JP2011232322A - Force sensor - Google Patents

Force sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2011232322A
JP2011232322A JP2010228441A JP2010228441A JP2011232322A JP 2011232322 A JP2011232322 A JP 2011232322A JP 2010228441 A JP2010228441 A JP 2010228441A JP 2010228441 A JP2010228441 A JP 2010228441A JP 2011232322 A JP2011232322 A JP 2011232322A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
space
force
force sensor
main body
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2010228441A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isao Shimoyama
下山  勲
Kiyoshi Matsumoto
松本  潔
Eiji Iwase
英治 岩瀬
Kentaro Noda
堅太郎 野田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Tokyo NUC
Original Assignee
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Tokyo NUC filed Critical University of Tokyo NUC
Publication of JP2011232322A publication Critical patent/JP2011232322A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a force sensor which can deform in greater way compared with the conventional art.SOLUTION: A force sensor 1 includes a main body 2 which elastically deforms upon force applied from the outside, one or more inner spaces provided in the main body 2 and a conductive fluid 15 filled in the inner spaces. By measuring the impedance of the fluid 15, the force applied to the main body 2 is measured.

Description

本発明は、力センサに関し、特に伸縮性を有する力センサに関するものである。   The present invention relates to a force sensor, and more particularly to a force sensor having elasticity.

現在ロボット分野において、人の生活空間で作業するロボットに関する研究が進められている。その課題のひとつとして、人と安全に触れ合うことができるロボットの実現が挙げられる。この場合、安全性を向上するために、動作中のロボットが人や周辺の物体と接触したことを検知する触覚センサが重要となる。特に間接部などの可動部位では巻き込みなどを起こす可能性が高く、接触の有無を検出する必要があると考えられる。   Currently, in the field of robots, research on robots that work in human living spaces is ongoing. One of the challenges is the realization of a robot that can touch people safely. In this case, in order to improve safety, a tactile sensor that detects that the operating robot has come into contact with a person or a surrounding object is important. In particular, it is considered that it is necessary to detect the presence or absence of contact because a movable part such as an indirect part is likely to cause entrainment.

この種の触覚センサとして、高分子材料により形成された薄膜フィルムに略矩形の開口部を複数加工することにより複数の素子形成部を複数の架橋部により架橋してなる網目状の面部材を形成すると共に、この面部材の複数の素子形成部に圧力センサ素子を形成し、圧力センサ素子への配線を架橋部に形成した圧力面センサが開示されている(例えば、特許文献1)。この圧力面センサは、架橋部が形成されていない対角の方向に伸長させることができると共に曲面に変形させることができる。   As a tactile sensor of this type, a mesh-shaped surface member is formed by cross-linking a plurality of element forming portions with a plurality of cross-linking portions by processing a plurality of substantially rectangular openings in a thin film formed of a polymer material. In addition, a pressure surface sensor is disclosed in which pressure sensor elements are formed in a plurality of element forming portions of the surface member, and wiring to the pressure sensor elements is formed in a bridging portion (for example, Patent Document 1). The pressure surface sensor can be extended in a diagonal direction where no bridging portion is formed and can be deformed into a curved surface.

特開2006−90983号公報JP 2006-90983 A

上記特許文献1の場合、圧力面センサは架橋部が形成されていない対角の方向に伸長させることができるものの、その変形量は、架橋部に形成された金属の配線によって制限される。   In the case of the above-mentioned Patent Document 1, the pressure surface sensor can be extended in the diagonal direction where the bridge portion is not formed, but the deformation amount is limited by the metal wiring formed in the bridge portion.

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、従来に比べ、より大きく変形することができる力センサを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a force sensor that can be deformed more greatly than in the past.

本発明の請求項1に係る発明は、外部から加えられた力によって弾性変形する本体と、前記本体内に設けられた1または2以上の内部空間と、前記内部空間に充填された導電性の流体とを備え、前記流体のインピーダンスを測定することにより前記本体に付加された力を測定することを特徴とする。   The invention according to claim 1 of the present invention includes a main body that is elastically deformed by an externally applied force, one or more internal spaces provided in the main body, and a conductive material filled in the internal space. And measuring a force applied to the main body by measuring an impedance of the fluid.

本発明の請求項2に係る発明は、前記内部空間は、第1空間と、前記第1空間に連設された第2空間とからなり、外部から加えられた圧縮方向の力によって前記第2空間を変形させる凸部が前記本体の表面に設けられていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the internal space includes a first space and a second space connected to the first space, and the second space is applied by a force in the compression direction applied from the outside. A convex portion for deforming the space is provided on the surface of the main body.

本発明の請求項3に係る発明は、前記内部空間は、前記本体の厚さ方向に重ねて設けられた第1空間と、第2空間と、第3空間とからなり、前記第2空間は、前記本体の中立軸上に配置されたことを特徴とする。   In the invention according to claim 3 of the present invention, the internal space includes a first space, a second space, and a third space that are provided in the thickness direction of the main body, and the second space is The main body is disposed on a neutral axis.

本発明の請求項4に係る発明は、前記流体は、イオン液体であることを特徴とする。   The invention according to claim 4 of the present invention is characterized in that the fluid is an ionic liquid.

本発明によれば、力センサは、本体が変形し得る限り、全体として変形することができるので、配線によって変形量が制限された従来に比べ、格段と大きく変形することができる。   According to the present invention, since the force sensor can be deformed as a whole as long as the main body can be deformed, the force sensor can be remarkably deformed as compared with the conventional case where the deformation amount is limited by the wiring.

第1実施形態に係る力センサの全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the force sensor which concerns on 1st Embodiment. 図1におけるII−II断面図である。It is II-II sectional drawing in FIG. 図1におけるIII−III断面図である。It is III-III sectional drawing in FIG. 力センサの製造工程を段階的に示す斜視図(1)である。It is a perspective view (1) which shows the manufacturing process of a force sensor in steps. 力センサの製造工程を段階的に示す斜視図(2)である。It is a perspective view (2) which shows the manufacturing process of a force sensor in steps. 力センサの製造工程を段階的に示す斜視図(3)である。It is a perspective view (3) which shows the manufacturing process of a force sensor in steps. 図6におけるVII−VII断面図である。It is VII-VII sectional drawing in FIG. 力センサの製造工程を段階的に示す斜視図(4)である。It is a perspective view (4) which shows the manufacturing process of a force sensor in steps. 図8におけるIX−IX断面図である。It is IX-IX sectional drawing in FIG. 力センサの製造工程を段階的に示す斜視図(5)である。It is a perspective view (5) which shows the manufacturing process of a force sensor in steps. 図10における縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view in FIG. 第1実施形態に係る力センサの使用状態(1)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the use condition (1) of the force sensor which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る力センサの使用状態(2)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the use condition (2) of the force sensor which concerns on 1st Embodiment. 力センサに伸び方向の力を加えた場合のインピーダンス変化率を示すグラフである。It is a graph which shows the impedance change rate at the time of applying the force of the extension direction to a force sensor. 第1実施形態に係る力センサの使用状態(3)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the use condition (3) of the force sensor which concerns on 1st Embodiment. 管状部材の曲率とインピーダンス変化率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the curvature of a tubular member, and an impedance change rate. 第1実施形態に係る力センサの使用状態(4)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the use condition (4) of the force sensor which concerns on 1st Embodiment. 力センサに圧縮方向の力を加えた場合のインピーダンス変化率を示すグラフである。It is a graph which shows the impedance change rate at the time of applying the force of a compression direction to a force sensor. 第2実施形態に係る力センサの全体構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the whole structure of the force sensor which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る力センサの使用状態(1)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the use condition (1) of the force sensor which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る力センサの使用状態(2)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the use condition (2) of the force sensor which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る力センサの使用状態(3)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the use condition (3) of the force sensor which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る力センサの使用状態(4)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the use condition (4) of the force sensor which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る力センサの使用状態(5)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the use condition (5) of the force sensor which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る力センサの使用状態(6)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the use condition (6) of the force sensor which concerns on 2nd Embodiment. 変形例に係る力センサの全体構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the whole structure of the force sensor which concerns on a modification. 変形例に係る力センサの製造工程を段階的に示す縦断面図(1)である。It is a longitudinal cross-sectional view (1) which shows the manufacturing process of the force sensor which concerns on a modification in steps. 変形例に係る力センサの製造工程を段階的に示す縦断面図(2)である。It is a longitudinal cross-sectional view (2) which shows the manufacturing process of the force sensor which concerns on a modification in steps.

以下、図を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
1.第1実施形態
(全体構成)
図1に示す力センサ1は、本体2と、電極3とを備えている。本体2は、外力によって変形、例えば伸縮する。本実施形態の場合、本体2は、板形状を有し、シリコンゴムで形成されている。シリコンゴムは、特に限定されるものではないが、例えば、PDMS(polydimethylsiloxane;ポリジメチルシロキサン)を用いることができ、より具体的には、Sylgard 184(東レ・ダウコーニング株式会社製)や、KE-1241(信越化学工業株式会社製)などを用いることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1. First embodiment (overall configuration)
A force sensor 1 shown in FIG. 1 includes a main body 2 and an electrode 3. The main body 2 is deformed, for example, expanded or contracted by an external force. In the case of this embodiment, the main body 2 has a plate shape and is made of silicon rubber. The silicon rubber is not particularly limited, and for example, PDMS (polydimethylsiloxane) can be used. More specifically, Sylgard 184 (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.), KE- 1241 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can be used.

本体2の上面には、凸部4が設けられている。この凸部4は、圧縮方向の力によって、本体2の上面を圧縮方向に変形させる。また、本体2の長手方向端部には、電極3が設けられている。本実施形態の場合、電極3は、本体2の長手方向の対向する端部にそれぞれ1個ずつ配置された2個を一対として2組(合計4個)設けられている。   A convex portion 4 is provided on the upper surface of the main body 2. The convex portion 4 deforms the upper surface of the main body 2 in the compression direction by a force in the compression direction. An electrode 3 is provided at the longitudinal end of the main body 2. In the case of the present embodiment, two sets of electrodes 3 are arranged as a pair (a total of four), each of which is arranged one by one at the opposite ends in the longitudinal direction of the main body 2.

図2に示すように、本体2は、溝部6と、前記溝部6の上面に設けられた蓋部7とを有する。本実施形態の場合、溝部6は、第1溝部8と、当該第1溝部8の短手方向に一体的に設けられた第2溝部9とで構成されている。   As shown in FIG. 2, the main body 2 includes a groove portion 6 and a lid portion 7 provided on the upper surface of the groove portion 6. In the case of this embodiment, the groove part 6 is comprised by the 1st groove part 8 and the 2nd groove part 9 integrally provided in the transversal direction of the said 1st groove part 8. FIG.

第1溝部8と第2溝部9の開口は、保護膜10で覆われており、これにより、内部空間としての第1空間12と、第2空間13とが形成されている。前記第1空間12と前記第2空間13とは、側壁14で隔離されており、導電性の流体15が充填されている。保護膜10は、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、ポリパラキシレン(商品名パリレン)を所定の厚さに堆積して形成される。   The openings of the first groove 8 and the second groove 9 are covered with a protective film 10, thereby forming a first space 12 and a second space 13 as internal spaces. The first space 12 and the second space 13 are separated by a side wall 14 and filled with a conductive fluid 15. The protective film 10 is formed by depositing polyparaxylene (trade name Parylene) to a predetermined thickness using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

流体15は、本実施形態の場合イオン液体が用いられる。イオン液体としては、例えば、1-ethyl-3-methyl imidazolium ethyl sulfate、1-butyl-1-methylpyrrolidinium tetracyanoborate、N-butyl-1-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imideなどを用いることができる。   In the case of this embodiment, an ionic liquid is used as the fluid 15. As the ionic liquid, for example, 1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate, 1-butyl-1-methylpyrrolidinium tetracyanoborate, N-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide and the like can be used.

前記凸部4は、圧縮方向の力によって第2空間13を変形し得るように形成されている。本実施形態の場合、凸部4は、蓋部7の上面に設けられた突条で構成され、第2空間13の略中央であって、第2空間13の長手方向と略平行に配置されている。   The convex part 4 is formed so that the second space 13 can be deformed by a force in the compression direction. In the case of the present embodiment, the convex portion 4 is constituted by a protrusion provided on the upper surface of the lid portion 7, and is disposed at substantially the center of the second space 13 and substantially parallel to the longitudinal direction of the second space 13. ing.

第1空間12および第2空間13には、それぞれ電極3が配置されており、図示しない電源から供給される交流電圧を、第1空間12および第2空間13に充填された流体15に印加し得るように構成されている。   Electrodes 3 are disposed in the first space 12 and the second space 13 respectively, and an AC voltage supplied from a power source (not shown) is applied to the fluid 15 filled in the first space 12 and the second space 13. Configured to get.

電極3の構成について図3を参照して説明する。なお、電極3は、第1空間12および第2空間13において構成上差異はないので、第2空間13に配置された電極3を例にとり、説明する。本実施形態の場合、電極3は、第2空間13内に配置された内電極部18と、本体2の外部に配置された外電極部19とを有する。内電極部18と外電極部19は、薄板で構成され、一体に形成されている。電極3は、特に限定されるものではないが、例えば、Cu、Ptや、Auなどの厚さ30nm程度の薄膜を用いることもできる。
(製造方法)
次に、上記のように構成された力センサ1の製造方法について、図を参照して説明する。まず、第1溝部8を成型するためのモールド21を形成する(図4)。本実施形態の場合、モールド21は、純シリコンウェーハ上にレジストをパターニングしてRIE(Reactive Ion Etching;反応性イオンエッチング)により、形成する。エッチングには、SF6およびC4F8の2種類のガスを交互に利用する。SF6の場合、流量420sccm、上部/下部の高周波電源の出力2000W/40Wで行うことができる。また、C4F8の場合、流量180sccm、上部/下部の高周波電源の出力2000W/0Wで行うことができる。純シリコンウェーハは、20℃に冷却されている。エッチング槽内の圧力は初期状態で、1.0×10-6 Pa程度である。エッチング後、上記レジストを除去する。
The configuration of the electrode 3 will be described with reference to FIG. Since the electrode 3 is not structurally different between the first space 12 and the second space 13, the electrode 3 disposed in the second space 13 will be described as an example. In the case of this embodiment, the electrode 3 includes an inner electrode portion 18 disposed in the second space 13 and an outer electrode portion 19 disposed outside the main body 2. The inner electrode portion 18 and the outer electrode portion 19 are formed of a thin plate and are integrally formed. The electrode 3 is not particularly limited. For example, a thin film having a thickness of about 30 nm such as Cu, Pt, or Au can be used.
(Production method)
Next, a method for manufacturing the force sensor 1 configured as described above will be described with reference to the drawings. First, the mold 21 for molding the first groove 8 is formed (FIG. 4). In the present embodiment, the mold 21 is formed by patterning a resist on a pure silicon wafer and performing RIE (Reactive Ion Etching). For etching, two kinds of gases of SF6 and C4F8 are alternately used. In the case of SF6, the flow rate can be 420 sccm and the output of the upper / lower high-frequency power supply can be 2000 W / 40 W. In the case of C4F8, the flow rate can be 180 sccm and the output of the upper / lower high-frequency power supply can be 2000 W / 0 W. The pure silicon wafer is cooled to 20 ° C. The pressure in the etching tank is about 1.0 × 10 −6 Pa in the initial state. After the etching, the resist is removed.

次いで、モールド21に電極3を配置する(図5)。この場合、第1溝部8の底面となるモールド21の島部22に内電極部18を配置し、モールド21の外部に外電極部19を配置する。モールド21の縁部23にスペーサ24を配置した状態で、モールド21内に液状のシリコンゴムを流し込み、硬化させることにより、第1溝部8を成型する(図6)。本実施形態の場合、スペーサはガラス板を用いた。これにより、電極3は第1溝部8に一体成型される(図7)。モールド21から第1溝部8を取り外し、内部をOプラズマにより、親水化する。 Next, the electrode 3 is disposed on the mold 21 (FIG. 5). In this case, the inner electrode portion 18 is disposed on the island portion 22 of the mold 21 that becomes the bottom surface of the first groove portion 8, and the outer electrode portion 19 is disposed outside the mold 21. In a state where the spacer 24 is disposed on the edge 23 of the mold 21, liquid silicon rubber is poured into the mold 21 and cured to mold the first groove 8 (FIG. 6). In this embodiment, a glass plate is used as the spacer. Thereby, the electrode 3 is integrally molded in the first groove 8 (FIG. 7). The first groove 8 is removed from the mold 21 and the inside is hydrophilized with O 2 plasma.

次いで、第1溝部8内に、流体15を注入する。ここで、第1溝部8の内部はOプラズマにより、親水化されているので、流体15は容易に流入する。さらに、第1溝部8の上面に対し、所定厚さ、例えば1μmの保護膜10をCVD法により形成する(図8,図9)。CVDの条件は、例えば、使用薬品パリレン-C、気化温度175℃、分解温度690℃、蒸着圧力25mmTorrとすることができる。これにより、流体15は、第1溝部8の第1空間12が保護膜10により密閉され、当該第1空間12内に流体15が充填された状態となる。 Next, the fluid 15 is injected into the first groove 8. Here, since the inside of the first groove 8 is hydrophilized by O 2 plasma, the fluid 15 easily flows in. Further, a protective film 10 having a predetermined thickness, for example, 1 μm, is formed on the upper surface of the first groove 8 by the CVD method (FIGS. 8 and 9). The CVD conditions may be, for example, the chemical Parylene-C used, a vaporization temperature of 175 ° C., a decomposition temperature of 690 ° C., and a deposition pressure of 25 mm Torr. Thereby, the fluid 15 is in a state where the first space 12 of the first groove 8 is sealed by the protective film 10 and the fluid 15 is filled in the first space 12.

特に図示しないが、同様の要領で、流体15が満たされた状態の第2空間13を有する第2溝部9を形成する。   Although not particularly illustrated, the second groove portion 9 having the second space 13 filled with the fluid 15 is formed in the same manner.

次いで、図10および図11に示すように、上記のように形成された第1溝部8と第2溝部9を短手方向にシリコンゴムで接着する。最後に、第1溝部8と第2溝部9の上面に蓋部7をシリコンゴムで固定する。   Next, as shown in FIGS. 10 and 11, the first groove portion 8 and the second groove portion 9 formed as described above are bonded with silicon rubber in the lateral direction. Finally, the lid portion 7 is fixed to the upper surfaces of the first groove portion 8 and the second groove portion 9 with silicon rubber.

(作用および効果)
上記のように構成された力センサ1は、電極3が図示しない交流電源に電気的に接続される。交流電源から供給された交流電圧は、内電極部18を通じて第1空間12および第2空間13に充填された流体15に印加される。これにより、第1空間12および第2空間13に充填された流体15のインピーダンスを測定する。流体15のインピーダンスは、第1空間12および第2空間13の、長手方向長さ、および短手方向の縦断面における面積に依存する。
(Function and effect)
In the force sensor 1 configured as described above, the electrode 3 is electrically connected to an AC power source (not shown). The AC voltage supplied from the AC power source is applied to the fluid 15 filled in the first space 12 and the second space 13 through the inner electrode portion 18. Thereby, the impedance of the fluid 15 filled in the first space 12 and the second space 13 is measured. The impedance of the fluid 15 depends on the longitudinal length of the first space 12 and the second space 13 and the area of the longitudinal section in the short direction.

ここで、流体15のインピーダンスZは、Z=√(R+(2/2πfC))となる。Rは流体15の抵抗値、fは入力する交流電源の周波数、Cは流体と電極間のコンデンサ容量である。この場合、交流電源の周波数Wを1〜10kHzと十分大きくすることで、コンデンサ成分を無視することが可能となり、「Z=R」と近似することができる。すなわち、第1空間12および第2空間13が長手方向に変化した場合、インピーダンスは、Z+ΔZ=ρ(L+ΔL)/Aで表される。なお、Z:伸びる前のインピーダンス、ΔZ:伸びによって生じるインピーダンスの変化量、ρ:流体15の抵抗率、L:内部空間の長手方向長さ、ΔL:内部空間の伸び、A:長手方向に垂直な断面における内部空間の面積である。流体15が1-ethyl-3-methyl-imidazolium ethyl sulfateの場合、1/ρ=0.398(S/m)となる。1/ρは導電率、SはΩ-1(ジーメンス)である。以上より、長手方向に伸びた場合、インピーダンスは比例してその分大きくなる。 Here, the impedance Z of the fluid 15 is Z = √ (R 2 + (2 / 2πfC) 2 ). R is the resistance value of the fluid 15, f is the frequency of the input AC power supply, and C is the capacitance of the capacitor between the fluid and the electrode. In this case, by making the frequency W of the AC power source sufficiently large as 1 to 10 kHz, the capacitor component can be ignored, and it can be approximated as “Z = R”. That is, when the first space 12 and the second space 13 change in the longitudinal direction, the impedance is expressed by Z + ΔZ L = ρ (L + ΔL) / A. Z: impedance before stretching, ΔZ L : amount of change in impedance caused by stretching, ρ: resistivity of fluid 15, L: length of inner space in the longitudinal direction, ΔL: elongation of inner space, A: in the longitudinal direction It is the area of the internal space in a vertical cross section. When the fluid 15 is 1-ethyl-3-methyl-imidazolium ethyl sulfate, 1 / ρ = 0.398 (S / m). 1 / ρ is conductivity, and S is Ω −1 (Siemens). From the above, when extending in the longitudinal direction, the impedance increases proportionally.

また、長手方向に垂直な断面における面積が変化した場合、インピーダンスは、Z+ΔZ=ρ・L/(A−ΔA)で表される。なお、ΔA:内部空間の面積の減少量、ΔZ:圧縮によって生じるインピーダンスの変化量である。すなわち、インピーダンスは断面積に反比例する。 When the area in the cross section perpendicular to the longitudinal direction changes, the impedance is expressed as Z + ΔZ P = ρ · L / (A−ΔA). Note that ΔA is the amount of decrease in the area of the internal space, and ΔZ P is the amount of change in impedance caused by compression. That is, the impedance is inversely proportional to the cross-sectional area.

本実施形態の場合、図12に示すように、力センサ1の本体2に対し、長手方向の力(図中矢印)、すなわち伸び方向の力のみが加えられた場合、当該力によって本体2は長手方向に伸びる。そうすると、第1空間12および第2空間13は共に長手方向に伸びる。したがって、第1空間12および第2空間13における流体15のインピーダンスは共に大きくなる。この場合、第1空間12または第2空間13における流体15のインピーダンスを測定することにより、力センサ1は、伸び方向の力の大きさを測定することができる。   In the case of this embodiment, as shown in FIG. 12, when only a force in the longitudinal direction (arrow in the figure), that is, a force in the extending direction is applied to the body 2 of the force sensor 1, the body 2 is caused by the force. Extends in the longitudinal direction. Then, both the first space 12 and the second space 13 extend in the longitudinal direction. Therefore, both the impedances of the fluid 15 in the first space 12 and the second space 13 are increased. In this case, the force sensor 1 can measure the magnitude of the force in the extension direction by measuring the impedance of the fluid 15 in the first space 12 or the second space 13.

また、図13に示すように、力センサ1の本体2に対し、表面を押す力(図中矢印)、すなわち圧縮方向の力のみが加えられた場合、当該力によって本体2表面に設けられた凸部4が本体2を圧縮する。凸部4は、蓋部7の第2空間13上にのみ設けられているので、第2空間13が圧縮方向の力によって変形する。そうすると、第2空間13は、短手方向の断面における面積が小さくなる。したがって、第2空間13における流体15のインピーダンスが大きくなる。この場合、第2空間13における流体15のインピーダンスを測定することにより、力センサ1は、圧縮方向の力の大きさを測定することができる。   In addition, as shown in FIG. 13, when only the force (arrow in the figure) pushing the surface against the main body 2 of the force sensor 1, that is, the force in the compression direction, is applied to the surface of the main body 2 by the force. The convex part 4 compresses the main body 2. Since the convex part 4 is provided only on the 2nd space 13 of the cover part 7, the 2nd space 13 deform | transforms with the force of a compression direction. If it does so, the area in the cross section of the transversal direction of the 2nd space 13 becomes small. Therefore, the impedance of the fluid 15 in the second space 13 is increased. In this case, by measuring the impedance of the fluid 15 in the second space 13, the force sensor 1 can measure the magnitude of the force in the compression direction.

次に、力センサ1に伸び方向の力と圧縮方向の力が同時に加えられた場合について説明する。この場合、第1空間12は、伸び方向の力によってのみ変形する。すなわち、第1空間12は、長手方向に伸び、流体15のインピーダンスは大きくなる。   Next, the case where the force sensor 1 is simultaneously applied with the force in the extension direction and the force in the compression direction will be described. In this case, the first space 12 is deformed only by the force in the extending direction. That is, the first space 12 extends in the longitudinal direction, and the impedance of the fluid 15 increases.

一方、第2空間13は、伸び方向の力によって変形すると同時に、圧縮方向の力によっても変形する。すなわち、第2空間13は、長手方向に伸びると同時に、短手方向の断面における面積が小さくなる。このとき、第2空間13の長手方向の伸び長さは、第1空間12と略同じとなる。   On the other hand, the second space 13 is deformed by a force in the compression direction and at the same time is deformed by a force in the compression direction. That is, the second space 13 extends in the longitudinal direction, and at the same time, the area in the cross section in the short direction is reduced. At this time, the length of the second space 13 in the longitudinal direction is substantially the same as that of the first space 12.

この場合、第1空間12における流体15のインピーダンスを測定することにより、力センサ1は、伸び方向の力の大きさを測定することができる。同時に、第1空間12における流体15のインピーダンスと、第2空間13における流体15のインピーダンスの差を算出することにより、力センサ1は、圧縮方向の力の大きさを測定することができる。   In this case, the force sensor 1 can measure the magnitude of the force in the extension direction by measuring the impedance of the fluid 15 in the first space 12. At the same time, by calculating the difference between the impedance of the fluid 15 in the first space 12 and the impedance of the fluid 15 in the second space 13, the force sensor 1 can measure the magnitude of the force in the compression direction.

実際に形成した力センサ1を用い、インピーダンスの測定を行った。本体2の幅10mm、長さ70mm、厚さ1mm、材質(東レ・ダウコーニング株式会社 Sylgard 184)、第1空間12および第2空間13の幅1mm、長さ40mm、高さ0.5mm、容積20cc、流体15は1-ethyl-3-methyl imidazolium ethyl sulfate、初期のインピーダンス:30kΩとした力センサ1を形成した。   Impedance was measured using the force sensor 1 actually formed. Body 2 width 10 mm, length 70 mm, thickness 1 mm, material (Toray Dow Corning Sylgard 184), first space 12 and second space 13 width 1 mm, length 40 mm, height 0.5 mm, volume The force sensor 1 having 20 cc and fluid 15 of 1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate and an initial impedance of 30 kΩ was formed.

図14に、力センサ1に伸び方向の力のみを加えた場合のインピーダンス変化率を示す。この結果から、力センサ1に伸び方向の力のみを加えた場合、第1空間12および第2空間13における流体15のインピーダンスが同様に変化することが確認できた。   FIG. 14 shows the impedance change rate when only the force in the extending direction is applied to the force sensor 1. From this result, it was confirmed that when only the force in the extending direction was applied to the force sensor 1, the impedance of the fluid 15 in the first space 12 and the second space 13 changed similarly.

図15に示すように、力センサ1を長手方向に伸ばさずに、管状部材25の表面に取付けた状態で、流体15のインピーダンスを測定した。この場合、第1空間12および第2空間13は中立軸上に形成されているために曲げによって伸びることはない。図16に管状部材25の曲率とインピーダンス変化率との関係を示す。この結果から、力センサ1は、湾曲状に変形させても、流体15のインピーダンスが変化しないことが確認できた。   As shown in FIG. 15, the impedance of the fluid 15 was measured with the force sensor 1 attached to the surface of the tubular member 25 without extending in the longitudinal direction. In this case, since the first space 12 and the second space 13 are formed on the neutral axis, they do not extend by bending. FIG. 16 shows the relationship between the curvature of the tubular member 25 and the impedance change rate. From this result, it was confirmed that the impedance of the fluid 15 did not change even when the force sensor 1 was deformed into a curved shape.

また、図17に示すように、力センサ1に対し、圧縮方向の力のみを加えた。力センサ1は、半径30mmの管状部材26の表面に取り付けた。当該力センサ1に対し、表面を構造体27に押し付けることにより、圧縮方向の力を加えた。この状態で、流体15のインピーダンスを測定した。図18に圧縮方向の力とインピーダンス変化率の関係を示す。この結果から、力センサ1に圧縮方向の力のみを加えた場合、第1空間12における流体15のインピーダンスは変化せず、第2空間13における流体15のインピーダンスのみ変化することが確認できた。   Further, as shown in FIG. 17, only a force in the compression direction was applied to the force sensor 1. The force sensor 1 was attached to the surface of a tubular member 26 having a radius of 30 mm. A force in the compression direction was applied to the force sensor 1 by pressing the surface against the structure 27. In this state, the impedance of the fluid 15 was measured. FIG. 18 shows the relationship between the force in the compression direction and the impedance change rate. From this result, it was confirmed that when only the force in the compression direction was applied to the force sensor 1, the impedance of the fluid 15 in the first space 12 did not change, and only the impedance of the fluid 15 in the second space 13 changed.

以上の通り、本実施形態に係る力センサ1は、外部から加えられた力によって弾性変形する本体2内に第1空間12および第2空間13を形成し、当該第1空間12および第2空間13内に充填された流体15のインピーダンスを測定する構成とした。これにより、力センサ1は、本体2が変形し得る限り、全体として変形することができるので、配線によって変形量が制限された従来に比べ、格段と大きく変形することができる。したがって、力センサ1は、例えば、ロボットの間接などの可動部に容易に取り付けることができる。   As described above, the force sensor 1 according to this embodiment forms the first space 12 and the second space 13 in the main body 2 that is elastically deformed by an externally applied force, and the first space 12 and the second space. 13 is configured to measure the impedance of the fluid 15 filled in the inside. As a result, the force sensor 1 can be deformed as a whole as long as the main body 2 can be deformed. Therefore, the force sensor 1 can be remarkably deformed as compared with the conventional case where the deformation amount is limited by the wiring. Therefore, the force sensor 1 can be easily attached to a movable part such as an indirect robot.

また、力センサ1は、本体2に対し加えられる圧縮方向の力によって第2空間13を変形させる凸部4が設けられていることにより、圧縮方向の力を測定することができる。さらに、力センサ1は、第1空間12と第2空間13とを連接したことにより、伸び方向の力と、圧縮方向の力とが同時に本体2へ加えられた場合でも、伸び方向の力と、圧縮方向の力とをそれぞれ測定することができる。   The force sensor 1 can measure the force in the compression direction by providing the convex portion 4 that deforms the second space 13 by the force in the compression direction applied to the main body 2. Further, the force sensor 1 connects the first space 12 and the second space 13, so that the force in the extension direction and the force in the compression direction are applied to the main body 2 at the same time. The force in the compression direction can be measured respectively.

さらに、第1溝部8および第2溝部9に流体15を充填させた状態で、CVD法で保護膜10により第1空間12および第2空間13を密閉することとしたので、容易に力センサ1を製造することができる。   Furthermore, since the first space 12 and the second space 13 are sealed with the protective film 10 by the CVD method in a state where the first groove portion 8 and the second groove portion 9 are filled with the fluid 15, the force sensor 1 can be easily used. Can be manufactured.

2.第2実施形態
(全体構成)
次に、第2実施形態に係る力センサについて説明する。なお、上記第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、簡単のため、説明を省略する。本実施形態に係る力センサは、本体の構成が上記第1実施形態と異なる。
2. Second embodiment (overall configuration)
Next, a force sensor according to the second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted for simplicity. The force sensor according to the present embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the main body.

本実施形態に係る力センサ30は、図19に示すように、本体31が、一側31aから順に積層された第1溝部32と、第2溝部33と、第3溝部34とを有し、それぞれが保護膜10、および蓋部7で閉塞されている。これにより、本体31内には、内部空間としての第1空間36と、第2空間37と、第3空間38とが形成されている。第1空間36、第2空間37、第3空間38は、一側31aから順に本体31内に積層されている。本体31を一つの梁と考えた場合、第2空間37を中立軸上に配置するように、本体31は形成されている。   As shown in FIG. 19, the force sensor 30 according to the present embodiment includes a first groove portion 32, a second groove portion 33, and a third groove portion 34 in which the main body 31 is sequentially stacked from one side 31 a. Each is closed by a protective film 10 and a lid 7. As a result, a first space 36, a second space 37, and a third space 38 are formed in the main body 31 as internal spaces. The first space 36, the second space 37, and the third space 38 are stacked in the main body 31 sequentially from one side 31a. When the main body 31 is considered as one beam, the main body 31 is formed so that the second space 37 is disposed on the neutral axis.

この力センサ30は、流体15を充填し、保護膜10で密閉した後、上面に蓋部7を固定した第1溝部32、第2溝部33、第3溝部34を、上下方向に3個重ねて接着することにより製造することができる。   The force sensor 30 is filled with a fluid 15 and sealed with a protective film 10, and thereafter, three first groove portions 32, second groove portions 33, and third groove portions 34 each having a lid portion 7 fixed on the upper surface are stacked in the vertical direction. Can be manufactured by bonding them together.

(作用および効果)
上記力センサ30をロボットの関節39に取付けた場合の作用について説明する。まず、図20に示すように、端部が固定され、中央部分が固定されていない状態で力センサ30が取付けられた場合について説明する。
(Function and effect)
The operation when the force sensor 30 is attached to the joint 39 of the robot will be described. First, as shown in FIG. 20, a case where the force sensor 30 is attached in a state where the end portion is fixed and the central portion is not fixed will be described.

力センサ30に伸び方向の力のみが加えられた場合、図21に示すように、当該力によって本体31は長手方向に伸びる。そうすると、第1空間36、第2空間37、および第3空間38は同様に長手方向に伸びる。したがって、第1空間36、第2空間37、および第3空間38における流体15のインピーダンスは同様に大きくなる。これにより、第1空間36、第2空間37、および第3空間38のいずれかのインピーダンスから、伸び方向の力の大きさを測定することができる。   When only a force in the extending direction is applied to the force sensor 30, the main body 31 is extended in the longitudinal direction by the force as shown in FIG. Then, the first space 36, the second space 37, and the third space 38 similarly extend in the longitudinal direction. Accordingly, the impedance of the fluid 15 in the first space 36, the second space 37, and the third space 38 is similarly increased. Thereby, the magnitude of the force in the extending direction can be measured from the impedance of any of the first space 36, the second space 37, and the third space 38.

力センサ30に曲げ方向の力のみが加えられた場合、図22に示すように、当該力によって本体31は曲げ変形する。そうすると、第1空間36は伸び、第3空間38は縮む。第2空間37は中立軸上に設けられているので、長手方向の長さは変化しない。したがって、第1空間36における流体15のインピーダンスは大きくなり、第3空間38における流体15のインピーダンスは小さくなる。また、第2空間37における流体15のインピーダンスは変化しない。これにより、第1空間36と第3空間38のインピーダンスから、曲げ方向の力の大きさを測定することができる。   When only a force in the bending direction is applied to the force sensor 30, the main body 31 is bent and deformed by the force as shown in FIG. As a result, the first space 36 expands and the third space 38 contracts. Since the second space 37 is provided on the neutral axis, the length in the longitudinal direction does not change. Therefore, the impedance of the fluid 15 in the first space 36 is increased, and the impedance of the fluid 15 in the third space 38 is decreased. Further, the impedance of the fluid 15 in the second space 37 does not change. Thereby, the magnitude of the force in the bending direction can be measured from the impedance of the first space 36 and the third space 38.

力センサ30に圧縮方向の力のみが加えられた場合、図23に示すように、当該力によって本体31表面が押される。そうすると、第1空間36のみ、短手方向の断面における面積が小さくなる。したがって、第1空間36における流体15のインピーダンスのみが大きくなる。この場合、第2空間37における流体15のインピーダンスを測定することにより、力センサ30は、圧縮方向の力の大きさを測定することができる。   When only a force in the compression direction is applied to the force sensor 30, the surface of the main body 31 is pushed by the force as shown in FIG. If it does so, only the 1st space 36 will become small in the area in the cross section of a transversal direction. Accordingly, only the impedance of the fluid 15 in the first space 36 is increased. In this case, by measuring the impedance of the fluid 15 in the second space 37, the force sensor 30 can measure the magnitude of the force in the compression direction.

以上より、第2空間37における流体15のインピーダンスZは、曲げ方向、および圧縮方向の力に対して応答しない。したがって、力センサ30は、インピーダンスZの変化量ΔZを測定することにより、伸び方向の力を測定することができる。 Thus, the impedance Z 2 of the fluid 15 in the second space 37 does not respond to the bending direction, and compression force. Therefore, the force sensor 30, by measuring the variation [Delta] Z 2 of the impedance Z 2, can be measured elongation force.

第3空間38における流体15のインピーダンスZは、圧縮方向の力に対し応答せず、伸び方向、および曲げ方向の力に応答する。したがって、インピーダンスZの変化量ΔZとΔZとの差をとり、伸び方向の力の影響を取り除くことにより曲げ方向の力のみを抽出することができる。すなわち、力センサ30は、ΔZ−ΔZを算出することにより、曲げ方向の力を測定することができる。 Impedance Z 3 of the fluid 15 in the third space 38 does not respond to the force in the compression direction, responsive to elongation direction, and bending force. Therefore, only the force in the bending direction can be extracted by taking the difference between the change amounts ΔZ 3 and ΔZ 2 of the impedance Z 3 and removing the influence of the force in the extension direction. That is, the force sensor 30 can measure the force in the bending direction by calculating ΔZ 2 −ΔZ 3 .

第1空間36における流体15のインピーダンスZは、伸び方向、曲げ方向、圧縮方向の力全てに応答する。したがって、インピーダンスZの変化量ΔZと、ΔZとの差をとり伸び方向の力の影響を取り除き、ΔZを加算して曲げ方向の力の影響を取り除くことにより圧縮方向の力のみを抽出することができる。すなわち、力センサ30は、ΔZ−ΔZ+ΔZを算出することにより、圧縮方向の力を測定することができる。 Impedance Z 1 of the fluid 15 in the first space 36, the elongation direction, responsive bending direction, all forces in the compressing direction. Therefore, the change amount [Delta] Z 1 impedance Z 1, removes the effects of taking the difference between the elongation force of a [Delta] Z 2, only the force in the compression direction by removing the influence of the bending force by adding the [Delta] Z 3 Can be extracted. That is, the force sensor 30 can measure the force in the compression direction by calculating ΔZ 1 −ΔZ 2 + ΔZ 3 .

次に、図24に示すように、底面の全体が固定された状態で力センサ30が取り付けられた場合について説明する。   Next, as shown in FIG. 24, a case will be described in which the force sensor 30 is attached in a state where the entire bottom surface is fixed.

力センサ30に伸び方向の力のみが加えられた場合、第1空間36、第2空間37、および第3空間38は同様に長手方向に伸びる。したがって、ΔZ=ΔZ=ΔZ=ΔZとなる。ΔZは伸びによって生じるインピーダンスの変化量である。 When only the force in the extending direction is applied to the force sensor 30, the first space 36, the second space 37, and the third space 38 similarly extend in the longitudinal direction. Therefore, ΔZ 1 = ΔZ 2 = ΔZ 3 = ΔZ L. ΔZ L is the amount of change in impedance caused by elongation.

力センサ30に圧縮方向の力のみが加えられた場合、第1空間36のみが変形する。したがって、ΔZ=ΔZ、ΔZ=ΔZ=0となる。ΔZは圧縮によって生じるインピーダンスの変化量である。 When only a force in the compression direction is applied to the force sensor 30, only the first space 36 is deformed. Therefore, ΔZ 1 = ΔZ P and ΔZ 2 = ΔZ 3 = 0. ΔZ P is the amount of change in impedance caused by compression.

図25に示すように、力センサ30に曲げ方向の力が加えられた場合、底面の全体が固定されているので、ロボットの関節39が曲がったとしても、底面の伸びは0となる。このことから、曲げ角度θは、θ=L/Rとなる。なお、Rは力センサ30の曲率半径、Lは力センサ30の初期長さである。   As shown in FIG. 25, when a force in the bending direction is applied to the force sensor 30, the entire bottom surface is fixed. Therefore, even if the joint 39 of the robot is bent, the elongation of the bottom surface becomes zero. Therefore, the bending angle θ is θ = L / R. R is the radius of curvature of the force sensor 30 and L is the initial length of the force sensor 30.

曲げ方向の力によって生じる第1空間36、第2空間37、第3空間38の伸びをそれぞれΔL、ΔL、ΔLとすると、ΔL=5rL/R、ΔL=3rL/R、ΔL=rL/Rとなる。なお、rは、力センサ30の底面から第3空間の中心軸までの距離である。 Assuming that the elongation of the first space 36, the second space 37, and the third space 38 caused by the force in the bending direction is ΔL 1 , ΔL 2 , and ΔL 3 , respectively, ΔL 1 = 5 rL / R, ΔL 2 = 3 rL / R, ΔL 3 = rL / R. Note that r is the distance from the bottom surface of the force sensor 30 to the central axis of the third space.

これにより、曲げ方向の力によって生じる第1空間36、第2空間37、第3空間38のインピーダンスは、ΔZ=5ΔZ、ΔZ=3ΔZ、ΔZ=ΔZとなる。ΔZは曲げによって生じるインピーダンスの変化量である。 Thereby, the impedances of the first space 36, the second space 37, and the third space 38 generated by the force in the bending direction are ΔZ 1 = 5ΔZ r , ΔZ 2 = 3ΔZ r , and ΔZ 3 = ΔZ r . [Delta] Z r is the amount of change in impedance caused by the bending.

これらの式を連立方程式として解くと、Z=ΔZ+ΔZ−2ΔZ、ΔZ=3ΔZ/2−ΔZ/2、ΔZ=ΔZ/2−ΔZ/2となる。 Solving these equations as simultaneous equations, a Z P = ΔZ 1 + ΔZ 3 -2ΔZ 2, ΔZ L = 3ΔZ 3/2-ΔZ 2/2, ΔZ r = ΔZ 2/2-ΔZ 3/2.

ΔZは、曲げ方向の力によって生じるインピーダンスの変化であるため、曲げによる伸び量と曲げ角度に比例する。したがって、ΔZと曲げ角度との関係を予め求めておくことで曲げ角度を求めることが可能となる。 [Delta] Z r, because bending a change in impedance caused by the direction of the force is proportional to the amount of extension and bending angle caused by bending. Therefore, it is possible to determine the bending angle by previously obtained the relationship between the bending angle and [Delta] Z r.

上記したように、本実施形態に係る力センサ30は、外部から加えられた力によって弾性変形する本体31内に第1空間36、第2空間37、および第3空間38を形成し、当該第1空間36、第2空間37、および第3空間38内に充填された流体15のインピーダンスを測定する構成とした。これにより、力センサ30は、上記第1実施形態と同様に、従来に比べ、格段と大きく変形することができる。   As described above, the force sensor 30 according to the present embodiment forms the first space 36, the second space 37, and the third space 38 in the main body 31 that is elastically deformed by an externally applied force. The impedance of the fluid 15 filled in the first space 36, the second space 37, and the third space 38 is measured. Thereby, the force sensor 30 can be remarkably deformed as compared with the conventional case, similarly to the first embodiment.

さらに力センサ30は、本体31が、一側から順に積層された第1溝部32と、第2溝部33と、第3溝部34とを有することにより、伸び方向、圧縮方向の力に加え、曲げ方向の力を測定することができる。   Further, the force sensor 30 includes a first groove portion 32, a second groove portion 33, and a third groove portion 34, which are stacked in order from one side, so that the force sensor 30 can be bent in addition to the force in the extension direction and the compression direction. Directional force can be measured.

3.変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。図26に示すように、本変形例では、蓋部7の構成が上記実施形態と異なる。すなわち、本変形例に係る力センサ40は、蓋部41が、形成蓋部42と、面状蓋部43と、当該面状蓋部43に形成された通気孔45および注入口46を塞ぐ栓体44を備える。本変形例の場合、栓体44は2個設けられる。この力センサ1を製造するには、溝部47の開口に面状蓋部43を固定し、内部空間48を形成する。次いで、注入口46から流体15を内部空間48に注入する(図27)。通気孔45および注入口46を栓体44でそれぞれ閉塞する(図28)。最後に、周囲を側壁(図示しない)で囲み、面状蓋部43の上面にシリコンゴムを流し込んで形成蓋部42を形成し、栓体を蓋部7に固定する。このように、力センサ1は、保護膜10を用いずに本体内に流体15を充填し、製造することもできる。
3. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the gist of the present invention. As shown in FIG. 26, in the present modification, the configuration of the lid portion 7 is different from that of the above embodiment. That is, in the force sensor 40 according to this modification, the lid portion 41 is a plug that closes the formation lid portion 42, the planar lid portion 43, and the vent hole 45 and the inlet 46 formed in the planar lid portion 43. A body 44 is provided. In the case of this modification, two plug bodies 44 are provided. In order to manufacture the force sensor 1, the planar lid portion 43 is fixed to the opening of the groove portion 47 to form the internal space 48. Next, the fluid 15 is injected from the inlet 46 into the internal space 48 (FIG. 27). The vent hole 45 and the injection port 46 are respectively closed with the plug body 44 (FIG. 28). Finally, the periphery is surrounded by a side wall (not shown), and silicon rubber is poured into the upper surface of the planar lid portion 43 to form the formation lid portion 42, and the stopper is fixed to the lid portion 7. As described above, the force sensor 1 can be manufactured by filling the main body with the fluid 15 without using the protective film 10.

上記第1実施形態では、力センサ1は、本体2が平面視で矩形状である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、本体2が平面視で正方形であってもよい。   In the first embodiment, the force sensor 1 has been described with respect to the case where the main body 2 is rectangular in plan view. However, the present invention is not limited to this, and the main body 2 may be square in plan view.

1 力センサ
2 本体
4 凸部
12 第1空間(内部空間)
13 第2空間(内部空間)
15 流体
30 力センサ
36 第1空間(内部空間)
37 第2空間(内部空間)
38 第3空間(内部空間)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Force sensor 2 Main body 4 Convex part 12 1st space (internal space)
13 Second space (internal space)
15 Fluid 30 Force sensor 36 1st space (internal space)
37 Second space (internal space)
38 3rd space (internal space)

Claims (4)

外部から加えられた力によって弾性変形する本体と、
前記本体内に設けられた1または2以上の内部空間と、
前記内部空間に充填された導電性の流体と
を備え、
前記流体のインピーダンスを測定することにより前記本体に付加された力を測定することを特徴とする力センサ。
A body that is elastically deformed by a force applied from the outside;
One or more internal spaces provided in the main body;
A conductive fluid filled in the internal space,
A force sensor for measuring a force applied to the main body by measuring an impedance of the fluid.
前記内部空間は、第1空間と、前記第1空間に連設された第2空間とからなり、
外部から加えられた圧縮方向の力によって前記第2空間を変形させる凸部が前記本体の表面に設けられていることを特徴とする請求項1記載の力センサ。
The internal space consists of a first space and a second space connected to the first space,
The force sensor according to claim 1, wherein a convex portion that deforms the second space by a force in a compression direction applied from the outside is provided on a surface of the main body.
前記内部空間は、前記本体の厚さ方向に重ねて設けられた第1空間と、第2空間と、第3空間とからなり、
前記第2空間は、前記本体の中立軸上に配置されたことを特徴とする請求項1記載の力センサ。
The internal space consists of a first space, a second space, and a third space that are provided in the thickness direction of the main body,
The force sensor according to claim 1, wherein the second space is disposed on a neutral axis of the main body.
前記流体は、イオン液体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の力センサ。   The force sensor according to claim 1, wherein the fluid is an ionic liquid.
JP2010228441A 2010-04-28 2010-10-08 Force sensor Withdrawn JP2011232322A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32870610A 2010-04-28 2010-04-28
US61/328,706 2010-04-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011232322A true JP2011232322A (en) 2011-11-17

Family

ID=45321748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010228441A Withdrawn JP2011232322A (en) 2010-04-28 2010-10-08 Force sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011232322A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016153429A1 (en) * 2015-03-24 2016-09-29 National University Of Singapore A resistive microfluidic pressure sensor
WO2018003527A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 ソニー株式会社 Sensor, sensor module, wearable terminal and electronic device
KR20180039735A (en) * 2015-09-01 2018-04-18 광주과학기술원 Sensitivity-enhanced strain sensor

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016153429A1 (en) * 2015-03-24 2016-09-29 National University Of Singapore A resistive microfluidic pressure sensor
US10488276B2 (en) 2015-03-24 2019-11-26 National University Of Singapore Resistive microfluidic pressure sensor
KR20180039735A (en) * 2015-09-01 2018-04-18 광주과학기술원 Sensitivity-enhanced strain sensor
KR102128314B1 (en) * 2015-09-01 2020-06-30 광주과학기술원 Deformation detection sensor with improved sensitivity
WO2018003527A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 ソニー株式会社 Sensor, sensor module, wearable terminal and electronic device
JPWO2018003527A1 (en) * 2016-07-01 2019-04-18 ソニー株式会社 Sensor, sensor module, wearable terminal and electronic device
US11125547B2 (en) 2016-07-01 2021-09-21 Sony Corporation Sensor, sensor module, wearable terminal, and electronic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yeo et al. Wearable tactile sensor based on flexible microfluidics
US9541464B2 (en) Pressure sensor structure
JP6256619B2 (en) Improved pressure sensor structure
CN112362199B (en) Medium insertion type capacitive pressure sensor and preparation method thereof
FI125958B (en) Improved pressure sensor
JP5974938B2 (en) Capacitance type pressure sensor and input device
JP2008064734A (en) Manufacturing method of electrostatic capacitance pressure sensor, and the electrostatic capacitance pressure sensor manufactured by the method
JP2011232322A (en) Force sensor
US6211558B1 (en) Surface micro-machined sensor with pedestal
Shalabi et al. Switch mode capacitive pressure sensors
JP4403406B2 (en) Tactile sensor and tactile sensor unit using the same
US20150253274A1 (en) Hydrophilic film, method of manufacturing thereof, and biosensor having the hydrophilic film
TW201413222A (en) A liquid capacitive micro inclinometer
KR101647555B1 (en) Capacitive humidity sensor and method of manufacturing the same
JP5652733B2 (en) Capacitance type pressure sensor, pressure measuring device, and method of manufacturing capacitance type pressure sensor

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20111209

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20111212

A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140107