraftsensor 20A wirkt, wird die Isolierungsschicht 22 in der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20A elastisch verformt, und relative Positionen der Detektionsschicht 21A und der Detektionsschicht 21B in der ebeneninternen Richtung (X- und Y-Richtung) des Kraftsensors 20A sind verschoben. Das heißt, relative Positionen der Erfassungsabschnitte SE21 und SE22 in der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20A sind verschoben. Dementsprechend sind die Schwerpunktposition der Ausgangssignalverteilung (eine Kapazitätsverteilung) der Detektionsschicht 21A und die Schwerpunktposition der Ausgangssignalverteilung (eine Kapazitätsverteilung) der Detektionsschicht 21B in der ebeneninternen Richtung (X- und Y-Richtung) des Kraftsensors 20A verschoben. Um die Scherkraft zu detektieren, muss durch das Objekt 41 Druck auf die Erfassungsfläche 20S ausgeübt werden, aber die Verformung jeder Schicht des Kraftsensors 20A aufgrund dieses Drucks ist in 11 weggelassen.
12 ist ein Graph, der ein Beispiel für eine Ausgangssignalverteilung DB1 der Detektionsschicht 2 1A und eine Ausgangssignalverteilung DB2 der Detektionsschicht 21B in einem Zustand darstellt, in dem nur Druck auf den Kraftsensor 20A wirkt. Die Ausgangssignalverteilung DB 1 und die Ausgangssignalverteilung DB2 entsprechen der Kapazitätsverteilung (Druckverteilung). In einem Zustand, in dem nur Druck auf den Kraftsensor 20A wirkt, stimmen Schwerpunktpositionen der Ausgangssignalverteilung DB 1 der Detektionsschicht 2 1A und der Ausgangssignalverteilung DB2 der Detektionsschicht 21B überein.
13 ist ein Graph, der ein Beispiel für die Ausgangssignalverteilung DB1 der Detektionsschicht 2 1A und die Ausgangssignalverteilung DB2 der Detektionsschicht 21B in einem Zustand darstellt, in dem Scherkraft auf den Kraftsensor 20A wirkt. In dem Zustand, in dem die Scherkraft auf den Kraftsensor 20A wirkt, sind die Schwerpunktpositionen der Ausgangssignalverteilung DB 1 der Detektionsschicht 2 1A und der Ausgangssignalverteilung DB2 der Detektionsschicht 21B verschoben.
Die Steuereinheit 3 berechnet eine triaxiale Kraft anhand der Ausgangssignalverteilung der Detektionsschicht 2 1A und der Ausgangssignalverteilung der Detektionsschicht 21B, die vom Sensor-IC 4A ausgegeben werden. Insbesondere berechnet die Steuereinheit 3 die Schwerpunktposition des Drucks in der Detektionsschicht 21A aus der Ausgangssignalverteilung DB 1 der Detektionsschicht 2 1A und berechnet die Schwerpunktposition des Drucks in der Detektionsschicht 21B aus der Ausgangssignalverteilung DB2 der Detektionsschicht 21B. Die Steuereinheit 3 berechnet eine Stärke und Richtung der Scherkraft aus einer Differenz zwischen der Schwerpunktposition des Drucks der Detektionsschicht 21A und der Schwerpunktposition des Drucks in der Detektionsschicht 21B.
Die Steuereinheit 3 berechnet den Positionsverschiebungsbetrag des vom Endeffektor gegriffenen Werkstücks anhand der Ausgangssignalverteilung der Detektionsschicht 2 1A und der Ausgangssignalverteilung der Detektionsschicht 21B, die vom Sensor-IC 4A ausgegeben werden. Insbesondere berechnet die Steuereinheit 3 einen Positionsverschiebungsbetrag des vom Endeffektor gegriffenen Werkstücks aus der Differenz zwischen der Schwerpunktposition des Drucks in der Detektionsschicht 2 1A und der Schwerpunktposition des Drucks in der Detektionsschicht 21B.
[Konfiguration des Positionssensors]
Da der Positionssensor 124B die gleiche Konfiguration wie der Positionssensor 124A aufweist, wird die Konfiguration des Positionssensors 124A nachstehend beschrieben.
Der Positionssensor 124A ist dazu ausgebildet, die Position des Kontaktbereichs 122AS im Raum detektieren zu können. Der Positionssensor 124A ist vorzugsweise an einer anderen Stelle als ein Detektionsabschnitt des Kraftsensors 20A vorgesehen.
14 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIV-XIV in 6. Wie in den 6 und 14 dargestellt, beinhaltet die flexible gedruckte Schaltung eine Detektionsschicht 21A, einen Verbindungsabschnitt 21A1, einen hervorstehenden Abschnitt 21A3 und einen Positionssensor 124A.
Der hervorstehende Abschnitt 21A3 ist eine Stütze zum Stützen des Positionssensors 124A. Der hervorstehende Abschnitt 21A3 steht vom Verbindungsabschnitt 21A1 hervor. Der hervorstehende Abschnitt 21A3 weist eine filmartige Form wie der Verbindungsabschnitt 21A1 auf. Eine Elektrode (nicht dargestellt) zur Anbringung des Positionssensors 124A ist auf einer Hauptfläche des hervorstehenden Abschnitts 21A3 vorgesehen.
Der Positionssensor 124A detektiert die Position des Kontaktbereichs 122AS und gibt über den Sensor-IC 4A ein Erfassungsergebnis an die Steuereinheit 3 aus. Dementsprechend kann die Steuereinheit 3 Positionsinformationen des Kraftsensors 20A zusammen mit der Druckverteilung vom Kraftsensor 20A empfangen. Daher kann die Steuereinheit 3 die Position des Kontaktbereichs 122AS im dreidimensionalen Raum und die Druckverteilung und Scherkraft, die auf den Kontaktbereich 122AS an der Position ausgeübt werden, anhand der Druckverteilung und Positionsinformationen, die vom Kraftsensor 20A und dem Positionssensor 124A über den Sensor-IC 4A empfangen werden, detektieren.
Der Positionssensor 124A ist auf einer Hauptfläche des hervorstehenden Abschnitts 21A3 vorgesehen. Der Positionssensor 124A ist auf einer Elektrode, die auf der einen Hauptfläche des hervorstehenden Abschnitts 21A3 vorgesehen ist, zum Beispiel über Lot 126 angebracht. 14 stellt ein Beispiel dar, bei dem das Lot 126 eine Lotkugel ist. Die Elektroden und die Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen 21A2 sind durch Verdrahtungen (nicht dargestellt) verbunden.
[Betrieb des Robotersystems]
Ein Vorgang zum Biegen eines Materials (zum Beispiel Karton) 101 einer Box als ein Werkstück wird als ein Beispiel für den Betrieb des Robotersystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 15A, 15B, 15C, und 16 beschrieben. Hier wird ein Fall beschrieben, bei dem das Material 101 von einer Arbeitsposition eines vorangehenden Prozesses durch eine Fördereinrichtung wie etwa ein Gurtförderer zu einer Arbeitsposition eines Biegeprozesses gefördert wird und von der Arbeitsposition des Biegeprozesses zu einer Arbeitsposition des nächsten Prozesses gefördert wird, nachdem die Biegearbeit abgeschlossen ist. Eine rillenförmige vorgezogene Linie 101A kann auf dem Material 101 ausgebildet sein, wie in 15A dargestellt. Die vorgezogene Linie 101A soll das Biegen des Materials 101 an der vorgegebenen Position erleichtern.
Zuerst steuert die Steuereinheit 3 in Schritt S11, wenn das Material 101 von der Fördereinrichtung wie etwa dem Gurtförderer gefördert ist und an der vorgegebenen Position gestoppt ist, die Kamera 13 so, dass sie das Material 101 mithilfe der Kamera 13 fotografiert, und erfasst Positionsinformationen des Materials 101 aus einem Bild, das durch Fotografieren des Materials 101 erhalten wurde.
Als Nächstes steuert die Steuereinheit 3 in Schritt S12 die Antriebseinheiten 114A, 114B, 114C und 114D anhand der Positionsinformationen, die in Schritt S11 erfasst wurden, um den Roboterarm 11 und die Roboterhand 12 in Ausgangspositionen zu bewegen. In diesem Fall steuert die Steuereinheit 3 die Antriebseinheiten 125A und 125B, um die Fingerabschnitte 120A und 120A zu öffnen. Als Nächstes steuert die Steuereinheit 3 die Antriebseinheit 14B, um die Schablone 14A in eine vorgegebene Position (insbesondere eine Position über der vorgezogenen Linie 101A des Materials 101) zu bewegen.
Als Nächstes steuert die Steuereinheit 3 in Schritt S13 die Antriebseinheiten 125A und 125B, um die Fingerabschnitte 120A und 120B in die Ausgangspositionen zu bewegen, wie in 15A dargestellt. Als Nächstes steuert die Steuereinheit 3 in Schritt S14 die Antriebseinheiten 125A und 125B, um die Fingerabschnitte 120A und 120B in Richtung des Materials 101 zu bewegen, wie in 15B dargestellt.
Als Nächstes erfasst in Schritt S15 die Steuereinheit 3 die Druckverteilung des Positionssensors 124A über den Sensor-IC 4A und bestimmt, ob der Maximalwert der Druckverteilung den ersten Schwellenwert überschreitet oder nicht (siehe Bereich R1 in 4A). Als Nächstes erfasst in Schritt S15, die Steuereinheit 3 die Druckverteilung des Positionssensors 124B über den Sensor-IC 4B und bestimmt, ob der Maximalwert der Druckverteilung den ersten Schwellenwert überschreitet oder nicht (siehe Bereich R1 in 4A).
Wenn eine Bestimmung in Schritt S15 vorgenommen ist, dass der Maximalwert der Druckverteilung des Positionssensors 124A den ersten Schwellenwert überschreitet, stoppt die Steuereinheit 3 in Schritt S16 die Bewegung des Fingerabschnitts 120A. Wenn andererseits in Schritt S15 eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der Maximalwert der Druckverteilung des Positionssensors 124A den ersten Schwellenwert nicht überschreitet, führt die Steuereinheit 3 die Verarbeitung zurück zu Schritt S14. Dementsprechend wird die Bewegung des Fingerabschnitts 120A in Richtung des Materials 101 fortgesetzt.
Wenn eine Bestimmung in Schritt S15 vorgenommen ist, dass der Maximalwert der Druckverteilung des Positionssensors 124A den zweiten Schwellenwert überschreitet, stoppt die Steuereinheit 3 in Schritt S16 die Bewegung des Fingerabschnitts 120B. Wenn andererseits in Schritt S15 eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der Maximalwert der Druckverteilung des Positionssensors 124A den ersten Schwellenwert nicht überschreitet, führt die Steuereinheit 3 die Verarbeitung zurück zu Schritt S14. Dementsprechend wird die Bewegung des Fingerabschnitts 120B in Richtung des Materials 101 fortgesetzt.
Als Nächstes erfasst die Steuereinheit 3 in Schritt S17 Positionsinformationen (vorgegebene Positionsinformationen der Kontaktbereiche 122AS und 122BS) von den Positionssensoren 124A und 124B über die Sensor-ICs 4A und 4B und führt einen Abgleich mit den Positionsinformationen, die in der Speicherungseinrichtung 3A gespeichert sind (Positionsinformationen der Kontaktbereiche 122AS und 122BS), durch. Wenn die Positionsinformationen beider Kontaktbereiche 122AS und 122BS in Schritt S17 abgeglichen sind, geht die Steuereinheit 3 weiter zur Verarbeitung von Schritt S18. Wenn andererseits die Positionsinformationen eines oder beider der Kontaktbereiche 122AS und 122BS in Schritt S17 nicht abgeglichen werden können, führt die Steuereinheit 3 die Verarbeitung zurück zu Schritt S12. Dementsprechend werden der Roboterarm 11 und die Roboterhand 12 in Ausgangspositionen zurückgeführt, und die Bewegung des Fingerabschnitts 120B in Richtung des Materials 101 wird erneut durchgeführt (siehe einen Bereich R3 in 4B).
Als Nächstes steuert die Steuereinheit 3 in Schritt S18 den Gelenkroboter 10, um die Arbeit zum Biegen des Materials 101 durchzuführen, wie in 15C dargestellt.
Einzelheiten zur Arbeit zum Biegen des Materials 101 (Schritt S18) werden unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
Zuerst steuert die Steuereinheit 3 in Schritt S21 die Antriebseinheit 125B, um den Fingerabschnitt 120B zu bewegen, wobei das Material 101 gebogen wird, wie in 15C dargestellt.
Als Nächstes erfasst in Schritt S22 die Steuereinheit 3 die Druckverteilung vom Kraftsensor 20B über den Sensor-IC 4B und bestimmt, ob der Maximalwert der Druckverteilung den dritten Schwellenwert überschreitet oder nicht (siehe Bereich R2 in 4A). Wenn in Schritt S22 eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der Maximalwert der Druckverteilung den dritten Schwellenwert überschreitet, geht die Steuereinheit 3 weiter zur Verarbeitung von Schritt S23. Wenn andererseits in Schritt S22 die Steuereinheit 3 bestimmt, dass der Maximalwert der Druckverteilung den dritten Schwellenwert nicht überschreitet, führt die Steuereinheit 3 die Verarbeitung zurück zu Schritt S21. Dementsprechend wird die Arbeit zum Biegen des Materials 101 fortgesetzt.
Als Nächstes erfasst in Schritt S23 die Steuereinheit 3 die Druckverteilung vom Kraftsensor 20B über den Sensor-IC 4B und bestimmt, ob der Maximalwert der Druckverteilung den zweiten Schwellenwert überschreitet oder nicht (siehe Bereich R4 in 4B). Wenn in Schritt S23 die Steuereinheit 3 bestimmt, dass der Maximalwert der Druckverteilung den zweiten Schwellenwert nicht überschreitet, geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S24. Wenn andererseits die Steuereinheit 3 in Schritt S23 bestimmt, dass der Maximalwert der Druckverteilung den zweiten Schwellenwert überschreitet, stoppt die Steuereinheit 3 die Arbeit zum Biegen des Materials 101 in Schritt S25, und dann benachrichtigt die Benachrichtigungseinheit 5 den Arbeiter in Schritt S26 über das Auftreten der Anomalie.
Als Nächstes erfasst die Steuereinheit 3 in Schritt S24 Positionsinformationen vom Positionssensor 124B über den Sensor-IC 4B und führt einen Abgleich mit den Positionsinformationen (den Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122BS) durch, die in der Speicherungseinrichtung 3A gespeichert sind. Wenn die Positionsinformationen in Schritt S24 abgeglichen sind, steuert die Steuereinheit 3 die Antriebseinheit 125B, um die Bewegung des Fingerabschnitts 120B zu stoppen, wodurch die Arbeit zum Biegen des Materials 101 in Schritt S27 gestoppt wird. Wenn andererseits die Positionsinformationen in Schritt S24 nicht abgeglichen werden können, führt die Steuereinheit 3 die Verarbeitung zurück zu Schritt S21. Dementsprechend wird die Arbeit zum Biegen des Materials 101 fortgesetzt.
[Auswirkungen]
Im Robotersystem gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet die Roboterhand 12 den Fingerabschnitt 120A und den Fingerabschnitt 120B. Der Fingerabschnitt 120A beinhaltet den Kraftsensor (ersten Sensor) 20A, der dazu ausgebildet ist, die Druckverteilung des Kontaktbereichs 122AS detektieren zu können, der mit dem Werkstück in Kontakt kommt, und den Positionssensor (zweiten Sensor) 124A, der dazu ausgebildet ist, die Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122AS detektieren zu können. Der Fingerabschnitt 120B beinhaltet den Kraftsensor (ersten Sensor) 20B, der dazu ausgebildet ist, die Druckverteilung des Kontaktbereichs 122BS detektieren zu können, der mit dem Werkstück in Kontakt kommt, und den Positionssensor (zweiten Sensor) 124B, der dazu ausgebildet ist, die Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122BS detektieren zu können. Dementsprechend kann die Steuereinheit 3 anhand der Druckverteilung, die vom Kraftsensor 20A detektiert wird, und der Positionsinformationen, die vom Positionssensor 124A detektiert werden, bestimmen, ob der vorgegebene Druck in jedem Vorgang bei der Arbeit auf den Kontaktbereich 122AS des Fingerabschnitts 120A an der vorgegebenen Position wirkt oder nicht. In ähnlicher Weise kann die Steuereinheit 3 anhand der Druckverteilung, die vom Kraftsensor 20B detektiert wird, und der Positionsinformationen, die vom Positionssensor 124B detektiert werden, bestimmen, ob der vorgegebene Druck in jedem Vorgang bei der Arbeit auf den Kontaktbereich 122BS des Fingerabschnitts 120B an der vorgegebenen Position wirkt oder nicht. Daher ist es möglich, präzise Arbeit (zum Beispiel Arbeit zum Zusammenbau einer Box oder dergleichen) durchzuführen, selbst wenn ein Aktuator, der geeignet ist, präzise Positionssteuerung für jeden der Fingerabschnitte 120A und 120B durchzuführen, nicht montiert ist.
Die Kraftsensoren 20A und 20B können eine dreiachsige Kraftverteilung mit einer als Ganzes einfachen und platzsparenden Konfiguration detektieren. Ferner ist es möglich, die dreiachsige Kraftverteilung an einer beliebigen Position im effektiven Bereich der Erfassungsfläche 20S zu detektieren.
<2 Zweite Ausführungsform>
[Konfiguration des Kraftsensors]
18 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines in einer Roboterhand 12 enthaltenen Kraftsensors 40 gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. Die Roboterhand 12 gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet einen Kraftsensor 40, der in 18 dargestellt ist, anstelle des Kraftsensors 20A (siehe 5), und beinhaltet einen Kraftsensor 40, der in 18 dargestellt ist, anstelle des Kraftsensors 20B.
Der Kraftsensor 40 unterscheidet sich darin vom Kraftsensor 20 gemäß der ersten Ausführungsform, dass eine Isolierungsschicht 25 mit einer laminierten Struktur anstelle der Isolierungsschicht 22 (siehe 5) enthalten ist. Ferner sind in der zweiten Ausführungsform die gleichen Stellen wie die erste Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Beschreibung wird weggelassen.
(Isolierungsschicht)
Die Isolierungsschicht 25 beinhaltet eine leitende Schicht (eine dritte leitende Schicht) 24C, eine Isolierungsschicht (eine erste Isolierungsschicht) 25A und eine Isolierungsschicht (eine zweite Isolierungsschicht) 25B. Die leitende Schicht 24C ist zwischen der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B vorgesehen. Die Isolierungsschicht 25A ist zwischen der Detektionsschicht 2 1A und der leitenden Schicht 24C vorgesehen, um die Detektionsschicht 2 1A von der leitenden Schicht 24C zu isolieren. Die Isolierungsschicht 25B ist zwischen der Detektionsschicht 21B und der leitenden Schicht 24C vorgesehen, um die Detektionsschicht 21B von der leitenden Schicht 24C zu isolieren. Die Isolierungsschicht 25A und die Isolierungsschicht 25B sind dazu ausgebildet, in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund von Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20) wirkt, elastisch verformbar zu sein.
Ein Material der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B ist das gleiche wie jenes der Isolierungsschicht 22 in der ersten Ausführungsform.
Ein CLD-Wert von 25 % jeder der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A. Wenn der CLD-Wert von 25 % jeder der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE21 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % jeder der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B. Wenn der CLD-Wert von 25 % jeder der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE22 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % jeder der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B beträgt vorzugsweise 500 kPa oder weniger. Wenn der CLD-Wert von 25 % jeder der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B 500 kPa überschreitet, ist zu befürchten, dass die elastische Verformung in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 40) wirkt, schwierig wird. Daher ist zu befürchten, dass sich die Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 40 für die Scherkraft in der ebeneninternen Richtung verschlechtert.
Der CLD-Wert von 25 % jeder der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B wird nach JIS K 6254 gemessen.
Eine Gesamtdicke der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A. Wenn die Gesamtdicke der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A beträgt, ist es möglich, die Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit weiter zu verbessern.
Die Gesamtdicke der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B. Wenn die Gesamtdicke der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B beträgt, ist es möglich, die Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit weiter zu verbessern.
Die Gesamtdicke der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B beträgt vorzugsweise 10000 pm oder weniger und besser noch 4000 µm oder weniger. Wenn die Gesamtdicke der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B 10000 pm überschreitet, ist zu befürchten, dass es schwierig wird, den Kraftsensor 40 auf eine elektronische Vorrichtung oder dergleichen aufzubringen.
Dicken der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B werden wie bei dem Verfahren zur Messung der Dicke der Isolierungsschicht 22 in der ersten Ausführungsform erhalten.
Ein Gesamtgrundgewicht der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23B. Wenn das Gesamtgrundgewicht der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE21 weiter zu verbessern.
Das Gesamtgrundgewicht der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23B und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23B. Wenn das Gesamtgrundgewicht der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23B beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE22 weiter zu verbessern.
Das Gesamtgrundgewicht der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B beträgt vorzugsweise 1000 mg/cm² oder weniger. Wenn das Gesamtgrundgewicht der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B 1000 mg/cm² überschreitet, ist zu befürchten, dass die elastische Verformung in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 40) wirkt, schwierig wird. Daher ist zu befürchten, dass sich die Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 40 für die Scherkraft in der ebeneninternen Richtung verschlechtert.
Die Grundgewichte der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B werden wie bei einem Verfahren zur Messung des Grundgewichts der Isolierungsschicht 22 in der ersten Ausführungsform erhalten.
(Leitende Schicht)
Die leitende Schicht 24C ist zwischen der Isolierungsschicht 25A und der Isolierungsschicht 25B vorgesehen, wie oben beschrieben, um elektromagnetische Störung zwischen der Detektionsschicht 2 1A und der Detektionsschicht 21B zu unterdrücken. Die leitende Schicht 24C weist wenigstens eins von Biegsamkeit und Streckbarkeit auf. Die leitende Schicht 24C ist in Richtung der Detektionsschicht 21B gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt. Eine Form und ein Material der leitenden Schicht 24C sind die gleichen wie jene der leitenden Schicht 24A in der ersten Ausführungsform.
[Betrieb des Kraftsensors]
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Druckdetektion)
19 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors 40 zum Zeitpunkt der Detektion von Druck darstellt. Der Betrieb des Kraftsensors 40 zum Zeitpunkt der Detektion von Druck ist der gleiche wie der Betrieb des Kraftsensors 20 zum Zeitpunkt der Detektion von Druck in der ersten Ausführungsform, außer bei den folgenden Punkten. Wenn die Erfassungsfläche 20S vom Objekt 41 gedrückt wird und durch einen Abschnitt der eingedrückten Verformungsschicht 23A Druck auf die erste Fläche 21AS1 der Detektionsschicht 21A ausgeübt wird, werden die Detektionsschicht 21A, die Isolierungsschicht 25 und die Detektionsschicht 21B um die Stelle herum, an der der Druck wirkt, in Richtung der leitenden Schicht 24B gebogen.
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Scherkraftdetektion)
20 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für den Betrieb des Kraftsensors 40 zum Zeitpunkt der Detektion von Scherkraft darstellt. Der Betrieb des Kraftsensors 40 zum Zeitpunkt der Detektion von Scherkraft ist der gleiche wie der Betrieb des Kraftsensors 40 zum Zeitpunkt der Detektion von Druck in der ersten Ausführungsform, außer bei den folgenden Punkten. Wenn Scherkraft auf den Kraftsensor 20 wirkt, werden die Isolierungsschicht 25A und die Isolierungsschicht 25B in der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20 elastisch verformt, und relative Positionen der Detektionsschicht 2 1A und der Detektionsschicht 21B in der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20 sind verschoben.
[Auswirkungen]
Der Kraftsensor 40 gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet ferner die leitende Schicht 24C zwischen der Detektionsschicht 21A und der Detektionsschicht 21B. Dies ermöglicht es, elektromagnetische Störungen zwischen der Detektionsschicht 2 1A und der Detektionsschicht 21B weiter zu unterdrücken. Daher kann der Kraftsensor 40 eine Abnahme der Detektionsgenauigkeit oder falsche Detektion im Vergleich zum Kraftsensor 20 gemäß der ersten Ausführungsform unterdrücken.
<3 Dritte Ausführungsform>
[Konfiguration des Kraftsensors]
21 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines in einer Roboterhand 12 enthaltenen Kraftsensors 50 gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt. Die Roboterhand 12 gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet einen Kraftsensor 50, der in 21 dargestellt ist, anstelle des Kraftsensors 20A (siehe 5), und beinhaltet einen Kraftsensor 50, der in 21 dargestellt ist, anstelle des Kraftsensors 20B.
Der Kraftsensor 50 beinhaltet eine Detektionsschicht (eine erste Detektionsschicht) 21A, eine Detektionsschicht (eine zweite Detektionsschicht) 51B, eine Isolierungsschicht 52, eine Verformungsschicht (eine erste Verformungsschicht) 23A, eine Verformungsschicht (eine zweite Verformungsschicht) 53B, eine leitende Schicht (eine erste leitende Schicht) 24A, eine leitende Schicht (eine zweite leitende Schicht) 54B, eine leitende Schicht (eine dritte leitende Schicht) 54C und eine Haftschicht 55. Die leitende Schicht 54C und die Haftschicht 55 sind nach Bedarf enthalten und können weggelassen werden. Ferner sind in der dritten Ausführungsform die gleichen Stellen wie die erste Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Beschreibung wird weggelassen.
Eine Haftschicht (nicht dargestellt) ist zwischen jeweiligen Schichten des Kraftsensors 50 enthalten und geklebt, außer zwischen der Detektionsschicht 51B und der Haftschicht 55 und zwischen der leitenden Schicht 54C und der Haftschicht 55. Wenn jedoch wenigstens eine der zwei benachbarten Schichten Haftfähigkeit aufweist, kann die Haftschicht weggelassen werden.
Die Detektionsschicht 51B beinhaltet eine erste Fläche 51BS 1, die der zweiten Fläche 21AS2 der Detektionsschicht 21A gegenüberliegt, und eine zweite Fläche 51BS2 gegenüber der ersten Fläche 51BS 1. Die Detektionsschicht 21A und die Detektionsschicht 51B sind parallel angeordnet. Die leitende Schicht 54B ist zwischen der Detektionsschicht 21A und der Detektionsschicht 51B vorgesehen. Die leitende Schicht 54B ist parallel zur Detektionsschicht 21A und der Detektionsschicht 51B vorgesehen. Die leitende Schicht 54C ist so vorgesehen, dass sie der zweiten Fläche 51BS2 der Detektionsschicht 51B gegenüberliegt. Die leitende Schicht 54B ist parallel zur Detektionsschicht 51B angeordnet. Die Isolierungsschicht 52 ist zwischen der Detektionsschicht 21A und der leitenden Schicht 54B vorgesehen. Die Haftschicht 55 ist zwischen der Detektionsschicht 51B und der leitenden Schicht 54C vorgesehen.
(Detektionsschicht)
Die Detektionsschicht 51B ist eine gegenseitig kapazitive Detektionsschicht. Die Detektionsschicht 51B beinhaltet eine Mehrzahl von Erfassungsabschnitten (zweite Erfassungsabschnitte) SE52. Der Erfassungsabschnitt SE52 detektiert den Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus. Insbesondere detektiert der Erfassungsabschnitt SE52 eine Kapazität, die einem Abstand zwischen dem Erfassungsabschnitt SE52 und der leitenden Schicht 54B entspricht, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus.
Die Konfiguration der Detektionsschicht 51B ist die gleiche wie jene der Detektionsschicht 21A in der ersten Ausführungsform.
(Isolierungsschicht)
Die Isolierungsschicht 52 isoliert die Detektionsschicht 21A von der leitenden Schicht 54B. Die Isolierungsschicht 52 ist in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 50) wirkt, elastisch verformbar.
Ein Material der Isolierungsschicht 52 ist das gleiche wie jenes der Isolierungsschicht 22 in der ersten Ausführungsform.
Ein CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 52 beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 52 das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE21 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 52 beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 53B, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 53B und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 53B. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 52 das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 53B beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE52 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 52 beträgt vorzugsweise 500 kPa oder weniger. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 52 500 kPa überschreitet, ist zu befürchten, dass die elastische Verformung in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 50) wirkt, schwierig wird. Daher ist zu befürchten, dass sich die Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 50 für die Scherkraft in der ebeneninternen Richtung verschlechtert.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 52 und der Verformungsschicht 53B werden nach JIS K 6254 gemessen.
Eine Dicke der Isolierungsschicht 52 beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 52 das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A beträgt, ist es möglich, die Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit weiter zu verbessern.
Die Dicke der Isolierungsschicht 52 beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 53B, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A, und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 53B. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 52 das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 53B beträgt, ist es möglich, die Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit weiter zu verbessern.
Die Dicke der Isolierungsschicht 52 beträgt vorzugsweise 10000 pm oder weniger und besser noch 4000 µm oder weniger. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 52 10000 µm überschreitet, ist zu befürchten, dass es schwierig wird, den Kraftsensor 50 auf eine elektronische Vorrichtung oder dergleichen aufzubringen.
Dicken der Isolierungsschicht 52 und der Verformungsschicht 53B werden wie bei einem Verfahren zur Messung der Dicken der Isolierungsschicht 22, der Verformungsschicht 23A und der Verformungsschicht 23B in der ersten Ausführungsform erhalten.
Ein Grundgewicht der Isolierungsschicht 52 beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 52 das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE21 weiter zu verbessern.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 52 beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 53B und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 53B. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 52 das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 53B beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE52 weiter zu verbessern.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 52 beträgt vorzugsweise 1000 mg/cm² oder weniger. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 52 1000 mg/cm² überschreitet, ist zu befürchten, dass die elastische Verformung in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 50) wirkt, schwierig wird. Daher ist zu befürchten, dass sich die Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 50 für die Scherkraft in der ebeneninternen Richtung verschlechtert.
Die Grundgewichte der Isolierungsschicht 52 und der Verformungsschicht 53B werden wie bei dem Verfahren zur Messung der Grundgewichte der Isolierungsschicht 22, der Verformungsschicht 23A und der Verformungsschicht 23B in der ersten Ausführungsform erhalten.
(Leitende Schicht)
Die leitende Schicht 54B weist wenigstens eins von Biegsamkeit und Streckbarkeit auf. Die leitende Schicht 54B ist in Richtung der Detektionsschicht 51B gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt. Die leitende Schicht 54C kann wenigstens eins von Biegsamkeit und Streckbarkeit aufweisen oder nicht, sie weist jedoch vorzugsweise wenigstens eins von der Biegsamkeit und der Streckbarkeit auf, so dass der Kraftsensor 50 auf einer gekrümmten Fläche angebracht ist.
Die Detektionsschicht 54B beinhaltet eine erste Fläche 54BS1 und eine zweite Fläche 54BS2 gegenüber der ersten Fläche 54BS1. Die zweite Fläche 54BS2 liegt der ersten Fläche 21BS1 der Detektionsschicht 51B gegenüber. Die Detektionsschicht 54C beinhaltet eine erste Fläche 54CS1 und eine zweite Fläche 54CS2 gegenüber der ersten Fläche 54CS1. Die erste Fläche 54CS1 liegt der zweiten Fläche 21BS2 der Detektionsschicht 51B gegenüber.
Die leitende Schicht 54B und die leitende Schicht 54C sind sogenannte Masseelektroden und mit dem Bezugspotential verbunden. Formen und Materialien der leitenden Schicht 54B und der leitenden Schicht 54C sind die gleichen wie die leitende Schicht 24A in der ersten Ausführungsform.
(Verformungsschicht)
Die Verformungsschicht 53B isoliert die Detektionsschicht 51B von der leitenden Schicht 54B, so dass die Detektionsschicht 51B und die leitende Schicht 54B parallel sind. Es ist möglich, die Empfindlichkeit und den Dynamikbereich der leitenden Schicht 51B je nach der Dicke der Verformungsschicht 53B einzustellen. Die Verformungsschicht 53B ist dazu ausgebildet, je nach dem Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, das heißt, dem Druck, der in der Dickenrichtung des Kraftsensors 50 wirkt, elastisch verformbar zu sein.
(Haftschicht)
Die Haftschicht 55 klebt die Detektionsschicht 51B an die leitende Schicht 54C und isoliert die Detektionsschicht 51B von der leitenden Schicht 54C. Es ist möglich, die Empfindlichkeit und den Dynamikbereich der Detektionsschicht 51B je nach einer Dicke der Haftschicht 55 einzustellen. Die Haftschicht 55 ist zum Beispiel ein Grundmaterial mit Haftschichten, die auf beiden Flächen vorgesehen sind. Die Haftschicht 55 kann von einer Mehrzahl der Grundmaterialien ausgebildet sein, die laminiert sind.
[Betrieb des Kraftsensors]
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Druckdetektion)
22 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors 50 zum Zeitpunkt der Detektion von Druck darstellt.
Wenn die Erfassungsfläche 20S vom Objekt 41 gedrückt wird und Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, nähern sich die leitende Schicht 24A und die Detektionsschicht 21A teilweise einander an, und die Kapazität der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21 ändert sich, wie beim Betrieb des Kraftsensors 20 gemäß der ersten Ausführungsform.
Wenn der Druck auf die erste Fläche 21AS1 der Detektionsschicht 21A aufgrund des Abschnitts der Verformungsschicht 23A wirkt, der wie oben beschrieben eingedrückt wird, werden ferner die Detektionsschicht 21A, die Isolierungsschicht 52 und die leitende Schicht 54B um die Stelle herum, an der der Druck wirkt, in Richtung der Detektionsschicht 51B gebogen, um einen Abschnitt der Verformungsschicht 53B einzudrücken. Dementsprechend nähern sich die leitende Schicht 54B und die Detektionsschicht 51B teilweise einander an. Infolgedessen fließen einige der elektrischen Kraftlinien der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE52, die in einem Abschnitt der Detektionsschicht 51B enthalten sind, an die sich die leitende Schicht 54B angenähert hat (das heißt einige der elektrischen Kraftlinien zwischen der Erfassungselektrode 36 und der Impulselektrode 37) in die leitende Schicht 54B, und eine Kapazität der Erfassungsabschnitte SE52 ändert sich.
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Scherkraftdetektion)
23 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors 50 zum Zeitpunkt der Detektion von Scherkraft darstellt. Wenn Scherkraft auf den Kraftsensor 50 wirkt, wird die Isolierungsschicht 52 in der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 50 elastisch verformt, und relative Positionen des Erfassungsabschnitts SE21 und des Erfassungsabschnitts SE52 in der ebeneninternen Richtung (X- und Y-Richtung) des Kraftsensors 50 sind verschoben. Dementsprechend sind die Schwerpunktposition der Ausgangssignalverteilung (eine Kapazitätsverteilung) der Detektionsschicht 21A und die Schwerpunktposition der Ausgangssignalverteilung (eine Kapazitätsverteilung) der Detektionsschicht 51B in der ebeneninternen Richtung (der X- und Y-Richtung) des Kraftsensors 50 verschoben.
[Auswirkungen]
Der Kraftsensor 50 gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet die Verformungsschicht 53B auf der Detektionsschicht 51B. Daher ist es möglich, die Druck- und Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit im Vergleich zum Kraftsensor 20 gemäß der ersten Ausführungsform, der die Verformungsschicht 23B unter der Detektionsschicht 21B beinhaltet, zu verbessern.
<4 Vierte Ausführungsform>
[Konfiguration des Kraftsensors]
24 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines in einer Roboterhand 12 enthaltenen Kraftsensors 60 gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt. Die Roboterhand 12 gemäß der vierten Ausführungsform beinhaltet den Kraftsensor 60, der in 24 dargestellt ist, anstelle des Kraftsensors 20A (siehe 5), und beinhaltet den Kraftsensor 60, der in 24 dargestellt ist, anstelle des Kraftsensors 20B.
24 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für die Konfiguration des Kraftsensors 60 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Der Kraftsensor 60 beinhaltet eine Detektionsschicht (eine erste Detektionsschicht) 61A, eine Detektionsschicht (eine zweite Detektionsschicht) 61B, eine Isolierungsschicht 62, eine Verformungsschicht (eine erste Verformungsschicht) 23A, eine Verformungsschicht (eine zweite Verformungsschicht) 23B, eine Verformungsschicht (eine dritte Verformungsschicht) 63A, eine Verformungsschicht (eine vierte Verformungsschicht) 63B, eine leitende Schicht (eine erste leitende Schicht) 24A, eine leitende Schicht (eine zweite leitende Schicht) 24B, eine leitende Schicht (eine dritte leitende Schicht) 64A und eine leitende Schicht (eine vierte leitende Schicht) 64B. Ferner sind in der vierten Ausführungsform die gleichen Stellen wie die erste Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Beschreibung wird weggelassen.
Ein Laminat aus der leitenden Schicht 64A, der Verformungsschicht 63A, der Detektionsschicht 21A, der Verformungsschicht 23A und der leitenden Schicht 24A bildet einen ersten Kraftsensor 60A. Ein Laminat aus der leitenden Schicht 24B, der Verformungsschicht 23B, der Detektionsschicht 61B, der Verformungsschicht 63B und der leitenden Schicht 64B bildet einen zweiten Kraftsensor 60B.
Eine Haftschicht (nicht dargestellt) ist zwischen den jeweiligen Schichten des Kraftsensors 60 enthalten und geklebt. Wenn jedoch wenigstens eine der zwei benachbarten Schichten Haftfähigkeit aufweist, kann die Haftschicht weggelassen werden.
Die Detektionsschicht 61A beinhaltet eine erste Fläche 61AS 1 und eine zweite Fläche 61AS2 gegenüber der ersten Fläche 61AS 1. Die Detektionsschicht 61B beinhaltet eine erste Fläche 61BS1, die der zweiten Fläche 61AS2 gegenüberliegt, und eine zweite Fläche 61BS2 gegenüber der ersten Fläche 61BS1. Die Detektionsschicht 61A und die Detektionsschicht 61B sind parallel angeordnet. Die Isolierungsschicht 62 ist zwischen der Detektionsschicht 61A und der Detektionsschicht 21B vorgesehen. Das heißt, die Isolierungsschicht 62 ist zwischen dem ersten Kraftsensor 60A und dem zweiten Kraftsensor 60B vorgesehen.
Die leitende Schicht 24A ist so vorgesehen, dass sie der ersten Fläche 61AS1 der Detektionsschicht 61A gegenüberliegt. Die leitende Schicht 24A ist parallel zur Detektionsschicht 61A angeordnet. Die leitende Schicht 24B ist so vorgesehen, dass sie der zweiten Fläche 21BS2 der Detektionsschicht 61B gegenüberliegt. Die leitende Schicht 24B ist parallel zur Detektionsschicht 61B angeordnet. Die leitende Schicht 64A ist zwischen der Detektionsschicht 61A und der Isolierungsschicht 62 vorgesehen. Die leitende Schicht 64A ist parallel zur Detektionsschicht 61A angeordnet. Die leitende Schicht 64B ist zwischen der Detektionsschicht 61B und der Isolierungsschicht 62 vorgesehen. Die leitende Schicht 64B ist parallel zur Detektionsschicht 61B angeordnet. Die Verformungsschicht 23Aist zwischen der Detektionsschicht 61A und der leitenden Schicht 24A vorgesehen. Die Verformungsschicht 23B ist zwischen der Detektionsschicht 61B und der leitenden Schicht 24B vorgesehen. Die Verformungsschicht 63A ist zwischen der Detektionsschicht 61A und der leitenden Schicht 64A vorgesehen. Die Verformungsschicht 63B ist zwischen der Detektionsschicht 61B und der leitenden Schicht 64B vorgesehen.
(Detektionsschicht)
Die Detektionsschicht 61A und die Detektionsschicht 61B sind gegenseitig kapazitive Detektionsschichten. Die Detektionsschicht 61A weist Flexibilität auf. Die Detektionsschicht 61A ist in Richtung der leitenden Schicht 64A gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt. Die Detektionsschicht 61A beinhaltet eine Mehrzahl von Erfassungsabschnitten (erste Erfassungsabschnitte) SE61. Der Erfassungsabschnitt SE61 detektiert den Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus. Insbesondere detektiert der Erfassungsabschnitt SE61 eine Kapazität, die einem Abstand zwischen dem Erfassungsabschnitt SE61 und der leitenden Schicht 24A und einem Abstand zwischen dem Erfassungsabschnitt SE21 und der leitenden Schicht 64A entspricht, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus.
Die Detektionsschicht 61B weist Flexibilität auf. Die Detektionsschicht 61B ist in Richtung der leitenden Schicht 24B gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt. Die Detektionsschicht 61B beinhaltet eine Mehrzahl von Erfassungsabschnitten (zweite Erfassungsabschnitte) SE62. Der Erfassungsabschnitt SE62 detektiert den Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus. Insbesondere detektiert der Erfassungsabschnitt SE62 eine Kapazität, die einem Abstand zwischen dem Erfassungsabschnitt SE62 und der leitenden Schicht 64B und einem Abstand zwischen dem Erfassungsabschnitt SE62 und der leitenden Schicht 24B entspricht, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus.
Die Detektionsschicht 61A und die Detektionsschicht 61B weisen die gleiche Konfiguration wie die Detektionsschicht 2 1A in der ersten Ausführungsform auf.
(Isolierungsschicht)
Die Isolierungsschicht 62 isoliert die leitende Schicht 64A von der leitenden Schicht 64B. Das heißt, die Isolierungsschicht 62 isoliert den ersten Kraftsensor 60A vom zweiten Kraftsensor 60B. Die Isolierungsschicht 62 ist dazu ausgebildet, in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20) wirkt, elastisch verformbar zu sein.
Ein Material der Isolierungsschicht 62 ist das gleiche wie jenes der Isolierungsschicht 22 in der ersten Ausführungsform.
Ein CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62 beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62 das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23A beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE61 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62 beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 63A, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 63A und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 63A. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62 das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 63A beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE61 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62 beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62 das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 23B beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE62 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62 beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 63B, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 63B und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 63B. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62 das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 63B beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE62 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise 500 kPa oder weniger. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62 500 kPa überschreitet, ist zu befürchten, dass die elastische Verformung in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 60) wirkt, schwierig wird. Daher ist zu befürchten, dass sich die Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 60 für die Scherkraft in der ebeneninternen Richtung verschlechtert.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 62, der Verformungsschicht 63A und der Verformungsschicht 63B werden nach JIS K 6254 gemessen.
Eine Dicke der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 22 das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A beträgt, ist es möglich, die Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit weiter zu verbessern.
Die Dicke der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 63A, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 63A, und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 63A. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 62 das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 63A beträgt, ist es möglich, die Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit weiter zu verbessern.
Die Dicke der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B, und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 62 das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23B beträgt, ist es möglich, die Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit weiter zu verbessern.
Die Dicke der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 63B, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 63B, und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 63B. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 62 das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 63B beträgt, ist es möglich, die Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit weiter zu verbessern.
Die Dicke der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise 10000 pm oder weniger und besser noch 4000 µm oder weniger. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 62 10000 pm überschreitet, ist zu befürchten, dass es schwierig wird, den Kraftsensor 60 auf eine elektronische Vorrichtung oder dergleichen aufzubringen.
Dicken der Isolierungsschicht 62, der Verformungsschicht 63A und der Verformungsschicht 63B werden wie bei einem Verfahren zur Messung der Dicken der Isolierungsschicht 22, der Verformungsschicht 23A und der Verformungsschicht 23B in der ersten Ausführungsform erhalten.
Ein Grundgewicht der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 62 das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23A beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE61 weiter zu verbessern.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 63A und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 63A. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 62 das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 63A beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE61 weiter zu verbessern.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23B und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23B. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 62 das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 23B beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE62 weiter zu verbessern.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 63B und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 63B. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 62 das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 63B beträgt, ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE62 weiter zu verbessern.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 62 beträgt vorzugsweise 1000 mg/cm² oder weniger. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 62 1000 mg/cm² überschreitet, ist zu befürchten, dass die elastische Verformung in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 60) wirkt, schwierig wird. Daher ist zu befürchten, dass sich die Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 60 für die Scherkraft in der ebeneninternen Richtung verschlechtert.
Die Grundgewichte der Isolierungsschicht 62, der Verformungsschicht 63A und der Verformungsschicht 63B werden wie bei dem Verfahren zur Messung der Grundgewichte der Isolierungsschicht 22, der Verformungsschicht 23A und der Verformungsschicht 23B in der ersten Ausführungsform erhalten.
(Leitende Schicht)
Die leitende Schicht 64A weist wenigstens eins von Biegsamkeit und Streckbarkeit auf. Die leitende Schicht 64A ist in Richtung der Detektionsschicht 61B gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt. Die leitende Schicht 64B weist wenigstens eins von Biegsamkeit und Streckbarkeit auf. Die leitende Schicht 64B ist in Richtung der Detektionsschicht 61B gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt.
Die Detektionsschicht 64A beinhaltet eine erste Fläche 64AS1 und eine zweite Fläche 64AS2 gegenüber der ersten Fläche 64AS1. Die erste Fläche 64AS1 liegt der zweiten Fläche 61AS2 der Detektionsschicht 61A gegenüber. Die Detektionsschicht 64B beinhaltet eine erste Fläche 64BS1 und eine zweite Fläche 64BS2 gegenüber der ersten Fläche 64BS1. Die zweite Fläche 64BS2 liegt der ersten Fläche 61BS 1 der Detektionsschicht 61B gegenüber.
Die leitende Schicht 64A und die leitende Schicht 64B sind sogenannte Masseelektroden und mit dem Bezugspotential verbunden. Eine Form und ein Material der leitenden Schicht 64A und der leitenden Schicht 64B sind die gleichen wie die Form und das Material der leitenden Schicht 24A in der ersten Ausführungsform.
(Verformungsschicht)
Die Verformungsschicht 63A isoliert die Detektionsschicht 61A von der leitenden Schicht 62A, so dass die Detektionsschicht 61A und die leitende Schicht 64A parallel sind. Es ist möglich, die Empfindlichkeit und den Dynamikbereich der leitenden Schicht 61A je nach der Dicke der Verformungsschicht 63A einzustellen. Die Verformungsschicht 63A ist dazu ausgebildet, je nach dem Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, das heißt, dem Druck, der in der Dickenrichtung des Kraftsensors 60 wirkt, elastisch verformbar zu sein.
Die Verformungsschicht 63B isoliert die Detektionsschicht 61B von der leitenden Schicht 64B, so dass die Detektionsschicht 61B und die leitende Schicht 64B parallel sind. Es ist möglich, die Empfindlichkeit und den Dynamikbereich der leitenden Schicht 61B je nach der Dicke der Verformungsschicht 63B einzustellen. Die Verformungsschicht 63B ist dazu ausgebildet, je nach dem Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, das heißt, dem Druck, der in der Dickenrichtung des Kraftsensors 60 wirkt, elastisch verformbar zu sein.
Materialien der Verformungsschichten 63A und 63B sind die gleichen wie jene der Verformungsschicht 23A in der ersten Ausführungsform.
[Betrieb des Kraftsensors]
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Druckdetektion)
25 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors 60 zum Zeitpunkt der Detektion von Druck darstellt. Wenn die Erfassungsfläche 20S vom Objekt 41 gedrückt wird und Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, nähern sich die leitende Schicht 24A und die Detektionsschicht 61A teilweise einander an, wie beim Betrieb des Kraftsensors 20 in der ersten Ausführungsform. Wenn der Druck auf die erste Fläche 61AS1 der Detektionsschicht 61A aufgrund des Abschnitts der Verformungsschicht 23A wirkt, der von der leitenden Schicht 24A eingedrückt wird, wird ferner die Detektionsschicht 61A um die Stelle herum, an der der Druck wirkt, in Richtung der leitenden Schicht 64A gebogen, um einen Abschnitt der Verformungsschicht 63A einzudrücken. Dementsprechend nähern sich die Detektionsschicht 61A und die leitende Schicht 64A teilweise einander an.
Wie oben beschrieben, nähern sich die leitende Schicht 24A und die Detektionsschicht 61A teilweise einander an, und die Detektionsschicht 61A und die leitende Schicht 64A nähern sich teilweise einander an, so dass einige der elektrischen Kraftlinien der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE61, die in einem Abschnitt der Detektionsschicht 61A enthalten sind, die sich der leitenden Schicht 24A und der leitenden Schicht 64A angenähert hat (das heißt einige der elektrischen Kraftlinien zwischen der Erfassungselektrode 36 und der Impulselektrode 37), in die leitende Schicht 24A und die leitende Schicht 64A fließen und sich eine Kapazität der Erfassungsabschnitte SE61 ändert.
Wenn durch einen Abschnitt der Verformungsschicht 63A, der wie oben beschrieben eingedrückt wird, Druck auf die erste Fläche der leitenden Schicht 64A ausgeübt wird, werden die leitende Schicht 64A, die Detektionsschicht 62 und die leitende Schicht 64B um die Stelle herum, an der der Druck wirkt, in Richtung der Detektionsschicht 61B gebogen, um einen Abschnitt der Verformungsschicht 63B einzudrücken. Dementsprechend nähern sich die leitende Schicht 64B und die Detektionsschicht 61B teilweise einander an. Wenn der Druck auf die erste Fläche 61BS1 der Detektionsschicht 61B aufgrund des Abschnitts der Verformungsschicht 63B wirkt, der wie oben beschrieben eingedrückt wird, wird ferner die Detektionsschicht 61B um die Stelle herum, an der der Druck wirkt, in Richtung der leitenden Schicht 24B gebogen, um einen Abschnitt der Verformungsschicht 23B einzudrücken. Dementsprechend nähern sich die Detektionsschicht 61B und die leitende Schicht 24B teilweise einander an.
Wie oben beschrieben, nähern sich die leitende Schicht 64B und die Detektionsschicht 61B teilweise einander an, und die Detektionsschicht 61B und die leitende Schicht 24B nähern sich teilweise einander an, so dass einige der elektrischen Kraftlinien der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE62, die in einem Abschnitt der Detektionsschicht 61B enthalten sind, die sich der leitenden Schicht 64B und der leitenden Schicht 24B angenähert hat (das heißt einige der elektrischen Kraftlinien zwischen der Erfassungselektrode 36 und der Impulselektrode 37), in die leitende Schicht 64B und die leitende Schicht 24B fließen und sich eine Kapazität der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE62 ändert.
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Scherkraftdetektion)
26 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb des Kraftsensors 60 zum Zeitpunkt der Detektion von Scherkraft darstellt. Wenn Scherkraft auf den Kraftsensor 60 wirkt, wird die Isolierungsschicht 62 in der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 60 elastisch verformt, und relative Positionen des Erfassungsabschnitts SE61 und des Erfassungsabschnitts SE62 in der ebeneninternen Richtung (der X- und Y-Richtung) des Kraftsensors 60 sind verschoben. Dementsprechend sind die Schwerpunktposition der Ausgangssignalverteilung (eine Kapazitätsverteilung) der Detektionsschicht 61A und die Schwerpunktposition der Ausgangssignalverteilung (eine Kapazitätsverteilung) der Detektionsschicht 61B in der ebeneninternen Richtung (der X- und Y-Richtung) des Kraftsensors 60 verschoben.
[Auswirkungen]
Der Kraftsensor 60 gemäß der vierten Ausführungsform beinhaltet die leitende Schicht 24A und die leitende Schicht 64A auf der Seite der ersten Fläche 61AS1 und der Seite der zweiten Fläche 61AS2 der Detektionsschicht 61A. Ferner sind die leitende Schicht 24B und die leitende Schicht 64B auf der Seite der ersten Fläche 61BS1 und der Seite der zweiten Fläche 61BS2 der Detektionsschicht 61B enthalten. Daher ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE61 und des Erfassungsabschnitts SE62 höher zu stellen als die Detektionsempfindlichkeit des Erfassungsabschnitts SE21 und des Erfassungsabschnitts SE22 in der ersten Ausführungsform. Daher kann mit dem Kraftsensor 60 die Detektionsempfindlichkeit, die höher als jene des Kraftsensors 20 gemäß der ersten Ausführungsform ist, erhalten werden.
Ferner kann der Kraftsensor 60 gemäß der vierten Ausführungsform dadurch ausgebildet sein, dass die Isolierungsschicht 62 zwischen dem ersten Kraftsensor 60A und dem zweiten Kraftsensor 60B mit derselben Struktur angeordnet ist. Daher ist es möglich, eine dreiachsige Kraftverteilung mit einer als Ganzes relativ einfachen und platzsparenden Konfiguration detektieren, ähnlich wie der Kraftsensor 20 gemäß der ersten Ausführungsform.
<5 Fünfte Ausführungsform>
[Konfiguration des Kraftsensors]
27 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines in einer Roboterhand 12 enthaltenen Kraftsensors 70 gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt. Die Roboterhand 12 gemäß der fünften Ausführungsform beinhaltet einen Kraftsensor 70, der in 27 dargestellt ist, anstelle des Kraftsensors 20A (siehe 5), und beinhaltet einen Kraftsensor 70, der in 27 dargestellt ist, anstelle des Kraftsensors 20B.
Der Kraftsensor 70 beinhaltet eine Detektionsschicht 71, eine Isolierungsschicht 72, eine Verformungsschicht 73, eine leitende Schicht 74A und eine leitende Schicht 74B.
Die Detektionsschicht 71 beinhaltet eine erste Fläche 71S1 und eine zweite Fläche 71S2 gegenüber der ersten Fläche 71S1. Die leitende Schicht 74Aist so vorgesehen, dass sie der ersten Fläche 71S 1 der Detektionsschicht 71 gegenüberliegt. Die leitende Schicht 74A ist parallel zur Detektionsschicht 71 angeordnet. Die leitende Schicht 74B ist so vorgesehen, dass sie der zweiten Fläche 71S2 der Detektionsschicht 71 gegenüberliegt. Die leitende Schicht 74B ist parallel zur Detektionsschicht 71 angeordnet. Die Isolierungsschicht 72 ist zwischen der Detektionsschicht 71 und der leitenden Schicht 74A vorgesehen. Die Verformungsschicht 73 ist zwischen der Detektionsschicht 71 und der leitenden Schicht 74B vorgesehen.
(Detektionsschicht)
Die Detektionsschicht 71 ist eine gegenseitig kapazitive Detektionsschicht. Die Detektionsschicht 71 weist Flexibilität auf. Die Detektionsschicht 71 ist in Richtung der leitenden Schicht 74B gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt. Die Detektionsschicht 71 beinhaltet eine Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE71. Der Erfassungsabschnitt SE71 detektiert den Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus. Insbesondere detektiert der Erfassungsabschnitt SE71 eine Kapazität, die einem Abstand zwischen dem Erfassungsabschnitt SE71 und der leitenden Schicht 74B entspricht, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus.
Die Detektionsschicht 71 weist die gleiche Konfiguration auf wie die Detektionsschicht 21A in der ersten Ausführungsform auf.
(Isolierungsschicht)
Die Isolierungsschicht 72 isoliert die Detektionsschicht 71 von der leitenden Schicht 74A, so dass die Detektionsschicht 71 und die leitende Schicht 74A parallel sind. Die Isolierungsschicht 72 ist dazu ausgebildet, in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 20) wirkt, elastisch verformbar zu sein.
Ein Material der Isolierungsschicht 72 ist das gleiche wie jenes der Isolierungsschicht 22 in der ersten Ausführungsform.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 72 beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 73, vorzugsweise das 30-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 73 und besser noch das 50-Fache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 73. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 72 das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der Verformungsschicht 73 beträgt, ist es möglich, die Druck- und Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 70 zu verbessern.
Der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 72 beträgt vorzugsweise 500 kPa oder weniger. Wenn der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht 72 500 kPa überschreitet, ist zu befürchten, dass die elastische Verformung in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 70) wirkt, schwierig wird. Daher ist zu befürchten, dass sich die Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 70 für die Scherkraft in der ebeneninternen Richtung verschlechtert.
CLD-Werte von 25 % der Isolierungsschicht 72 und der Verformungsschicht 73 werden nach JIS K 6254 gemessen.
Die Dicke der Isolierungsschicht 72 beträgt vorzugsweise das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 73, besser noch das Vierfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 73 und noch besser das Achtfache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 23A. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 72 das Zweifache oder mehr der Dicke der Verformungsschicht 73 beträgt, ist es möglich, die Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 70 weiter zu verbessern.
Die Dicke der Isolierungsschicht 72 beträgt vorzugsweise 10000 pm oder weniger und besser noch 4000 µm oder weniger. Wenn die Dicke der Isolierungsschicht 72 10000 pm überschreitet, ist zu befürchten, dass es schwierig wird, den Kraftsensor 70 auf eine elektronische Vorrichtung oder dergleichen aufzubringen.
Die Dicken der Isolierungsschicht 72 und der Verformungsschicht 73 werden wie bei einem Verfahren zur Messung der Dicken der Isolierungsschicht 22, der Verformungsschicht 23A und der Verformungsschicht 23B in der ersten Ausführungsform erhalten.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 72 beträgt vorzugsweise das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 73 und besser noch das 25-Fache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 73. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 72 das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der Verformungsschicht 73 beträgt, ist es möglich, die Druck- und Scherkraft-Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 70 weiter zu verbessern.
Das Grundgewicht der Isolierungsschicht 72 beträgt vorzugsweise 1000 mg/cm² oder weniger. Wenn das Grundgewicht der Isolierungsschicht 72 1000 mg/cm² überschreitet, ist zu befürchten, dass die elastische Verformung in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S aufgrund der Scherkraft, die in der ebeneninternen Richtung der Erfassungsfläche 20S (das heißt der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 70) wirkt, schwierig wird. Daher ist zu befürchten, dass sich die Detektionsempfindlichkeit des Kraftsensors 70 für die Scherkraft in der ebeneninternen Richtung verschlechtert.
Die Grundgewichte der Isolierungsschicht 72 und der Verformungsschicht 73 werden wie bei dem Verfahren zur Messung der Grundgewichte der Isolierungsschicht 22, der Verformungsschicht 23A und der Verformungsschicht 23B in der ersten Ausführungsform erhalten.
(Leitende Schicht)
Die leitende Schicht 74A weist wenigstens eins von Biegsamkeit und Streckbarkeit auf. Die leitende Schicht 74A ist in Richtung der Detektionsschicht 71 gebogen, wenn Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt. Die leitende Schicht 74B kann wenigstens eins von Biegsamkeit und Streckbarkeit aufweisen oder nicht, sie weist jedoch vorzugsweise wenigstens eins von der Biegsamkeit und der Streckbarkeit auf, so dass der Kraftsensor 70 auf einer gekrümmten Fläche angebracht ist.
Die Detektionsschicht 74A beinhaltet eine erste Fläche 74AS 1 und eine zweite Fläche 74AS2 gegenüber der ersten Fläche 74AS1. Die zweite Fläche 74AS2 liegt der ersten Fläche 71S1 der Detektionsschicht 71 gegenüber. Die Detektionsschicht 74B beinhaltet eine erste Fläche 74BS1 und eine zweite Fläche 74BS2 gegenüber der ersten Fläche 74BS1. Die erste Fläche 74BS1 liegt der zweiten Fläche 71S2 der Detektionsschicht 71 gegenüber.
Die leitende Schicht 74A und die leitende Schicht 74B sind sogenannte Masseelektroden und mit dem Bezugspotential verbunden. Eine Form und ein Material der leitenden Schicht 74A und der leitenden Schicht 74B sind die gleichen wie die Form und das Material der leitenden Schicht 24A in der ersten Ausführungsform.
(Verformungsschicht)
Die Verformungsschicht 73 isoliert die Detektionsschicht 71 von der leitenden Schicht 74B, so dass die Detektionsschicht 71 und die leitende Schicht 74B parallel sind. Es ist möglich, die Empfindlichkeit und den Dynamikbereich der Detektionsschicht 71 je nach der Dicke der Verformungsschicht 73 einzustellen.
Die Verformungsschicht 73 ist dazu ausgebildet, je nach dem Druck, der auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, das heißt, dem Druck, der in der Dickenrichtung des Kraftsensors 70 wirkt, elastisch verformbar zu sein. Ein Material der Verformungsschicht 73 ist das gleiche wie jenes der Verformungsschicht 23Ain der ersten Ausführungsform.
[Betrieb des Kraftsensors]
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Druckdetektion)
Wenn die Erfassungsfläche 20S vom Objekt 41 gedrückt wird und Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, wird die leitende Schicht 74A, die Isolierungsschicht 72 und die Detektionsschicht 71 um die Stelle herum, an der der Druck wirkt, in Richtung der leitenden Schicht 74B gebogen, um einen Abschnitt der Verformungsschicht 73 einzudrücken verformt. Dementsprechend nähern sich die Detektionsschicht 71 und die leitende Schicht 74B teilweise einander an. Infolgedessen fließen einige der elektrischen Kraftlinien der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE71, die in einem Abschnitt der Detektionsschicht 71 enthalten sind, die sich der leitenden Schicht 74A angenähert hat (das heißt einige der elektrischen Kraftlinien zwischen der Erfassungselektrode 36 und der Impulselektrode 37) in die leitende Schicht 74A, und eine Kapazität der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE71 ändert sich.
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Scherkraftdetektion)
Wenn die Scherkraft auf den Kraftsensor 70 wirkt, wird die Isolierungsschicht 72 in der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 70 elastisch verformt, und eine Position, an der Druck in der Erfassungsfläche 20S wirkt, ist in der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 70 verschoben. Die Steuereinheit 3 kann eine Änderung der Signalverteilung in der ebeneninternen Richtung des Kraftsensors 70 in Zeitreihen detektieren, um die Scherkraft zu detektieren.
[Auswirkungen]
Der Kraftsensor 50 gemäß der fünften Ausführungsform kann dreiachsige Kräfte mit einer einfacheren Konfiguration als der Kraftsensor 20 gemäß der ersten Ausführungsform detektieren.
<6 Sechste Ausführungsform>
[Konfiguration des Kraftsensors]
28 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines in einer Roboterhand 12 enthaltenen Kraftsensors 80 gemäß einer sechsten Ausführungsform darstellt. Die Roboterhand 12 gemäß der sechsten Ausführungsform beinhaltet einen Kraftsensor 80, der in 28 dargestellt ist, anstelle des Kraftsensors 20A (siehe 5), und einen Kraftsensor 80, der in 28 dargestellt ist, anstelle des Kraftsensors 20B.
Der Kraftsensor 80 ist dazu ausgebildet, die Druckverteilung des Kontaktbereichs 122AS detektieren zu können. Der Kraftsensor 80 unterscheidet sich darin vom Kraftsensor 70 gemäß der fünften Ausführungsform, dass eine Verformungsschicht 81 anstelle der Isolierungsschicht 72 (siehe 27) enthalten ist. Der Kraftsensor 80 kann ein Außenmaterial 82 auf der ersten Fläche 74AS 1 der leitenden Schicht 74A beinhalten. Ferner sind in der sechsten Ausführungsform die gleichen Stellen wie jene in der fünften Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Beschreibung wird weggelassen.
Die Verformungsschicht 81 weist die gleiche Funktion und Konfiguration wie die Verformungsschicht 23A in der ersten Ausführungsform auf. Das Außenmaterial 82 weist Flexibilität auf. Das Außenmaterial 82 ist in Richtung der Detektionsschicht 71 gebogen, wenn Druck auf eine Fläche wirkt. Das Außenmaterial 82 beinhaltet zum Beispiel wenigstens eins, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Polymerharzschicht, eine Metallschicht und einer Metalloxidschicht besteht.
[Betrieb des Kraftsensors]
(Betrieb des Kraftsensors zum Zeitpunkt der Druckdetektion)
Wenn die Fläche des Außenmaterials 82 von einem Objekt 41 gedrückt wird und Druck auf die Erfassungsfläche 20S wirkt, wird die leitende Schicht 74A um die Stelle herum, an der der Druck wirkt, in Richtung der Detektionsschicht 71 gebogen, um einen Abschnitt der Verformungsschicht 81 einzudrücken. Dementsprechend nähern sich die leitende Schicht 74A und die Detektionsschicht 71 teilweise einander an. Infolgedessen fließen einige der elektrischen Kraftlinien der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE71, die in einem Abschnitt der Detektionsschicht 71 enthalten sind, die sich der leitenden Schicht 74 angenähert hat, in die leitende Schicht 74A, und eine Kapazität der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE71 ändert sich.
Ferner wirkt der Druck auf die erste Fläche 71S1 der Detektionsschicht 71 aufgrund des Abschnitts der Verformungsschicht 81, der wie oben beschrieben eingedrückt wird, und die Detektionsschicht 71 wird um die Stelle herum, an der der Druck wirkt, in Richtung der leitenden Schicht 74B gebogen. Dementsprechend nähern sich die Detektionsschicht 71 und die leitende Schicht 74B teilweise einander an. Infolgedessen fließen einige der elektrischen Kraftlinien der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE71, die in einem Abschnitt der Detektionsschicht 71 enthalten sind, die sich der leitenden Schicht 74B angenähert hat, in die leitende Schicht 74B, und eine Kapazität der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE71 ändert sich.
Der Sensor-IC 4A tastet die Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE71, die in der Detektionsschicht 71 enthalten sind, der Reihe nach ab, und erfasst die Ausgangssignalverteilung, das heißt die Kapazitätsverteilung, aus der Mehrzahl von Erfassungsabschnitten SE21. Der Sensor-IC 4A gibt die erfasste Ausgangssignalverteilung an die Steuereinheit 3 aus. Die Steuereinheit 3 berechnet die Stärke des Drucks und die Position, an der der Druck wirkt, anhand der Ausgangssignalverteilung, die vom Sensor-IC 4A empfangen wird.
<7 Modifikationsbeispiele>
(Modifikationsbeispiel 1)
In der ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel, bei dem die vorliegende Offenbarung auf einen vertikalen Gelenkroboter angewandt ist, beschrieben, jedoch sind Roboter, auf die die vorliegende Offenbarung angewandt werden kann, nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel ist es ebenfalls möglich, die vorliegende Offenbarung auf Zweiarmroboter, Parallel-Link-Robotor oder dergleichen anzuwenden.
29 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines Zweiarmroboters darstellt. Der Zweiarmroboter beinhaltet einen Roboterarm 211A, einen Roboterarm 211B, eine Roboterhand 212A, eine Roboterhand 212B und einen Körper (nicht dargestellt). Der Roboterarm 211A und der Roboterarm 211B sind am Körper befestigt. Die Roboterhand 212A ist an einer Spitze des Roboterarms 211A vorgesehen. Die Roboterhand 212B ist an einer Spitze des Roboterarms 211B vorgesehen.
Die Roboterhand 212A beinhaltet einen Handflächenabschnitt 213A, einen Kraftsensor 20A und einen Positionssensor 124A. Der Handflächenabschnitt 213A weist einen Kontaktbereich 212AS auf, der zum Zeitpunkt der vorgegebenen Arbeit mit dem Werkstück in Kontakt kommt. Der Kraftsensor 20A und der Positionssensor 124A sind im Kontaktbereich 212AS vorgesehen. Der Kraftsensor 20A detektiert die Druckverteilung und die Scherkraft, die auf den Kontaktbereich 212AS ausgeübt werden, unter der Steuerung des Sensor-IC 4A, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus. Der Positionssensor 124A detektiert die Position des Kontaktbereichs 212AS (zum Beispiel eine Mittelposition des Kontaktbereichs 212AS) unter der Steuerung des Sensor-IC 4A und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4A aus.
Die Roboterhand 212B beinhaltet einen Handflächenabschnitt 213B, einen Kraftsensor 20B und einen Positionssensor 124B. Der Handflächenabschnitt 213B weist einen Kontaktbereich 212BS auf, der zum Zeitpunkt der vorgegebenen Arbeit mit dem Werkstück in Kontakt kommt. Der Kraftsensor 20B und der Positionssensor 124B sind im Kontaktbereich 212BS vorgesehen. Der Kraftsensor 20B detektiert die Druckverteilung und die Scherkraft, die auf den Kontaktbereich 212BS ausgeübt werden, unter der Steuerung des Sensor-IC 4B, und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4B aus. Der Positionssensor 124B detektiert die Position des Kontaktbereichs 212BS (zum Beispiel eine Mittelposition des Kontaktbereichs 212BS) unter der Steuerung des Sensor-IC 4B und gibt ein Detektionsergebnis an den Sensor-IC 4B aus.
Bei dem Zweiarmroboter mit der obigen Konfiguration wird das Werkstück 213 vom Handflächenabschnitt 213A und dem Handflächenabschnitt 213B gegriffen.
(Modifikationsbeispiel 2)
Wenngleich ein Beispiel, bei dem das Robotersystem die Schabloneneinrichtung 14 beinhaltet, in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Schabloneneinrichtung 14 nach Bedarf enthalten, und das Robotersystem beinhaltet die Schabloneneinrichtung 14 möglicherweise nicht.
(Modifikationsbeispiel 3)
Wie in 30 dargestellt, kann der Fingerabschnitt 120A ferner eine Winkelsensor (einen dritten Sensor) 126A im Kontaktbereich 122AS beinhalten, und der Fingerabschnitt 120B kann ferner einen Winkelsensor (einen dritten Sensor) 126B im Kontaktbereich 122BS beinhalten.
Wenngleich ein Beispiel, bei dem der Fingerabschnitt 120A den Positionssensor 124A und den Winkelsensor 126A separat beinhaltet, im vorliegenden Modifikationsbeispiel 3 beschrieben wird, kann ein Positionswinkelsensor mit den Funktionen sowohl des Positionssensors 124A und des Winkelsensors 126A im Kontaktbereich 122AS enthalten sein. Wenngleich ein Beispiel, bei dem der Fingerabschnitt 120B den Positionssensor 124B und den Winkelsensor 126B separat beinhaltet, im vorliegenden Modifikationsbeispiel 3 beschrieben wird, kann ferner ein Positionswinkelsensor mit den Funktionen sowohl des Positionssensors 124B und des Winkelsensors 126B im Kontaktbereich 122BS enthalten sein.
Der Winkelsensor 126A ist dazu ausgebildet, Winkelinformationen des Kontaktbereichs 122AS zu detektieren. Insbesondere ist der Winkelsensor 126A ein dreiachsiger Winkelsensor und misst einen dreidimensionalen Winkel (einen Lagewinkel des Kontaktbereichs 122AS) in einer Normalenrichtung des Kontaktbereichs 122AS unter der Steuerung des Sensor-IC 4A. Ein konkretes Beispiel des Winkelsensors 126A kann einen geomagnetischen Sensor beinhalten.
Der Winkelsensor 126B ist dazu ausgebildet, Winkelinformationen des Kontaktbereichs 122BS detektieren zu können. Insbesondere ist der Winkelsensor 126B ein 3-achsiger Winkelsensor und misst einen dreidimensionalen Winkel (einen Lagewinkel des Kontaktbereichs 122BS) in einer Normalenrichtung des Kontaktbereichs 122BS unter der Steuerung des Sensor-IC 4B. Ein konkretes Beispiel des Winkelsensors 126B kann einen geomagnetischen Sensor beinhalten.
Der Winkelsensor 126A kann auf einem Substrat (zum Beispiel einem biegsamen gedruckten Substrat, das die Detektionsschicht 21A bildet) vorgesehen sein, das im Kraftsensor 20A enthalten ist. Der Winkelsensor 126B kann auf einem Substrat (zum Beispiel einem biegsamen gedruckten Substrat, das die Detektionsschicht 21A bildet) vorgesehen sein, das im Kraftsensor 20B enthalten ist.
Ferner kann die Speicherungseinrichtung 3A die Winkelinformationen des Kontaktbereichs 122AS und die Winkelinformationen des Kontaktbereichs 122BS speichern. Die Winkelinformationen des Kontaktbereichs 122AS sind dreidimensionale Winkelinformationen (Lagewinkel-Informationen des Kontaktbereichs 122AS) in der Normalenrichtung des Kontaktbereichs 122AS. Die Winkelinformationen des Kontaktbereichs 122BS sind dreidimensionale Winkelinformationen (Lagewinkel-Informationen des Kontaktbereichs 122BS) in der Normalenrichtung des Kontaktbereichs 122BS.
Der Sensor-IC 4A steuert den Winkelsensor 126A, um die Winkelinformationen des Kontaktbereichs 122AS zu detektieren, und gibt ein Detektionsergebnis an die Steuereinheit 3 aus. Der Sensor-IC 4B steuert den Winkelsensor 126B, um die Winkelinformationen des Kontaktbereichs 122BS zu detektieren, und gibt ein Detektionsergebnis an die Steuereinheit 3 aus.
Die Steuereinheit 3 kann bei jedem Vorgang der Arbeit unter Verwendung des Gelenkroboters 10 anhand der Druckverteilung, der Positionsinformationen und der Winkelinformationen, die von den Sensor-ICs 4A und 4B empfangen werden, bestimmen, ob der vorgegebene Druck an der vorgegebenen Position und in dem vorgegebenen Winkel auf die Kontaktbereiche 122AS und 122BS wirkt oder nicht. Wenn eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der vorgegebene Druck an der vorgegebenen Position und im vorgegebenen Winkel auf die Kontaktbereiche 122AS und 122BS wirkt, veranlasst die Steuereinheit 3 den Gelenkroboter 10, den nächsten Vorgang durchzuführen. Wenn andererseits eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der vorgegebene Druck nicht an der vorgegebenen Position und im vorgegebenen Winkel auf die Kontaktbereiche 122AS und 122BS wirkt, kann die Steuereinheit 3 den Gelenkroboter 10 veranlassen, den gleichen Vorgang noch einmal durchzuführen. Wenn eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der vorgegebene Druck nicht an der vorgegebenen Position und im vorgegebenen Winkel auf die Kontaktbereiche 122AS und 122BS wirkt, kann die Steuereinheit 3 die Arbeit unter Verwendung des Gelenkroboters 10 stoppen.
Insbesondere zum Beispiel im Schritt S17 (siehe 16) der ersten Ausführungsform gleicht die Steuereinheit 3 die Positionsinformationen und Winkelinformationen der Kontaktbereiche 122AS und 122BS, die über die Sensor-ICs 4A und 4B empfangen werden, mit den Positionsinformationen und Winkelinformationen der Kontaktbereiche 122AS und 122BS, die in der Speicherungseinrichtung 3A gespeichert sind, ab. Wenn Positionsinformationen und Winkelinformationen beider der Kontaktbereiche 122AS und 122BS im Schritt S17 abgeglichen wurden, geht die Steuereinheit 3 mit der Verarbeitung weiter zu Schritt S18. Wenn andererseits die Positionsinformationen und Winkelinformationen eines oder beider der Kontaktbereiche 122AS und 122BS in Schritt S17 nicht abgeglichen werden können, führt die Steuereinheit 3 die Verarbeitung zurück zu Schritt S12.
Selbst wenn ein von der Roboterhand 12 gegriffenes Werkstück wegrutscht und eine Kontaktposition zwischen den Kontaktbereichen 122AS und 122BS verschoben ist, kann die Steuereinheit 3 genaue Positionsinformationen anhand von Positionsinformationen (dreidimensionalen Koordinaten- und Winkelinformationen) der Positionssensoren 124A und 124B und eines Positionsverschiebungsbetrags in der ebeneninternen Richtung der Kontaktbereiche 122AS und 122BS schätzen. Daher ist es möglich, Arbeit durchzuführen, bei der es wichtig ist, zu halten ohne zu kippen (zum Beispiel präzise Einbauarbeit). Zum Beispiel werden bei Einbauarbeit die Kraftsensoren 20A und 20B durch die Scherkraft verformt, und eine Veränderung einer absoluten Position des Werkstücks kann korrigiert werden. Wenn das von der Roboterhand 12 gegriffene Werkstück nicht wegrutscht und die Kraftsensoren 20A und 20B durch die Scherkraft verformt und bewegt werden, kann die Steuereinheit 3 einen Bewegungsvektor aus Ausgaben der Kraftsensoren 20A und 20B berechnen. Die Steuereinheit 3 kann zur Rückgabe eines Bewegungsbetrags lernen und die Roboterhand 12 anhand des Lernens steuern.
(Modifikationsbeispiel 4)
Die gleiche Arbeit kann wiederholt durchgeführt werden, um die Steuereinheit 3 zu veranlassen, maschinelles Lernen durchzuführen. Die Speicherungseinrichtung 3A kann ein gelerntes Modell speichern.
(Modifikationsbeispiel 5)
Die Steuereinheit 3 kann Greifkraft anhand der Druckverteilung berechnen, die von den Sensor-ICs 4A und 4B empfangen wird. Der Sensor-IC 4A kann die Greifkraft anhand der Druckverteilung berechnen, die vom Kraftsensor 20A erfasst wird, oder der Sensor-IC 4B kann die Greifkraft anhand der Druckverteilung berechnen, die vom Kraftsensor 20B erfasst wird.
(Modifikationsbeispiel 6)
Wenngleich ein Beispiel, bei dem die Steuereinheit 3 bestimmt, ob der Kontaktbereich 122BS die vorgegebene Position erreicht hat oder nicht, um die Arbeit zum Biegen des Materials 101 zu stoppen, in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, kann die Arbeit zum Biegen des Materials 101 anhand anderer Informationen als die vorgegebene Position gestoppt werden.
Zum Beispiel kann die Steuereinheit 3 die Arbeit zum Biegen des Materials 101 anhand eines Abstands zwischen dem Kontaktbereich 122AS und dem Kontaktbereich 122BS stoppen. Nachstehend werden Einzelheiten zu diesem Beispiel beschrieben.
Die Speicherungseinrichtung 3A speichert einen vorgegebenen Abstand zum Stoppen der Arbeit zum Biegen des Materials 101. Die Steuereinheit 3 berechnet den Abstand zwischen dem Kontaktbereich 122AS und dem Kontaktbereich 122BS aus den Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122AS, die vom Positionssensor 124A empfangen werden, und den Positionsinformationen des Kontaktbereichs 122BS, die vom Positionssensor 124B empfangen werden. Die Steuereinheit 3 bestimmt, ob der berechnete Abstand gleich dem vorgegebenen Abstand, der in der Speicherungseinrichtung 3A gespeichert ist, oder kleiner als dieser ist oder nicht. Wenn eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der berechnete Abstand gleich dem vorgegebenen Abstand, der in der Speicherungseinrichtung 3A gespeichert ist, oder kleiner als dieser ist, stoppt die Steuereinheit 3 die Arbeit zum Biegen des Materials 101 unter Verwendung des Gelenkroboters 10. Wenn andererseits eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der berechnete Abstand nicht gleich dem vorgegebenen Abstand, der in der Speicherungseinrichtung 3A gespeichert ist, oder kleiner als dieser ist, setzt die Steuereinheit 3 die Arbeit zum Biegen des Materials 101 unter Verwendung des Gelenkroboters 10 fort.
Zum Beispiel kann die Steuereinheit 3 die Arbeit zum Biegen des Materials 101 anhand eines Winkels zwischen der Normalenrichtung des Kontaktbereichs 122AS und der Normalenrichtung des Kontaktbereichs 122BS stoppen. Nachstehend werden Einzelheiten zu diesem Beispiel beschrieben.
Die Fingerabschnitte 120Aund 120B beinhalten ferner die Winkelsensoren 126A und 126B in den Kontaktbereichen 122AS bzw. 122BS, wie in 30 dargestellt. Ferner speichert die Speicherungseinrichtung 3A einen vorgegebenen Winkel zum Stoppen der Arbeit zum Biegen des Materials 101. Die Steuereinheit 3 berechnet einen Winkel, der von der Normalenrichtung des Kontaktbereichs 122AS und der Normalenrichtung des Kontaktbereichs 122BS gebildet wird, aus einem Winkel in der Normalenrichtung des Kontaktbereichs 122AS, der vom Winkelsensor 126A empfangen wird, und einem Winkel in der Normalenrichtung des Kontaktbereichs 122BS, der vom Winkelsensor 126B empfangen wird. Die Steuereinheit 3 bestimmt, ob der berechnete Winkel, der von den Normalenrichtungen gebildet wird, gleich dem vorgegebenen Winkel, der in der Speicherungseinrichtung 3A gespeichert ist, oder kleiner als dieser ist oder nicht. Wenn eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der gebildete Winkel gleich dem vorgegebenen Winkel, der in der Speicherungseinrichtung 3A gespeichert ist, oder kleiner als dieser ist, stoppt die Steuereinheit 3 die Arbeit zum Biegen des Materials 101 unter Verwendung des Gelenkroboters 10. Wenn andererseits eine Bestimmung vorgenommen ist, dass der gebildete Winkel nicht gleich dem vorgegebenen Winkel, der in der Speicherungseinrichtung 3A gespeichert ist, oder kleiner als dieser ist, setzt die Steuereinheit 3 die Arbeit zum Biegen des Materials 101 unter Verwendung des Gelenkroboters 10 fort.
(Andere Modifikationsbeispiele)
Die Ausführungsformen und die Modifikationsbeispiele der vorliegenden Offenbarung wurden oben ausführlich beschrieben, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind auf der Grundlage der technischen Ideen der vorliegenden Offenbarung möglich. Zum Beispiel sind die Konfigurationen, Verfahren, Prozesse, Formen, Materialien, Zahlenwerte und dergleichen, die in den Ausführungsbeispielen und den Modifikationsbeispielen aufgeführt sind, lediglich Beispiele, und andere Konfigurationen, Verfahren, Prozesse, Formen, Materialien, Zahlenwerte und dergleichen können nach Bedarf verwendet werden. Die Konfigurationen, Methoden, Verfahren, Formen, Materialien, Zahlenwerte und dergleichen der Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele können miteinander kombiniert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In Zahlenbereichen, die in den Ausführungsformen und Modifikationsbeispielen schrittweise beschrieben sind, kann ein oberer Grenzwert oder ein unterer Grenzwert des Zahlenbereichs in einer bestimmten Stufe durch einen oberen Grenzwert oder einen unteren Grenzwert eines Zahlenbereichs in einer anderen Stufe ersetzt werden. Die Materialien, die in den obigen Ausführungsformen und Modifikationsbeispielen dargestellt sind, können einzeln als ein Typ oder als Kombination zweier oder mehrerer Typen verwendet werden, sofern nicht anders angegeben.
Ferner kann die vorliegende Offenbarung auch die folgende Konfiguration annehmen.

(1) Roboter, der Folgendes beinhaltet:
- eine Aktuatoreinheit; und
- einen Endeffektor, der an einer Spitze der Aktuatoreinheit vorgesehen ist,
- wobei der Endeffektor Folgendes beinhaltet:
  - einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Druckverteilung in einem Kontaktbereich detektieren zu können, der mit einem Werkstück in Kontakt kommt; und
  - einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Positionsinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.
(2) Roboter nach (1),
- wobei der erste Sensor ein Substrat beinhaltet, und
- der zweite Sensor auf dem Substrat vorgesehen ist.
(3) Roboter nach (2), wobei das Substrat ein biegsames Substrat ist.
(4) Roboter nach einem von (1) bis (3), wobei der erste Sensor dazu ausgebildet ist, Scherkraft des Kontaktbereichs detektieren zu können.
(5) Roboter nach einem von (1) bis (4), der ferner einen dritten Sensor beinhaltet, der dazu ausgebildet ist, Winkelinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.
(6) Roboter nach einem von (1) bis (5), der ferner eine Kamera beinhaltet, die dazu ausgebildet ist, das Werkstück zu fotografieren.
(7) Roboter nach einem von (1) bis (6), wobei der erste Sensor Folgendes beinhaltet: eine Detektionsschicht, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche beinhaltet und einen kapazitiven Erfassungsabschnitt beinhaltet;
- eine erste leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der ersten Fläche der Detektionsschicht gegenüberliegt;
- eine zweite leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der zweiten Fläche der Detektionsschicht gegenüberliegt;
- eine erste Verformungsschicht, die zwischen der ersten leitenden Schicht und der Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach Druck, der in einer Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird; und
- eine zweite Verformungsschicht, die zwischen der zweiten leitenden Schicht und der Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach dem Druck, der in der Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird;
(8) Roboter nach einem von (1) bis (6), wobei der erste Sensor Folgendes beinhaltet: eine erste Detektionsschicht, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche beinhaltet und einen kapazitiven ersten Erfassungsabschnitt beinhaltet;
- eine zweite Detektionsschicht, die eine erste Fläche beinhaltet, die der zweiten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt, und einen zweiten Erfassungsabschnitt kapazitiver Art beinhaltet;
- eine erste leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der ersten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt;
- eine zweite leitende Schicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist;
- eine Isolierungsschicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der zweiten leitenden Schicht vorgesehen ist, um die erste Detektionsschicht von der zweiten leitenden Schicht zu isolieren;
- eine erste Verformungsschicht, die zwischen der ersten leitenden Schicht und der ersten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach Druck, der in einer Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird; und
- eine zweite Verformungsschicht, die zwischen der zweiten leitenden Schicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach dem Druck, der in der Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird,
- ein CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der ersten Verformungsschicht, und der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der zweiten Verformungsschicht.
(9) Roboter nach einem von (1) bis (6), wobei der erste Sensor Folgendes beinhaltet: eine erste Detektionsschicht, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche beinhaltet und einen kapazitiven ersten Erfassungsabschnitt beinhaltet;
- eine zweite Detektionsschicht, die eine erste Fläche, die der zweiten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt, und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche beinhaltet und einen zweiten Erfassungsabschnitt kapazitiver Art beinhaltet;
- eine Isolierungsschicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist, um die erste Detektionsschicht von der zweiten Detektionsschicht zu isolieren;
- eine erste leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der ersten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt;
- eine zweite leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der zweiten Fläche der zweiten Detektionsschicht gegenüberliegt;
- eine erste Verformungsschicht, die zwischen der ersten leitenden Schicht und der ersten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach Druck, der in einer Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird; und
- eine zweite Verformungsschicht, die zwischen der zweiten leitenden Schicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach dem Druck, der in der Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird,
- ein CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der ersten Verformungsschicht, und der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der zweiten Verformungsschicht.
(10) Roboter nach (9), wobei die Isolierungsschicht Folgendes beinhaltet:
- eine dritte leitende Schicht;
- eine erste Isolierungsschicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der dritten leitenden Schicht vorgesehen ist, um die erste Detektionsschicht von der dritten leitenden Schicht zu isolieren; und
- eine zweite Isolierungsschicht, die zwischen der dritten leitenden Schicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist, um die dritte leitende Schicht von der zweiten Detektionsschicht zu isolieren.
(11) Roboter nach (9), wobei der erste Sensor ferner Folgendes beinhaltet:
- eine vierte leitende Schicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der Isolierungsschicht vorgesehen ist;
- eine dritte Verformungsschicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der vierten leitenden Schicht vorgesehen ist;
- eine fünfte leitende Schicht, die zwischen der Isolierungsschicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist; und
- eine vierte Verformungsschicht, die zwischen der fünften leitenden Schicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist.
(12) Roboter nach einem von (8) bis (11), wobei eine Dicke der Isolierungsschicht das Zweifache oder mehr der Dicke der ersten Verformungsschicht beträgt, und die Dicke der Isolierungsschicht das Zweifache oder mehr der Dicke der zweiten Verformungsschicht beträgt.
(13) Roboter nach einem von (8) bis (12), wobei ein Grundgewicht der Isolierungsschicht das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der ersten Verformungsschicht beträgt, und das Grundgewicht der Isolierungsschicht das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der zweiten Verformungsschicht beträgt.
(14) Roboter nach einem von (8) bis (13), wobei die Isolierungsschicht Gel enthält.
(15) Endeffektor, der Folgendes beinhaltet:
- einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Druckverteilung in einem Kontaktbereich detektieren zu können, der mit einem Werkstück in Kontakt kommt; und
- einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Positionsinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.
(16) Robotersystem, das Folgendes beinhaltet:
- einen Roboter; und
- eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Roboter zu steuern,
- wobei der Roboter Folgendes beinhaltet
- eine Aktuatoreinheit; und
- einen Endeffektor, der an einer Spitze der Aktuatoreinheit vorgesehen ist, und
- der Endeffektor beinhaltet Folgendes:
  - einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, eine Druckverteilung in einem Kontaktbereich detektieren zu können, der mit einem Werkstück in Kontakt kommt; und
  - einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Positionsinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.
(17) Robotersystem nach (16), wobei die Steuereinrichtung anhand der Druckverteilung, die vom ersten Sensor detektiert wird, und der Positionsinformationen, die vom zweiten Sensor detektiert werden, bestimmt, ob der vorgegebene Druck an einer vorgegebenen Position auf den Kontaktbereich wirkt oder nicht.
(18) Robotersystem nach (16) oder (17), wobei der erste Sensor Folgendes beinhaltet: eine erste Detektionsschicht, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche beinhaltet und einen kapazitiven ersten Erfassungsabschnitt beinhaltet;
- eine zweite Detektionsschicht, die eine erste Fläche beinhaltet, die der zweiten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt, und einen zweiten Erfassungsabschnitt kapazitiver Art beinhaltet;
- eine erste leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der ersten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt;
- eine zweite leitende Schicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist;
- eine Isolierungsschicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der zweiten leitenden Schicht vorgesehen ist, um die erste Detektionsschicht von der zweiten leitenden Schicht zu isolieren;
- eine erste Verformungsschicht, die zwischen der ersten leitenden Schicht und der ersten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach Druck, der in einer Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird; und
- eine zweite Verformungsschicht, die zwischen der zweiten leitenden Schicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach dem Druck, der in der Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird,
- ein CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der ersten Verformungsschicht, und der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der zweiten Verformungsschicht.
(19) Robotersystem nach (18), wobei die Steuereinrichtung Scherkraft aus einer Kapazitätsverteilung, die von der ersten Detektionsschicht detektiert wird, und einer Kapazitätsverteilung, die von der zweiten Detektionsschicht detektiert wird, berechnet.
(20) Robotersystem nach (18) oder (19), wobei die Steuereinrichtung einen Positionsverschiebungsbetrag des vom Endeffektor gegriffenen Werkstücks anhand einer Kapazitätsverteilung, die von der ersten Detektionsschicht detektiert wird, und einer Kapazitätsverteilung, die von der zweiten Detektionsschicht detektiert wird, berechnet.

[Liste der Bezugszeichen]

1: Robotersteuereinrichtung
2: Bedienungseinheit
3: Steuereinheit
3A: Speicherungseinrichtung
4A, 4B: Sensor-IC
5: Benachrichtigungseinheit
10: Gelenkroboter
11: Roboterarm
12: Roboterhand
13: Kamera
14: Schabloneneinrichtung
14A: Schablone
14B: Antriebseinheit
20A, 20B, 40, 50, 60, 70, 80: Kraftsensor
20S: Erfassungsfläche
21A, 21B, 21C, 51B, 61A, 61B, 71: Detektionsschicht
21A1: Verbindungsabschnitt
21A2: Verbindungsanschluss
21AS1, 21BS1, 31S1, 51BS1, 61AS1, 61BS1, 71AS1, 71BS1: Erste Fläche
21AS2, 21BS2, 31S2, 51BS2, 61AS2, 61BS2, 71AS2, 71BS2: Zweite Fläche
22, 25, 25A, 25B, 52, 62, 72: Isolierungsschicht
23A, 23B, 53B, 63A, 63B, 73, 81: Verformungsschicht
24A, 24B, 24C, 54B, 54C, 64A, 64B, 74A, 74B: Leitende Schicht
31: Grundmaterial
32, 33, 38: Mehrzahl von Routing-Verdrahtungen
34A, 34B: Deckfilm
35A, 35B: Haftschicht
36: Erfassungselektrode
36A: Verbindungsleitung
37: Impulselektrode
37A: Hauptverdrahtung
37B: Durchgangsloch
41: Objekt
55: Haftschicht
60A: Erster Kraftsensor
60B: Zweiter Kraftsensor
82: Außenmaterial
111: Sockelabschnitt
112A, 112B, 112C, 112D, 123A, 123B: Gelenkabschnitt
113A, 113B, 113C, 120C, 121A, 121B, 122A, 122B: Verbindungsglied
114A, 114B, 114C, 114D, 125A, 125B: Antriebseinheit
120A und 120B: Fingerabschnitt
122AS und 122BS: Kontaktbereich
124A, 124B: Positionssensor
126A, 126B: Winkelsensor
DB1, DB2: Ausgangssignalverteilung
P1, P2: Anordnungsteilung
SE21, SE22, SE23, SE52, SE61, SE62, SE71: Erfassungsabschnitt

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 2020049581 A [0004]

Claims

Roboter, umfassend: eine Aktuatoreinheit; und einen Endeffektor, der an einer Spitze der Aktuatoreinheit vorgesehen ist, wobei der Endeffektor Folgendes beinhaltet: einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Druckverteilung in einem Kontaktbereich detektieren zu können, der mit einem Werkstück in Kontakt kommt; und einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Positionsinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.
Roboter nach Anspruch 1, wobei der erste Sensor ein Substrat beinhaltet, und der zweite Sensor auf dem Substrat vorgesehen ist.
Roboter nach Anspruch 2, wobei das Substrat ein biegsames Substrat ist.
Roboter nach Anspruch 1, wobei der erste Sensor dazu ausgebildet ist, Scherkraft des Kontaktbereichs detektieren zu können.
Roboter nach Anspruch 1, ferner umfassend einen dritten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Winkelinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.
Roboter nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Kamera, die dazu ausgebildet ist, das Werkstück zu fotografieren.
Roboter nach Anspruch 1, wobei der erste Sensor Folgendes beinhaltet: eine Detektionsschicht, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche beinhaltet und einen kapazitiven Erfassungsabschnitt beinhaltet; eine erste leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der ersten Fläche der Detektionsschicht gegenüberliegt; eine zweite leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der zweiten Fläche der Detektionsschicht gegenüberliegt; eine erste Verformungsschicht, die zwischen der ersten leitenden Schicht und der Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach Druck, der in einer Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird; und eine zweite Verformungsschicht, die zwischen der zweiten leitenden Schicht und der Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach dem Druck, der in der Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird.
Roboter nach Anspruch 1, wobei der erste Sensor Folgendes beinhaltet: eine erste Detektionsschicht, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche beinhaltet und einen kapazitiven ersten Erfassungsabschnitt beinhaltet; eine zweite Detektionsschicht, die eine erste Fläche beinhaltet, die der zweiten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt, und einen zweiten Erfassungsabschnitt kapazitiver Art beinhaltet; eine erste leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der ersten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt; eine zweite leitende Schicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist; eine Isolierungsschicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der zweiten leitenden Schicht vorgesehen ist, um die erste Detektionsschicht von der zweiten leitenden Schicht zu isolieren; eine erste Verformungsschicht, die zwischen der ersten leitenden Schicht und der ersten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach Druck, der in einer Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird; und eine zweite Verformungsschicht, die zwischen der zweiten leitenden Schicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach dem Druck, der in der Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird, ein CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der ersten Verformungsschicht, und der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der zweiten Verformungsschicht.
Roboter nach Anspruch 1, wobei der erste Sensor Folgendes beinhaltet: eine erste Detektionsschicht, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche beinhaltet und einen kapazitiven ersten Erfassungsabschnitt beinhaltet; eine zweite Detektionsschicht, die eine erste Fläche, die der zweiten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt, und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche beinhaltet und einen zweiten Erfassungsabschnitt kapazitiver Art beinhaltet; eine Isolierungsschicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist, um die erste Detektionsschicht von der zweiten Detektionsschicht zu isolieren; eine erste leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der ersten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt; eine zweite leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der zweiten Fläche der zweiten Detektionsschicht gegenüberliegt; eine erste Verformungsschicht, die zwischen der ersten leitenden Schicht und der ersten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach Druck, der in einer Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird; und eine zweite Verformungsschicht, die zwischen der zweiten leitenden Schicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach dem Druck, der in der Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird, ein CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der ersten Verformungsschicht, und der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der zweiten Verformungsschicht.
Roboter nach Anspruch 9, wobei die Isolierungsschicht Folgendes beinhaltet: eine dritte leitende Schicht; eine erste Isolierungsschicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der dritten leitenden Schicht vorgesehen ist, um die erste Detektionsschicht von der dritten leitenden Schicht zu isolieren; und eine zweite Isolierungsschicht, die zwischen der dritten leitenden Schicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist, um die dritte leitende Schicht von der zweiten Detektionsschicht zu isolieren.
Roboter nach Anspruch 9, wobei der erste Sensor ferner Folgendes beinhaltet: eine vierte leitende Schicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der Isolierungsschicht vorgesehen ist; eine dritte Verformungsschicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der vierten leitenden Schicht vorgesehen ist; eine fünfte leitende Schicht, die zwischen der Isolierungsschicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist; und eine vierte Verformungsschicht, die zwischen der fünften leitenden Schicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist.
Roboter nach Anspruch 9, wobei eine Dicke der Isolierungsschicht das Zweifache oder mehr der Dicke der ersten Verformungsschicht beträgt, und die Dicke der Isolierungsschicht das Zweifache oder mehr der Dicke der zweiten Verformungsschicht beträgt.
Roboter nach Anspruch 9, wobei ein Grundgewicht der Isolierungsschicht das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der ersten Verformungsschicht beträgt, und das Grundgewicht der Isolierungsschicht das Zehnfache oder mehr des Grundgewichts der zweiten Verformungsschicht beträgt.
Roboter nach Anspruch 9, wobei die Isolierungsschicht Gel enthält.
Endeffektor umfassend: einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Druckverteilung in einem Kontaktbereich detektieren zu können, der mit einem Werkstück in Kontakt kommt; und einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Positionsinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.
Robotersystem umfassend: einen Roboter; und eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Roboter zu steuern, wobei der Roboter Folgendes beinhaltet: eine Aktuatoreinheit; und einen Endeffektor, der an einer Spitze der Aktuatoreinheit vorgesehen ist, und der Endeffektor beinhaltet Folgendes: einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, eine Druckverteilung in einem Kontaktbereich detektieren zu können, der mit einem Werkstück in Kontakt kommt; und einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, Positionsinformationen des Kontaktbereichs detektieren zu können.
Robotersystem nach Anspruch 16, wobei die Steuereinrichtung anhand der Druckverteilung, die vom ersten Sensor detektiert wird, und der Positionsinformationen, die vom zweiten Sensor detektiert werden, bestimmt, ob der vorgegebene Druck an einer vorgegebenen Position auf den Kontaktbereich wirkt oder nicht.
Robotersystem nach Anspruch 16, wobei der erste Sensor Folgendes beinhaltet: eine erste Detektionsschicht, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche beinhaltet und einen kapazitiven ersten Erfassungsabschnitt beinhaltet; eine zweite Detektionsschicht, die eine erste Fläche beinhaltet, die der zweiten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt, und einen zweiten Erfassungsabschnitt kapazitiver Art beinhaltet; eine erste leitende Schicht, die so vorgesehen ist, dass sie der ersten Fläche der ersten Detektionsschicht gegenüberliegt; eine zweite leitende Schicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist; eine Isolierungsschicht, die zwischen der ersten Detektionsschicht und der zweiten leitenden Schicht vorgesehen ist, um die erste Detektionsschicht von der zweiten leitenden Schicht zu isolieren; eine erste Verformungsschicht, die zwischen der ersten leitenden Schicht und der ersten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach Druck, der in einer Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird; und eine zweite Verformungsschicht, die zwischen der zweiten leitenden Schicht und der zweiten Detektionsschicht vorgesehen ist und je nach dem Druck, der in der Dickenrichtung des ersten Sensors wirkt, elastisch verformt wird, ein CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der ersten Verformungsschicht, und der CLD-Wert von 25 % der Isolierungsschicht beträgt das Zehnfache oder mehr des CLD-Werts von 25 % der zweiten Verformungsschicht.
Robotersystem nach Anspruch 18, wobei die Steuereinrichtung Scherkraft aus einer Kapazitätsverteilung, die von der ersten Detektionsschicht detektiert wird, und einer Kapazitätsverteilung, die von der zweiten Detektionsschicht detektiert wird, berechnet.
Robotersystem nach Anspruch 18, wobei die Steuereinrichtung einen Positionsverschiebungsbetrag des vom Endeffektor gegriffenen Werkstücks anhand einer Kapazitätsverteilung, die von der ersten Detektionsschicht detektiert wird, und einer Kapazitätsverteilung, die von der zweiten Detektionsschicht detektiert wird, berechnet.