JP2009058445A - 触覚センサ - Google Patents

Abstract

【課題】少ない検出ポイントでも所定の突起部のグループ全体に働く物理量を把握できる触覚センサを提供する
【解決手段】上記課題を解決するため、本発明に係る触覚センサは、触覚センサであって、変位可能な複数の第一の突起部と、前記第一の突起部それぞれの下方に位置しかつ中心がそれぞれ前記第一の突起部の中心と互いに異なる方向にずれて位置して前記第一の突起部の変位を検出するための複数の第一の検出ポイントとを有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、コンピュータ等の入力装置、機械装置用の感圧センサー、食品用ロボット、医療用ロボット、又は産業用ロボット等に利用し得る触覚センサに関する。

上記の触覚センサにかかる技術として、例えば特許文献１には、押圧面が形成された面形成体と該面形成体に突設された接触用凸部とを有する接触子と、該接触子の押圧面からの圧力が作用する感圧導電性エラストマー部材と、前記押圧面との間に該感圧導電性エラストマー部材を介して配設され且つ該感圧導電性エラストマー部材の変形に伴う電気抵抗変化を取り出す電極とを具備してなり、前記接触子を前記感圧導電性エラストマー部材に対して変位可能に支持させると共に、前記接触子の接触用凸部を前記感圧導電性エラストマー部材の表面より外方に突出させたことを特徴とする触覚センサー（特許文献１の請求項１参照）が開示されている。

また、非特許文献１には、突起形状デバイスを付加した触覚センサが開示されている。

特開平５−８１９７７号公報 尾田雅文、他４名、「感圧性導電ゴムを用いた対象物の触感検出に関する基礎的研究」、第１９回バイオエンジニアリング講演会 講演論文集、社団法人日本機械学会、Ｎｏ．０６−６５、２００７年１月６日発行、ｐ．３５８−３５９

上記の特許文献１及び非特許文献１では、接触子（本願の突起部に対応する。なお、突起部は被接触物に直接接触する必要は無い。）又は突起形状デバイス（以下、接触子又は突起形状デバイスを単に接触子と表現する。）の変位を検出するための検出ポイントが、接触子一つにつき中心及び上下左右対称に複数形成されている。これは、接触子一つに働く物理量を正確に把握するためである。

しかし、接触子を小型化して触覚センサの感度を上げることを考えた場合、上記の特許文献１及び非特許文献１では、接触子を小型化すると検出ポイントの数をそれだけ細かくして増やす必要がある。そして、検出ポイントの数を増やして細かくすると、検出ポイントの形成が困難となる、検出ポイントで検出した値の処理時間が増える、検出ポイントの耐久性が落ちる、検出ポイントでの検出感度が落ちる等の不都合があった。

ところで、所定の複数の接触子をグループとして、このグループ全体に働く物理量をこのグループ毎に把握できれば、触覚センサに働く物理量の状態を把握できる。このため、少ない検出ポイントでもグループ全体に働く物理量をこのグループ毎に把握できれば、接触子一つに働く物理量を的確に把握する必要は無い。触覚センサに働く物理量を把握可能とすることが触覚センサにおける第一の目的であり、接触子一つに働く物理量にこだわる必要は無いからである。そして、検出ポイントを必要以上に小さくする必要も無くなる。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少ない検出ポイントでも所定の突起部のグループ全体に働く物理量を把握できる触覚センサを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る触覚センサは、
触覚センサであって、
変位可能な複数の第一の突起部と、
前記第一の突起部それぞれの下方に位置しかつ中心がそれぞれ前記第一の突起部の中心と互いに異なる方向にずれて位置して前記第一の突起部の変位を検出するための複数の第一の検出ポイントとを有することを特徴とする。

本発明に係る触覚センサは、複数の第一の検出ポイントそれぞれが、前記第一の突起部それぞれの下方に位置しかつ中心がそれぞれ前記第一の突起部の中心と互いに異なる方向にずれて位置することにより、後述のように、複数の第一の検出ポイントで検出した値を検討すれば、この複数の第一の検出ポイントそれぞれの上にある（すなわち、対応する）第一の突起部により構成されるグループ全体にどのような物理量が働いているかを把握出来る。これにより、本発明に係る触覚センサは、少ない検出ポイントでも所定の突起部のグループ全体に働く物理量を把握できる触覚センサとなる。

また、本発明に係る触覚センサは、
変位可能な一つ以上の第二の突起部と、
前記第二の突起部の下方に位置しかつ中心が前記第二の突起部の中心と一致して前記第二の突起部の変位を検出するための一つ以上の第二の検出ポイントをさらに有することを特徴とする。

複数の第一の検出ポイントで検出した値と、一以上の第二の検出ポイントで検出した値とを検討すれば、後述のように、この複数の第一の検出ポイントそれぞれに対応する第一の突起部と、一以上の第二の検出ポイントに対応する第二の突起部とにより構成されるグループ全体にどのような物理量が働いているかをより正確に把握出来る。

また、本発明に係る触覚センサは、
前記複数の第一の検出ポイントで構成されるグループを複数有することを特徴とする。

複数の第一の検出ポイントにそれぞれ対応する第一の突起部により構成されるグループそれぞれに働く物理量は把握出来るので、この物理量をもとに、複数のグループ全体に働く物理量を把握出来る。これにより、広い範囲に働く物理量を把握出来る。

また、本発明に係る触覚センサは、
前記複数の第一の検出ポイントと、一つ以上の前記第二の検出ポイントとで構成されるグループを複数有することを特徴とする。

複数の第一の検出ポイントにそれぞれ対応する第一の突起部と、一つ以上の第二の検出ポイントに対応する第二の突起部とにより構成されるグループそれぞれに働く物理量は把握出来るので、この物理量をもとに、複数のグループ全体に働く物理量を把握出来る。これにより、広い範囲に働く物理量を把握出来る。

また、本発明に係る触覚センサは、
前記複数の第一の検出ポイントは、三つ以上の第一の検出ポイントであることを特徴とする。

前記複数の第一の検出ポイントは、三つ以上の第一の検出ポイントであることにより、三つ以上の第一の検出ポイントに対応して第一の突起部も三つ以上になる。これにより、この三つ以上の第一の突起部により構成されるグループ全体に働く物理量、特に３分力と、３軸周りのモーメントを把握することが出来る。

また、本発明に係る触覚センサは、
前記複数の第一の検出ポイントは、四つの第一の検出ポイントであり、少なくとも一つの前記第二の検出ポイントを中心にして上下左右にそれぞれ位置することを特徴とする。

前記複数の第一の検出ポイントは、四つの第一の検出ポイントであり、前記一つ以上の第二の検出ポイントのうちの少なくとも一つの前記第二の検出ポイントを中心（本発明においては略中心も含む）にして上下左右（本発明において多少ずれていても良い。）にそれぞれ位置することにより、この四つの第一の検出ポイントにそれぞれ対応する四つの第一の突起部と、少なくとも一つの第二の検出ポイントにそれぞれ対応する第二の突起部とにより構成されるグループ全体に働く物理量、特に３分力と、３軸周りのモーメントをより正確に把握することが出来る。

また、本発明に係る触覚センサは、
前記突起部の間を埋めるように形成した部材をさらに有することを特徴とすることを特徴とする。

この部材により突起部の間にゴミ等が入り込むことを防ぐことが出来る。

また、本発明に係る触覚センサは、
前記第一の突起部が傾倒により変位すると前記第一の突起部の下の領域が変形すると共に変形に偏りが生じ、
前記第一の検出ポイントの中心は、前記の変形の偏りを前記第一の検出ポイントで検出できるように前記第一の突起部の中心からずれたものであることを特徴とする。

前記第一の突起部が傾倒により変位すると前記第一の突起部の下の領域が変形すると共に変形に偏りが生じ、前記第一の検出ポイントの中心は、前記の変形の偏りを前記第一の検出ポイントで検出できるように前記第一の突起部の中心からずれたものであることにより、前記第一の検出ポイントに対応する第一の突起部の変位を第一の検出ポイントでより正確に検出出来る。これにより、複数の第一の突起部により構成されるグループ全体に働く物理量を把握出来る。このため、この触覚センサは、少ない検出ポイントでも所定の突起部のグループ全体に働く物理量を把握できる触覚センサとなる。

本発明によれば、少ない検出ポイントでも所定の突起部のグループ全体に働く物理量を把握できる触覚センサを提供することができる。

本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら説明する。なお、図面において同様のものや対応するもの、総称できるものについては同じ符号を付して説明する。本発明は、下記の実施形態にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で実施形態に変更を加えることが出来るのはもちろんである。本発明の要旨を逸脱しない範囲で実施形態の構成要素を省略出来るのはもちろんである。

（第一実施形態）
図１は本発明に係る触覚センサの一例を説明する概略斜視図である。図２は、本発明に係る触覚センサの一例の検出ポイントと突起部との位置関係を説明するための説明図である。

触覚センサ１は、変位可能な複数の突起部１０と、この複数の突起部１０を配置した検出素子２０と、被覆部材３０とを有する。検出素子２０は検出ポイント４０を有し、触覚センサ１は検出ポイント４０を有する。

複数の突起部１０の中には、変位可能な第一の突起部１０ａとなるものや、変位可能な第二の突起部１０ｂとなるものがある。隣り合う突起部１０は、互いの変位（特に傾倒）を阻害しないように所定の間隔で配置されることが望ましい。突起部１０が非常に小型化された場合、触覚センサ１に接触する接触対象物により加えられる物理量の方向は同方向になると考えられ、隣り合う突起部１０は同方向に変位すると考えられる。このため、隣り合う突起部１０は、図２のように接近していてもよい。

突起部１０は、本実施形態では円柱形状であるが、多角柱形状、円錐形状、多角錐形状等のその他の形状であってもよい。突起部１０は、変位により検出素子２０を押圧し、検出素子２０の所定の領域を適切に変形させる形状であることが望ましい。

突起部１０は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の高分子材料、あるいは金属材料等の硬質材料により形成する。このように突起部１０を硬質材料により形成することで、突起部１０の検出素子２０を押圧する押圧下面を硬質にして突起部１０の変位を検出素子２０に的確に伝達することができ、検出素子２０の感度（すなわち触覚センサ１の感度）を良くすることが出来る。突起部１０は、検出素子２０の表面の所定の位置に接着剤や粘着材等により固着することにより、配置される。

検出素子２０は、シート状に形成されシート状部材２３と、このシート状部材２１の表面に形成した複数の第一電極２１と、第一電極２１とシート状部材２３を介して交差するようにシート状部材２３の裏面に形成した複数の第二電極２２とを有する。複数の第一電極２１は、例えば櫛型電極の一部を構成し、互いが平行になるようにシート状部材２３の表面に設ける。第二電極２２は、例えば櫛型電極の一部を構成し、互いが平行になるようにシート状部材２３の裏面に設ける。

検出ポイント４０は、この検出ポイント４０の上に配置された突起部１０の変位を検出するためのもの、すなわち突起部１０の変位を検出するために用いるものである。例えば、突起部１０の下方に位置し、第一電極２１中、第二電極２２中、及びシート状部材２３中の、第一電極２１と第二電極２２とが交差する領域が、それぞれ検出ポイント４０となる。検出ポイント４０の中には、第一の突起部１０ａの下方に位置しかつ中心が第一の突起部１０ａの中心とずれて位置して第一の突起部１０ａの変位を検出するための第一の検出ポイント４０ａとなるポイントや、第二の突起部１０ｂの下方に位置しかつ中心が第二の突起部１０ｂの中心と一致（本発明において、第二の突起部１０ｂの変位の検出に支障が無い程度にずれた略一致を含む。）して第二の突起部１０ｂの変位を検出するための第二の検出ポイント４０ｂとなるポイントがある。なお、図２では、一部の検出ポイント４０のみ、黒く塗りつぶして検出ポイントを分かり易く示した（図３及び図５も同様）。

検出ポイント４０（第一の検出ポイント４０ａ又は第二の検出ポイント４０ｂ）は、突起部１０（第一の突起部１０ａ又は第二の突起部１０ｂ）の変位により変形する。この変形による、シート状部材２３中の検出ポイント４０に対応する領域の電気抵抗の変化、又は、第一電極２１と第二電極２２との間の静電容量の変化を、第一電極２１及び第二電極２２で取り出す。そして、上記の変化を検討することで、検出ポイント４０を用いてこの検出ポイント４０に対応する突起部１０それぞれの変位を検出できる。第一の突起部１０ａの下方に位置する第一の検出ポイント４０ａは、一つの第一の突起部１０ａにつき一つでも、複数でも良い。

シート状部材２３は、感圧導電シート、又は誘電体シート等により形成される。シート状部材２３が感圧導電シートで形成される場合、シート状部材２３は、感圧導電ゴムシート、感圧導電性インク等により形成される。シート状部材２３を、誘電体シート等により形成する場合、検出ポイント４０は容量素子となる。

第一電極２１や、第二電極２２は、接着剤による固着、スクリーン印刷、フレキシブル電極等の適宜の方法で、シート状部材２３に形成する。

なお、第一電極２１と第二電極２２とが交差する領域（検出ポイント４０を含む）が規則的に行列状に形成されているため、突起部１０は不規則に配置される。突起部１０のうちの第一の突起部１０ａの中心が第一の検出ポイント４０ａの中心とずれるからである。なお、突起部１０を規則的に配置して、検出ポイント４０を不規則に形成しても良い。また、突起部１０及び検出ポイント４０両者を不規則に配置しても良い。

また、シート状部材２３は、第一電極２１を保護する目的や、第一電極２１が互いに短絡しないようにする目的で、第一電極２１を覆うように形成した、防水性及び気密性を確保可能なポリエチレンフィルム等のマスキングシート（図示せず）を表面に有する。また、シート状部材２３は、第二電極２２を保護する目的や、第二電極２２が互いに短絡しないようにする目的で、第一電極２２を覆うように形成した、防水性及び気密性を確保可能なポリエチレンフィルム等のマスキングシート（図示せず）を表面に有する。

被覆部材３０は、表面が平坦（本発明において略平坦を含む）で、検出素子１０の表面に形成される。表面が平坦であると、触覚センサ１に接触する接触対象物に的確に接触できる。また、被覆部材３０は、突起部１０の間を埋めるように形成される。これにより、突起部１０の間にゴミが溜まることを防ぐ。被覆部材３０は、検出素子２０の表面、第一電極２１、第二電極２２を保護する役割も有する。被覆部材３０は、突起部１０を覆うように形成される。これにより、突起部１０が検出素子２０から剥がれる事を防ぐことが出来る。また、これにより、突起部１０を保護できる。被覆部材３０は、突起部１０の間を埋めるように形成される部材であればよい。

被覆部材３０は、接触対象物が接触した場合に接触対象物から加えられる物理量（荷重等）により変形するとともに、物理量を突起部１０に伝達して突起部１０を適切に変位させる。被覆部材３０は、例えば、弾粘性材料で形成する。弾粘性材料は、弾性及びある程度の粘性を有する材料であり、例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、天然ゴム，合成ゴム等がある。

図２では、多数の第一の検出ポイント４０ａ（又は第一の突起部１０ａ）や、複数の第二の検出ポイント１０b（又は第二の突起部４０ｂ）が表現されているが、これらは、上記複数の第一の検出ポイント４０ａ（又は第一の突起部１０ａ）及び一以上の第二の検出ポイント１０ｂ（又は第二の突起部４０ｂ）を一つのグループとして、グループ分けされている。この点について図３を参照して説明する。なお、突起部１０の下方に位置する検出ポイント４０は、基本的に一つであるが複数であってもよい。

図３は、図２の一部を抜き出したものであり、本発明に係る触覚センサの一例が有する、多数の第一の検出ポイント（又は第一の突起部）及び複数の第二の検出ポイント（又は第二の突起部）の一部を、複数の第一の突起部と、一の第二の突起部とを一組として、グループ分けした説明図である。

図３では、多数の第一の検出ポイント４０ａ（又は第一の突起部１０ａ）及び複数の第二の検出ポイント１０ｂ（又は第二の突起部４０ｂ）の一部について、グループ７１と、グループ７２とにグループ分けしている。また、突起部の下方の検出ポイント４０も、複数のグループ、すなわち、グループ７１と、グループ７２とにグループ分けしている。

グループ７１（一点鎖線で囲んだ突起部１０又は検出ポイント４０のグループ）は、四つの第一の突起部１０ａ（第一の突起部１０ａａ、第一の突起部１０ａｂ、第一の突起部１０ａｃ、及び第一の突起部１０ａｄ）と、一の第二の突起部１０ｂ（第二の突起部１０ｂａ）とにより構成される。また、グループ７１は、四つの第一の検出ポイント４０ａ（第一の検出ポイント４０ａａ、第一の検出ポイント４０ａｂ、第一の検出ポイント４０ａｃ、及び第一の検出ポイント１０ａｄ）と、一の第二の検出ポイント４０ｂ（第二の突起部４０ｂａ）とにより構成される。

グループ７２（破線で囲んだ突起部１０又は検出ポイント４０のグループ）は、四つの第一の突起部１０ａ（第一の突起部１０ａｄ、第一の突起部１０ａｅ、第一の突起部１０ａｆ、及び第一の突起部１０ａｇ）と、一の第二の突起部１０ｂｂとにより構成される。また、グループ７１は、四つの第一の検出ポイント４０ａ（第一の検出ポイント４０ａｄ、第一の検出ポイント４０ａｅ、第一の検出ポイント４０ａｆ、及び第一の検出ポイント１０ａｇ）と、一の第二の検出ポイント４０ｂｂとにより構成される。

なお、第一の突起部１０ａ及び又は第二の突起部１０ｂは、一つのグループにのみ属してもよいが、第一の突起部１０ａｄのように、二つのグループに重複して属しても良い。また、第一の検出ポイント４０ａ及び又は第二の検出ポイント４０ｂは、一つのグループにのみ属してもよいが、第一の検出ポイント４０ａｄのように、二つのグループに重複して属しても良い。基本的に、一つのグループに属する検出ポイント４０は、突起部１０それぞれの下方に一つずつ位置する。すなわち、一つのグループにおいては、突起部１０と、この突起部１０の変位を検出するための検出ポイント４０とは一対一の関係にあることが望ましい。

グループ７１及びグループ７２において、四つの第一の突起部１０ａ（又は第一の検出ポイント４０ａ）は、一つの（一以上であっても良い。）第二の突起部１０ｂ（又は第二の検出ポイント４０b）を中心にして、第二の突起部１０ｂの上下左右にそれぞれ位置する。また、グループ７１及びグループ７２において、四つの第一の検出ポイント４０ａは、中心がそれぞれ第一の突起部１０ａの中心と互いに異なる方向にずれて位置している。具体的には、四つの第一の検出ポイント４０ａのうちの一つ（第一の検出ポイント４０ａd）は、第一の方向（ここではXY座標系におけるX軸方向）のプラス側にずれている。他の一つ（第一の検出ポイント４０ａａ又は４０ａｇ）は、第一の方向のマイナス側にずれている。他の一つ（第一の検出ポイント４０ａｂ又は４０ａｆ）は、第二の方向（ここではXY座標系におけるＹ軸方向）のプラス側にずれている。他の一つ（第一の検出ポイント４０ａｅ又は４０ａｃ）は、第二の方向のマイナス側にずれている。

複数の第一の検出ポイント１０ａ、一以上の第二の検出ポイント１０ｂで検出した値を検討すれば、第一の検出ポイント１０ａそれぞれに対応する第一の突起部１０ａにより構成されるグループ７１や７２全体にどのような物理量が働いているかを把握出来る。これの一例を図４を参照して説明する。

図４は、本発明に係る触覚センサの一例の一部を示した図であり、複数の第一の突起部及び一の第二の突起部全体にどのような物理量が働いているかを把握する方法を説明するための説明図であり、（ａ）は、初期状態、（ｂ）は、触覚センサに垂直荷重が加わった状態、（ｃ）は、斜め方向から荷重が加わった状態を示す図である。なお、被覆部材３０は省略している。

図４（ｂ）のように、触覚センサ１に垂直方向のみに荷重がかかる場合（垂直荷重（図１のＺ軸方向への荷重）がかかる場合）、第一の突起部１０ａｘ、第一の突起部１０ａｙ、及び第二の突起部１０ｂｘは、下方に変位（移動）する。この場合、第一の検出ポイント４０ａｘ、第一の検出ポイント４０ａｙ、及び第二の検出ポイント４０ｂｘは、それぞれ同じように変形するので、この第一の検出ポイント４０ａｘ、第一の検出ポイント４０ａｙ、及び第二の検出ポイント４０ｂｘにおける各電気抵抗又は各静電容量はそれぞれ同じように変化（抵抗値が減少又は静電容量が増加）する。このため、第一の検出ポイント４０ａｘ、第一の検出ポイント４０ａｙ、及び第二の検出ポイント４０ｂｘで、上記のような各電気抵抗又は各静電容量の変化を検出した場合には、第一の突起部１０ａｘ、第一の突起部１０ａｙ、及び第二の突起部１０ｂｘで構成されるグループ全体に垂直荷重という物理量のみが働いたということが把握出来る。

図４（ｃ）のように、触覚センサ１に斜め方向から荷重が加わった場合（垂直荷重及び水平荷重がかかる場合、矢印参照）、第一の突起部１０ａｘ、第一の突起部１０ａｙ、及び第二の突起部１０ｂｘは、傾くように変位する（傾倒する）。この場合、第一の検出ポイント４０ａｘ、第一の検出ポイント４０ａｙ、及び第二の検出ポイント４０ｂｘは、それぞれ同じように変形しない。複数の第一の検出部４０ａそれぞれの中心がそれぞれ第一の突起部１０ａの中心と互いに異なる方向にずれて位置するからである。

第一の検出ポイント４０ａｘは、厚さが厚くなるように変形するため、第一の検出ポイント４０ａｘにおける各電気抵抗又は各静電容量は変化し、抵抗値が増加又は静電容量値が減少する。第二の検出ポイント４０ｂｘは、厚さが薄くなり、第一電極２１が斜めになるように変形するため、第一の検出ポイント４０ａｘにおける各電気抵抗又は各静電容量は変化し、抵抗値が減少又は静電容量値が増加する。第一の検出ポイント４０ａｙは、厚さが薄くなるように変形するため、第一の検出ポイント４０ａｙにおける各電気抵抗又は各静電容量は変化し、抵抗値が減少又は静電容量値が増加する。

このように、複数の第一の突起部１０ａそれぞれの中心が第一の検出ポイント４０ａの中心とそれぞれ異なる方向にずれて位置すると、複数の第一の突起部１０ａが傾倒した場合に、各電気抵抗又は各静電容量の変化の仕方が複数の第一の検出ポイント４０ａ毎に異なる。このため、第一の検出ポイント４０ａｘ、第一の検出ポイント４０ａｙ、及び第二の検出ポイント４０ｂｘで、上記のような各電気抵抗又は各静電容量の変化を検出した場合には、第一の突起部１０ａｘ、第一の突起部１０ａｙ、及び第二の突起部１０ｂｘは傾倒しており、第一の突起部１０ａｘ、第一の突起部１０ａｙ、及び第二の突起部１０ｂｘで構成されるグループ全体に水平荷重（ここでは、水平面の二軸方向のうちのＸ方向）及び垂直荷重という物理量が働いたということが把握出来る。なお、上記の各電気抵抗又は各静電容量の変化量の大きさ等を検討すると、垂直荷重の大きさ及び水平荷重の大きさを把握出来る。垂直荷重が大きくなるほど、検出ポイント４０の厚さが薄くなる。また水平荷重が大きくなるほど、例えば互いの第一の検出部１０ａの厚さの差が大きくなる。

上記のような理屈を利用すれば、垂直荷重、水平荷重、及びモーメント等について適宜把握でき、複数の第一の検出ポイント４０ａ及び一以上の第二の検出ポイント４０ｂで検出した値を検討すれば、第一の検出ポイント４０ａそれぞれに対応する第一の突起部１０ａ及び一以上の第二の検出ポイント４０ｂそれぞれに対応する第二の突起部１０ｂにより構成されるグループ全体にどのような物理量が働いているかを把握出来る。水平荷重等の把握は、特に、中心が第一の突起部１０ａそれぞれの下方に位置しかつ中心がそれぞれ第一の突起部１０ａの中心と互いに異なる方向にずれて位置して第一の突起部１０ａそれぞれの変位を検出するための複数の第一の検出ポイント４０ａを形成することによって実現される。

この第一の検出ポイント４０ａは、一方向の水平荷重の測定を考慮すると最低二つあればよいが、三つ以上あると、第一の突起部１０ａ等で構成されるグループ全体に働く物理量、特に、３分力（図１の各ｘ、ｙ、ｚ軸方向に分解した荷重）と、３軸（ｘ、ｙ、ｚ軸）周りのモーメントとを把握出来る。特に、図３のように、四つの第一の検出ポイント１０ａが、一つ以上の第二の検出ポイント１０ｂのうちの少なくとも一つの第二の検出ポイント（ここでは一つ）を中心にして上下左右にそれぞれ位置することにより、この四つの第一の検出ポイント４０ａにそれぞれ対応する四つの第一の突起部１０ａと、少なくとも一つの第二の検出ポイント４０ｂにそれぞれ対応する第二の突起部１０ｂとにより構成されるグループ全体に働く物理量、特に３分力と、３軸周りのモーメントをより正確に把握することが出来る。特に、四つの第一の検出ポイント４０ａそれぞれの中心が二軸方向プラス側及びマイナス側の四方向にずれていると、水平荷重のＸ軸成分及びＹ軸成分（図１参照）を容易に把握出来る。

なお、一つのグループ内の第一の検出ポイント１０ａそれぞれの中心のずれる方向は、それぞれ３６０度を均等（略均等も含む）に割った方向にバランスよくずれることが望ましい（図３や図５参照）。また、グループそれぞれについて、第一の検出ポイント１０ａの中心のずれる方向やずれ方はグループ同士で互いに対応するように同じであると物理量の把握がし易い（図２、図３、図５では異なっている）。グループは、上下左右に隣り合う又は斜めに隣り合う等の突起部１０又は検出部４０の少なくとも一部同士で構成される事が望ましい。これにより、物理量の把握がし易くなる。

なお、多数の第一の検出ポイント４０ａ（又は第一の突起部１０ａ）及び複数の第二の検出ポイント４０ｂ（又は第二の突起部１０ｂ）を複数の第一の検出ポイント４０ａ（又は第一の突起部１０ａ）及び一以上の第二の検出ポイント４０ｂ（又は第二の突起部１０ｂ）毎にグループ化する、すなわち、触覚センサ１が複数の第一の検出ポイント４０ａ（又は第一の突起部１０ａ）と、一つ以上の第二の検出ポイント４０ｂ（又は第二の突起部１０ｂ）とで構成されるグループを複数有することにより、複数の第一の検出ポイント４０ａにそれぞれ対応する第一の突起部１０ａと、一つ以上の第二の検出ポイント４０ｂに対応する第二の突起部１０ｂとにより構成されるグループそれぞれに働く物理量は把握出来るので、この物理量をもとに、複数のグループ全体に働く物理量を把握出来る。これにより、広い範囲に働く物理量を把握出来る。

なお、第一の検出ポイント４０ａは、第一の突起部１０ａの下面よりも小さい。また、第二の検出ポイント４０ｂは、基本的に第二の突起部１０ｂの下面よりも小さいが同じか大きくても良い。また、第一の検出ポイント４０ａは、第一の突起部１０ａの下方に位置すればよく、第一の突起部１０ａの下面からはみ出していても良い。なお、突起部１０の傾倒又は下方へ移動による変位により、検出ポイント４０の一部のみが押し付けられ変形することを防止する位置、大きさ、及び形状に、検出ポイント４０を形成することが望ましい。検出ポイント４０の一部のみが押し付けられ変形すると検出した値が不安定になるからであり、上記のように形成することで、検出ポイント４０に対応する第一の突起部１０の変位を第一の検出ポイントでより正確に検出出来る。特に、第一の突起部１０ａが傾倒により変位すると第一の突起部１０ａの下の検出素子２０中の領域が変形すると共に変形に偏りが生じる（図４参照）。このため、第一の検出ポイント４０ａの中心は、前記の変形の偏りを第一の検出ポイント４０ａで検出できるように第一の突起部１０ａの中心からずれたものであることが望ましい。これにより、第一の検出ポイント４０ａに対応する第一の突起部１０ａの変位を第一の検出ポイント４０ａでより正確に検出出来る。

触覚センサ１は、本実施形態で具体的に説明にしたように、変位可能な複数の第一の突起部１０ａと、第一の突起部１０ａそれぞれの下方に位置しかつ中心がそれぞれ第一の突起部１０ａの中心と互いに異なる方向にずれて位置して第一の突起部１０ａの変位を検出するための複数の第一の検出ポイント４０ａとを有する。このような触覚センサ１は、少ない検出ポイント４０でも所定の突起部のグループ全体に働く物理量を把握できる触覚センサとなる。

また、触覚センサ１は、第二の突起部１０ｂそれぞれの下方に位置しかつ中心がそれぞれ第二の突起部１０ｂの中心と一致して第二の突起部１０ｂの変位を検出するための一以上の第二の検出ポイント４０ｂをさらに有する。複数の第一の検出ポイント４０ａで検出した値と、一以上の第二の検出ポイント４０ｂで検出した値とを検討すれば、第一の検出ポイント４０ａそれぞれの対応する第一の突起部１０ａと、第二の検出ポイント４０ｂそれぞれの上にある第二の突起部１０ｂとにより構成されるグループ全体にどのような物理量が働いているかをより正確に把握出来る。しかし、第二の検出ポイント１０ｂについては、物理量（特に垂直荷重）の把握をより正確にするために形成されているので、必ずしも必要ない。第二の検出ポイント１０ｂの中心は、垂直荷重の大きさに比例して下方に移動するので、第二の検出ポイント１０ｂの厚さは全体的に薄くなり、この変形から垂直荷重をより正確に把握出来る。

なお、多数の第一の検出ポイント４０ａ（又は第一の突起部１０ａ）を複数の第一の検出ポイント４０ａ（又は第一の突起部１０ａ）毎にグループ化する、すなわち、触覚センサ１が複数の第一の検出ポイント４０ａ（又は第一の突起部１０ａ）で構成されるグループを複数有することにより、複数の第一の検出ポイント４０ａにそれぞれ対応する第一の突起部１０ａにより構成されるグループそれぞれに働く物理量は把握出来るので、この物理量をもとに、複数のグループ全体に働く物理量を把握出来る。これにより、広い範囲に働く物理量を把握出来る。

なお、触覚センサ１が有する上記で説明したグループそれぞれの、第一の検出部４０ａ（又は第一の突起部１０ａ）、又は第二の検出部４０ｂ（又は第一の突起部１０ｂ）の数は互いに異なってもよい。

（第二実施形態）
図５は、本発明に係る触覚センサの一例が有する、多数の第一の検出ポイント（又は第一の突起部）の一部を、三つの第一の突起部を一組として、グループ分けした説明図である。

第二実施形態では、図３のように、多数の第一の検出ポイント４０ａの一部について、グループ７５乃至７７にグループ分けしている。また、第一の検出ポイント４０ａに対応する第一の突起部１０ａの一部について、グループ７５乃至７７にグループ分けしている。

グループ７５（破線で囲んだ突起部１０のグループ）は、三つの第一の突起部１０ａ（第一の突起部１０ａｉ、第一の突起部１０ａｊ、及び第一の突起部１０ａｋ）により構成される。また、グループ７５は、三つの第一の検出ポイント４０ａ（第一の検出ポイント４０ａｉ、第一の検出ポイント４０ａｊ、及び第一の検出ポイント４０ａｋａ）により構成される。

グループ７６（一点鎖線で囲んだ突起部１０のグループ）は、三つの第一の突起部１０ａ（第一の突起部１０ａｋ、第一の突起部１０ａｌ、及び第一の突起部１０ａｍ）により構成される。また、グループ７６は、三つの第一の検出ポイント４０ａ（第一の検出ポイント４０ａｋｂ、第一の検出ポイント４０ａｌ、及び第一の検出ポイント４０ａｍ）により構成される。

グループ７７（二点鎖線で囲んだ突起部１０のグループ）は、三つの第一の突起部１０ａ（第一の突起部１０ａｎ、第一の突起部１０ａｏ、及び第一の突起部１０ａｐ）により構成される。また、グループ７７は、三つの第一の検出ポイント４０ａ（第一の検出ポイント４０ａｎ、第一の検出ポイント４０ａｏ、及び第一の検出ポイント４０ａｐ）により構成される。

なお、第一の検出ポイント４０ａｋａ、第一の検出ポイント４０ａｋｂのように、突起部１０の下方に位置する検出部４０は複数でもよい。また、この複数の検出部４０は別のグループに属する。

その他の説明については、第一実施形態の触覚センサ１に準じるので説明を省略する。

本発明に係る触覚センサの一例を説明する概略斜視図である。 本発明に係る触覚センサの一例の検出ポイントと突起部との位置関係を説明するための説明図である。 図２の一部を抜き出したものであり、本発明に係る触覚センサの一例が有する、多数の第一の検出ポイント（又は第一の突起部）及び複数の第二の検出ポイント（又は第二の突起部）の一部を、複数の第一の突起部と、一の第二の突起部１０ｂとを一組として、グループ分けした説明図である。 触覚センサの一部を示した図であり、複数の第一の突起部及び一の第二の突起部全体にどのような物理量が働いているかを把握する方法を説明するための説明図であり、（ａ）は、初期状態、（ｂ）は、触覚センサに垂直荷重が加わった状態、（ｃ）は、斜め方向から荷重が加わった状態を示す図である。 本発明に係る触覚センサの一例が有する、多数の第一の検出ポイント（又は第一の突起部）の一部を、三つの第一の突起部を一組として、グループ分けした説明図である。

符号の説明

１ 触覚センサ
１０ａ 第一の突起部
１０ｂ 第二の突起部
２０ 検出素子
２１ 第一電極
２２ 第二電極
２３ シート状部材
３０ 被覆部材
４０ａ 第一の検出ポイント
４０ｂ 第二の検出ポイント
７１〜７７ グループ

Claims (8)

1. 触覚センサであって、
   変位可能な複数の第一の突起部と、
   前記第一の突起部それぞれの下方に位置しかつ中心がそれぞれ前記第一の突起部の中心と互いに異なる方向にずれて位置して前記第一の突起部の変位を検出するための複数の第一の検出ポイントとを有することを特徴とする触覚センサ。
2. 請求項１記載の触覚センサにおいて、
   変位可能な一つ以上の第二の突起部と、
   前記第二の突起部の下方に位置しかつ中心が前記第二の突起部の中心と一致して前記第二の突起部の変位を検出するための一つ以上の第二の検出ポイントをさらに有することを特徴とするもの。
3. 請求項１記載の触覚センサであって、
   前記複数の第一の検出ポイントで構成されるグループを複数有することを特徴とするもの。
4. 請求項２記載の触覚センサであって、
   前記複数の第一の検出ポイントと、前記一つ以上の第二の検出ポイントとで構成されるグループを複数有することを特徴とするもの。
5. 請求項１乃至４いずれか１項記載の触覚センサにおいて、
   前記複数の第一の検出ポイントは、三つ以上の第一の検出ポイントであることを特徴とするもの。
6. 請求項２又は４記載の触覚センサにおいて、
   前記複数の第一の検出ポイントは、四つの第一の検出ポイントであり、少なくとも一つの前記第二の検出ポイントを中心にして上下左右にそれぞれ位置することを特徴とするもの。
7. 請求項１乃至６いずれか１項記載の触覚センサにおいて、
   前記突起部の間を埋めるように形成した部材をさらに有することを特徴とするもの。
8. 請求項１乃至７いずれか１項記載の触覚センサにおいて、
   前記第一の突起部が傾倒により変位すると前記第一の突起部の下の領域が変形すると共に変形に偏りが生じ、
   前記第一の検出ポイントの中心は、前記の変形の偏りを前記第一の検出ポイントで検出できるように前記第一の突起部の中心からずれたものであることを特徴とするもの。

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