JP2013210368A - Triaxial load measuring sensor by pressure-sensitive conductive material, tensile load measuring sensor and built-in type load measuring sensor - Google Patents

Triaxial load measuring sensor by pressure-sensitive conductive material, tensile load measuring sensor and built-in type load measuring sensor Download PDF

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JP2013210368A JP2013040459A JP2013040459A JP2013210368A JP 2013210368 A JP2013210368 A JP 2013210368A JP 2013040459 A JP2013040459 A JP 2013040459A JP 2013040459 A JP2013040459 A JP 2013040459A JP 2013210368 A JP2013210368 A JP 2013210368A
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triaxial
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measuring sensor
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Noboru Nakayama
昇 中山
Kang Ning Tan
康寧 陳
Hiroshi Jomae
洋 常前
Kohei Tanaka
航平 田中
Kazuki Kubota
和樹 久保田
Masaru Kuniishi
賢 國石
Shohei Kasuga
翔平 春日
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Shinshu University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a triaxial load measuring sensor using an elastic body capable of measuring load, a load application position and a load direction, to provide a triaxial load measuring sensor capable of measuring also compression and tensile load, and to provide a built-in type triaxial load measuring sensor.SOLUTION: The triaxial load measuring sensor capable of measuring load, a load application position and a load direction by applying the pressure-sensitive conductive material includes the elastic body for receiving load, an upper electrode formed by electrodes of one or more surfaces, the pressure-sensitive conductive material and a lower electrode. The pressure-sensitive conductive material and the upper electrode are laminated on the lower electrode, the elastic body is placed on the upper electrode, and the load detects and measures voltage variations dV, dVto dVof respective zones to be changed by the load received by the pressure-sensitive conductive material through the elastic body.

Description

本発明は、感圧導電性材料による三軸荷重測定用センサ、引張荷重測定用センサ、および内蔵型荷重測定用センサに係り、より詳しくは、感圧導電性材料を適用した荷重、荷重負荷位置及び荷重方向が測定できる三軸荷重測定用センサ、
高荷重から低荷重まで任意に測定でき、その上、引張荷重も測定できる引張荷重測定用センサ、及び圧力検出部を弾性体の中に分散させることで、あらゆる方向からの荷重測定及び切断しても荷重が測定できる内蔵型荷重測定用センサに関する。
The present invention relates to a triaxial load measurement sensor, a tensile load measurement sensor, and a built-in load measurement sensor using a pressure-sensitive conductive material. More specifically, the present invention relates to a load and a load load position to which a pressure-sensitive conductive material is applied. And triaxial load measurement sensor that can measure the load direction,
It is possible to measure arbitrarily from high load to low load, and also to measure and cut the load from all directions by dispersing the tensile load measurement sensor that can also measure the tensile load and the pressure detector in the elastic body. Also relates to a built-in load measuring sensor capable of measuring the load.

現在、医療・介護・福祉の分野でロボットの開発と導入が進み、義手やヒューマノイドロボットへの応用を目的としたロボットハンドが開発されている。ロボットハンドには、硬さや形状の異なる対象物を把持する能力が備わっている必要がある。しかし、ロボットハンドの表面は使い金属であるため、高荷重を負荷すると把持する対象物に損傷を与えてしまう恐れがある。また、把持したい対象物のずれ落ち防止のために荷重の大きさと荷重が負荷される位置、荷重の方向を測定し、制御する必要がある。
そのため、ロボットハンドの指先に柔軟変形し、荷重の大きさ、荷重が負荷される位置及び荷重の方向が測定でき、指先の形状に類似のセンシング面が半球などの曲面であるセンサを取り付けることが必要となる。
Currently, robots are being developed and introduced in the fields of medical care, nursing care and welfare, and robot hands intended for application to artificial hands and humanoid robots are being developed. The robot hand needs to have the ability to grip objects of different hardness and shape. However, since the surface of the robot hand is made of metal, there is a risk of damaging the object to be gripped when a high load is applied. Also, it is necessary to measure and control the magnitude of the load, the position where the load is applied, and the direction of the load in order to prevent the object to be gripped from falling off.
Therefore, it is possible to flexibly deform the fingertip of the robot hand, measure the magnitude of the load, the position where the load is applied, and the direction of the load, and attach a sensor whose sensing surface is a curved surface such as a hemisphere similar to the shape of the fingertip. Necessary.

そのようなセンサとして、感圧導電性材料と弾性体からなる3軸荷重測定用柔軟接触センサがある。このセンサは負荷される荷重を垂直成分と剪断成分に分離し測定することができる。さらに、弾性体は、球、半球、円柱などの形状を用い、荷重を検出することが可能である。 しかし、このセンサの荷重測定原理では、センサ中心軸上の位置に負荷される荷重しか測定できないと言う問題があった。
また、従来のセンサで測定できるのは圧縮荷重とせん断荷重のみであり、引張荷重を測定することができなかった。さらに、人を抱きかかえるような「高荷重」や指先の繊細な作業を可能にする「低荷重」などの広範囲の測定が出来ない問題もあり、高荷重から低荷重まで任意に測定でき、その上、引張荷重も測定できる三軸荷重測定センサの開発が望まれていた。
As such a sensor, there is a triaxial load measuring flexible contact sensor made of a pressure-sensitive conductive material and an elastic body. This sensor can measure the applied load by separating it into a vertical component and a shear component. Furthermore, the elastic body can detect a load by using a shape such as a sphere, a hemisphere, or a cylinder. However, this sensor load measurement principle has a problem that only a load applied to a position on the center axis of the sensor can be measured.
Further, only the compressive load and the shear load can be measured by the conventional sensor, and the tensile load cannot be measured. In addition, there is a problem that it is not possible to measure a wide range such as "high load" that holds a person and "low load" that enables delicate work of fingertips, and it can measure arbitrarily from high load to low load, In addition, the development of a triaxial load measuring sensor capable of measuring a tensile load has been desired.

さらに、医療分野に於ける内視鏡による腹腔鏡下手術は、開腹手術のようにメスで体を切ることなく、より患者の負担を軽減し、術後の早期回復・早期退院につながるため急速に普及してきた。
しかし、腹腔鏡下手術では微細紺子を用いることで過大な荷重が臓器に負荷され裂創を生じる問題がある。従って、手術トレーニングシステムに適した荷重測定センサを有する弾性臓器モデルの開発が急務となっている。
現在は、トレーニング用の臓器にはセンサが取り付けられておらず、画像処理により変位を測定し、荷重を算出しているが荷重の誤差が大きい問題がある。そのため、電気メスなどで臓器モデルを切除、止血をする場合でも圧力を測定できるセンサの開発が必要とされている。
Furthermore, endoscopic laparoscopic surgery in the medical field is quicker because it reduces the burden on the patient without cutting the body with a scalpel as in open surgery, leading to early recovery and early discharge after surgery. Has become popular.
However, in laparoscopic surgery, there is a problem that an excessive load is applied to an organ and a laceration is generated by using a fine insulator. Therefore, there is an urgent need to develop an elastic organ model having a load measurement sensor suitable for a surgical training system.
Currently, no sensor is attached to the organ for training, and the displacement is measured by image processing and the load is calculated. However, there is a problem that the error of the load is large. Therefore, it is necessary to develop a sensor capable of measuring pressure even when an organ model is excised with an electric knife or the like and hemostasis is performed.

特開2007−187502号公報JP 2007-187502 A

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、荷重、荷重負荷位置および荷重方向が測定できる半球形弾性体を用いた三軸荷重測定用センサ、高荷重から低荷重まで任意に測定でき、その上、引張荷重も測定できる引張荷重測定用センサ、及び、臓器モデルを切除、止血をする場合でも荷重の測定ができる内蔵型荷重測定用センサの提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a triaxial load measuring sensor using a hemispherical elastic body capable of measuring a load, a load load position and a load direction, from a high load to a low load. It is an object of the present invention to provide a sensor for measuring a tensile load that can be arbitrarily measured and also capable of measuring a tensile load, and a sensor for measuring a built-in load that can measure a load even when an organ model is excised and hemostasis is performed.

上記課題を解決するために本発明は、感圧導電性材料を適用して荷重、荷重負荷位置、及び荷重方向が測定可能な三軸荷重測定用センサであって、荷重を受け止める弾性体と、1面もしくは複数面の電極から形成される上部電極と、感圧導電性材料と、1面もしくは複数面の電極から形成される下部電極と、を含み、前記下部電極の上に前記感圧導電性材料、前記上部電極を積層し、あるいは、前記上部電極と前記下部電極を上下部逆転させて積層し、前記上部電極の上に、あるいは前記上部電極と前記下部電極を上下部逆転させて積層した場合は前記下部電極の上に、前記弾性体を載せて構成し、 前記荷重は、前記上部電極の各電極と前記各電極に接続される固定抵抗から形成される回路を並列に接続した回路において 前記弾性体を通して前記感圧導電性材料が受ける荷重により変化する前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVを検知して測定することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a triaxial load measuring sensor capable of measuring a load, a load load position, and a load direction by applying a pressure-sensitive conductive material, and an elastic body that receives the load; An upper electrode formed from one or a plurality of electrodes, a pressure-sensitive conductive material, and a lower electrode formed from one or a plurality of electrodes , the pressure-sensitive conductive material on the lower electrode The upper electrode and the lower electrode are stacked upside down, and the upper electrode and the lower electrode are stacked upside down, or the upper electrode and the lower electrode are stacked upside down. In this case, the elastic body is placed on the lower electrode, and the load is a circuit in which a circuit formed by each electrode of the upper electrode and a fixed resistor connected to each electrode is connected in parallel. Through the elastic body The voltage change amount of the respective zones sensitive conductive material changes by the load experienced by the dV 1, dV 2, ···, and measuring by detecting dV m.

前記弾性体は、形状、サイズ、硬さを任意に変化させることができることを特徴とする。   The elastic body can be arbitrarily changed in shape, size, and hardness.

前記三軸荷重のうち垂直荷重Pは、(数1)で算定できることを特徴とする。

Figure 2013210368
また、aα、β、bおよびjはセンサの感度によって変化する変数であり、mは上部電極の数によって変化する変数である。 Of the triaxial loads, the vertical load P n can be calculated by (Equation 1).
Figure 2013210368
Further, a α, β, b i and j are variables that vary depending on the sensitivity of the sensor, m is a variable that varies depending on the number of the upper electrode.

前記三軸荷重のうちせん断荷重Ptは(数2)の通り電圧変化ΔVより求めることが出来ることを特徴とする。

Figure 2013210368
ここで、Vは前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVにそれぞれのx成分を乗じたものの総和。Vは前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVにそれぞれのy成分を乗じたものの総和。 Among the triaxial loads, the shear load Pt can be obtained from the voltage change ΔV as shown in (Equation 2).
Figure 2013210368
Here, V x is the total sum of the voltage change amounts dV 1 , dV 2 ,..., DV m of each zone multiplied by the respective x components. Vy is the sum of voltage changes dV 1 , dV 2 ,..., DV m of each zone multiplied by the respective y components.

前記荷重が負荷されるゾーン1からの角度φは(数3)で算定できることを特徴とする。

Figure 2013210368
The angle φ from the zone 1 where the load is applied can be calculated by (Equation 3).
Figure 2013210368

前記垂直荷重Pによりz方向の押し込み量Δhは、(数4)で算定できることを特徴とする。

Figure 2013210368
ここで、ζとdψはセンサの感度により変化する変数である。 The pushing amount Δh in the z direction can be calculated by (Equation 4) by the vertical load P n .
Figure 2013210368
Here, ζ and dψ are variables that change depending on the sensitivity of the sensor.

前記荷重が負荷される前記三軸荷重測定用センサ中心からの距離Δrは、(数5)で算定できることを特徴とする。

Figure 2013210368
ここで、σとeωはセンサの感度によって変化する変数である。 The distance Δr from the center of the triaxial load measuring sensor to which the load is applied can be calculated by (Equation 5).
Figure 2013210368
Here, σ and e ω are variables that change depending on the sensitivity of the sensor.

また、本発明は、感圧導電性材料を適用して圧縮及び引張荷重が測定可能な三軸荷重測定用センサであって、弾性体が弾性膜で覆われた荷重を受け止める荷重受台と、1面もしくは複数面の電極から形成される上部電極と、感圧導電性材料と、1面もしくは複数面の電極から形成される下部電極と、を含み、前記下部電極の上に前記感圧導電性材料、前記上部電極を積層し、あるいは、前記上部電極と前記下部電極を上下部逆転させて積層し、前記上部電極の上に、あるいは前記上部電極と前記下部電極を上下部逆転させて積層した場合は前記下部電極の上に、前記荷重受台が載せられ、前記弾性膜が前記弾性体に接合されて前記弾性膜および前記弾性体を通して前記導電性材料に予荷重がかけられており、前記圧縮及び引張荷重は、前記上部電極の各電極と前記各電極に接続される固定抵抗から形成される回路を並列に接続した回路において 前記弾性体を通して前記感圧導電性材料が受ける荷重により変化する前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVmを検知して測定することを特徴とする。 Further, the present invention is a triaxial load measuring sensor capable of measuring a compression and tensile load by applying a pressure-sensitive conductive material, a load cradle for receiving a load whose elastic body is covered with an elastic film, An upper electrode formed from one or a plurality of electrodes, a pressure-sensitive conductive material, and a lower electrode formed from one or a plurality of electrodes , the pressure-sensitive conductive material on the lower electrode The upper electrode and the lower electrode are stacked upside down, and the upper electrode and the lower electrode are stacked upside down, or the upper electrode and the lower electrode are stacked upside down. In this case, the load cradle is placed on the lower electrode, the elastic film is bonded to the elastic body, and a preload is applied to the conductive material through the elastic film and the elastic body, The compression and tensile loads are In a circuit in which a circuit formed from each electrode of a partial electrode and a fixed resistor connected to each electrode is connected in parallel, the amount of voltage change in each zone that varies depending on the load received by the pressure-sensitive conductive material through the elastic body It is characterized by detecting and measuring dV 1 , dV 2 ,..., dVm.

前記三軸荷重のうち垂直荷重Pnは、(数6)のように各ゾーンの電圧変化量または総和Vで表すことができることを特徴とする請求項8に記載の圧縮および引張荷重が測定可能な三軸荷重測定用センサ

Figure 2013210368
また、aα、β、bおよびjはセンサの感度によって変化する変数であり、mは上部電極の数によって変化する変数である。 The vertical load Pn among the triaxial loads can be expressed by a voltage change amount or a total V of each zone as shown in ( Expression 6) , and the compressive and tensile loads according to claim 8 can be measured. Triaxial load measurement sensor
Figure 2013210368
Further, a α, β, b i and j are variables that vary depending on the sensitivity of the sensor, m is a variable that varies depending on the number of the upper electrode.

また、本発明は、感圧導電性材料を適用して荷重検出部を弾性体の中に分散させることで、切断しても荷重が測定できる内蔵型三軸荷重測定用センサであって、荷重を受け止める弾性体と、1面もしくは複数面の電極から形成される上部電極と、感圧導電性材料と、1面もしくは複数面の電極から形成される下部電極と、を含み、前記下部電極の上に前記感圧導電性材料、前記上部電極を積層し、あるいは、前記上部電極と前記下部電極を上下部逆転させて積層した荷重検出部を弾性体の内部に収納し、前記荷重は、前記上部電極の各電極と前記各電極に接続される固定抵抗から形成される回路を並列に接続した回路において 前記弾性体を通して前記感圧導電性材料が受ける荷重により変化する前記各ゾーンの電圧変化量dV1、dV2、・・・、dVmを検知して測定することを特徴とする。 Further, the present invention is a built-in triaxial load measuring sensor that can measure a load even if it is cut by applying a pressure-sensitive conductive material and dispersing a load detection unit in an elastic body. An elastic body for receiving the upper electrode, an upper electrode formed from one or more electrodes, a pressure-sensitive conductive material, and a lower electrode formed from one or more electrodes. The load-sensitive conductive material and the upper electrode are stacked on top of each other, or a load detection unit in which the upper electrode and the lower electrode are stacked upside down is housed in an elastic body, and the load is In a circuit in which a circuit formed from each electrode of the upper electrode and a fixed resistor connected to each electrode is connected in parallel, the amount of voltage change in each zone that varies depending on the load received by the pressure-sensitive conductive material through the elastic body dV1, dV2, ..., characterized in that it measured by detecting the dVm.

本発明によれば、各ゾーンの電圧変化の関係を測定することで垂直荷重、荷重が負荷されるゾーン1からの角度、センサ中心からの距離及び垂直荷重からz方向の押し込み量を求めることができる。
また、高荷重から低荷重まで任意に測定でき、その上、引張荷重も測定できるほか、臓器モデルを切除、止血をする場合でも荷重の測定ができる。
According to the present invention, the amount of indentation in the z direction can be determined from the vertical load, the angle from the zone 1 where the load is applied, the distance from the sensor center, and the vertical load by measuring the relationship between the voltage changes in each zone. it can.
In addition, it can measure arbitrarily from high load to low load, and in addition, it can measure tensile load, and can measure load even when organ model is excised and hemostasis is performed.

本発明の三軸荷重測定用センサの構成図である。It is a block diagram of the sensor for triaxial load measurement of this invention. 本発明の三軸荷重測定用センサの正面図である。It is a front view of the sensor for triaxial load measurement of the present invention. 本発明の三軸荷重測定用センサの平面図である。It is a top view of the sensor for triaxial load measurement of this invention. 本発明の三軸荷重測定用センサの荷重検出層の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the load detection layer of the sensor for triaxial load measurement of this invention. 本発明の三軸荷重測定用システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the system for triaxial load measurement of this invention. 本発明の三軸荷重測定用センサの回路図である。It is a circuit diagram of the sensor for triaxial load measurement of the present invention. センサ中心からの距離Δrを変化させたときの垂直荷重Pnと各ゾーンの電圧変化量の総和Vの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vertical load Pn when the distance (DELTA) r from a sensor center is changed, and the sum total V of the amount of voltage changes of each zone. Δr=15mmのときの電圧変化Vx、Vyとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship with the voltage changes Vx and Vy when (DELTA) r = 15mm. Δrにおける垂直荷重Pnとz方向の押し込み量Δhの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vertical load Pn in (DELTA) r, and pushing amount (DELTA) h of z direction. センサ中心からの距離Δrを変えた場合の各ゾーンの電圧変化の総和Vと電圧変化ΔVの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the sum total V of the voltage change of each zone at the time of changing distance (DELTA) r from a sensor center, and voltage change (DELTA) V. 本発明の引張荷重測定用センサの断面図である。It is sectional drawing of the sensor for tensile load measurement of this invention. 本発明の引張荷重測定用センサへの負荷方法を示す図である。It is a figure which shows the loading method to the sensor for tensile load measurement of this invention. 各ゾーンの電圧変化量の和Vと引張荷重Ptの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the sum V of the voltage variation of each zone, and the tensile load Pt. 各ゾーンの電圧変化量の和Vと圧縮荷重Pnの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the sum V of the voltage variation of each zone, and the compression load Pn. 本発明の内蔵型荷重測定用センサの作用効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the built-in type load measuring sensor of the present invention. 本発明の内蔵型荷重測定用センサの圧力検出部を示す図である。It is a figure which shows the pressure detection part of the sensor for built-in type load measurement of this invention. 本発明の内蔵型荷重測定用センサの実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the Example of the built-in type load measuring sensor of this invention. 本発明の内蔵型荷重測定用センサの実施例の外観図である。It is an external view of the Example of the built-in type load measuring sensor of this invention.

以下、添付した図面を参照して本発明について詳細に説明する。
図1は、本発明の三軸荷重測定用センサの構成図、図2は本発明の三軸荷重測定用センサの正面図、 図3は本発明の三軸荷重測定用センサの平面図、図4は本発明の三軸荷重測定用センサの荷重検出層の構成を示す図、図5は本発明の三軸荷重測定用システムを示す概略図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a configuration diagram of a triaxial load measuring sensor of the present invention, FIG. 2 is a front view of the triaxial load measuring sensor of the present invention, and FIG. 3 is a plan view of the triaxial load measuring sensor of the present invention. 4 is a diagram showing the configuration of the load detection layer of the triaxial load measuring sensor of the present invention, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the triaxial load measuring system of the present invention.

図2に示す通り、本発明の三軸荷重測定用センサ1は、荷重を受け止める半球形弾性体2と、X軸の正方向のゾーン1、Y軸の正方向のゾーン2、X軸の負方向のゾーン3、Y軸の負方向のゾーン4の各電極から形成される上部電極3と、ポリカーボネート(PC)に気相成長炭素繊維を添加した感圧導電性材料4と、下部電極5とから構成されている。
そして、図2に示す通り、三軸荷重測定用センサ1は、下部電極5の上に感圧導電性材料4、上部電極3を積層し、上部電極3の上に半球形弾性体2を載せて形成されている。
As shown in FIG. 2 , the triaxial load measuring sensor 1 of the present invention includes a hemispherical elastic body 2 that receives a load, a positive zone 1 in the X axis, a positive zone 2 in the Y axis, and a negative X axis. The upper electrode 3 formed from the respective electrodes of the direction zone 3 and the negative direction zone 4 of the Y-axis, the pressure-sensitive conductive material 4 obtained by adding vapor-grown carbon fiber to polycarbonate (PC), the lower electrode 5, It is composed of
As shown in FIG. 2, the triaxial load measuring sensor 1 has a pressure-sensitive conductive material 4 and an upper electrode 3 stacked on a lower electrode 5 and a hemispherical elastic body 2 mounted on the upper electrode 3. Is formed.

上部電極3には、ポリイミド製のフレキシブル基板が使用され、エッチング処理により、図4に示す通り、X軸の正方向のゾーン1、Y軸の正方向のゾーン2、X軸の負方向のゾーン3、Y軸の負方向のゾーン4の各電極が形成され、図5に示す通り、4つの電極には各々固定抵抗が接続されて図6に示す回路が形成されている。
他方、下部電極5にはガラスエポキシ製のポジ感光基板を使用し、エッチング処理により下部電極5の上面に下部電極5(第2の電極部)が設けられている。そして、上下各電極には外部機器への接続用端子が設けられている。
荷重は、ゾーン1乃至4の各電極と各電極に接続される固定抵抗から形成される回路を並列に接続した回路において、半球形弾性体2を通して感圧導電性材料4が受ける荷重により変化する各ゾーンの電圧変化量dV1、dV2、dV3、dV4を検知して測定される。
As the upper electrode 3, a polyimide flexible substrate is used . By etching, as shown in FIG. 4 , a zone 1 in the positive direction of the X axis, a zone 2 in the positive direction of the Y axis, and a zone in the negative direction of the X axis. 3. Each electrode of the zone 4 in the negative direction of the Y axis is formed, and as shown in FIG. 5, a fixed resistor is connected to each of the four electrodes to form a circuit shown in FIG.
On the other hand, a glass epoxy positive photosensitive substrate is used for the lower electrode 5, and the lower electrode 5 (second electrode portion) is provided on the upper surface of the lower electrode 5 by etching. Each upper and lower electrode is provided with a terminal for connection to an external device.
The load varies depending on the load received by the pressure-sensitive conductive material 4 through the hemispherical elastic body 2 in a circuit in which a circuit formed by each electrode in zones 1 to 4 and a fixed resistor connected to each electrode is connected in parallel. The voltage change amounts dV1, dV2, dV3, and dV4 in each zone are detected and measured.

図5には本発明の三軸荷重測定システム6を示す。
図5に示す通り、本発明の三軸荷重測定システム6は、各ゾーンの電圧を検出する電圧検出器8と、この電圧検出器8からの電圧検出値を取込んで演算処理を行うための演算処理器9と、上下の電極へ電圧を供給する安定化電源7とを備えている。
FIG. 5 shows a triaxial load measuring system 6 of the present invention.
As shown in FIG. 5, the triaxial load measuring system 6 of the present invention is a voltage detector 8 that detects the voltage of each zone, and performs calculation processing by taking in the voltage detection value from the voltage detector 8. An arithmetic processor 9 and a stabilized power source 7 for supplying a voltage to the upper and lower electrodes are provided.

次に、本発明の実施例について説明する。
本実施例では、三軸荷重測定用センサ1の半球形弾性体2として液体シリコンと硬化剤を9:1の質量比で混合し、シンナーを添加したものを使用し、柔軟性があり弾性復元性のあるものとした。シンナーを添加することで、ヤング率を変えることができる。この実施例の半球形弾性体2は、シンナーを質量比で40%添加しており、ヤング率は0.404MPa、 ポアソン比は0.492であった。なお、半球形弾性体2の材質は上記材質に限定されるものではなく、例えば、ゴム、エポキシ樹脂、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリアセタール(POM)等の高分子材料が適用可能である。 半球形弾性体2の球体の直径は、60mmであるが、大きさも任意に変更可能である。
Next, examples of the present invention will be described.
In this embodiment, the hemispherical elastic body 2 of the triaxial load measuring sensor 1 is prepared by mixing liquid silicon and a curing agent at a mass ratio of 9: 1 and adding thinner, and has flexibility and elastic restoration. It was supposed to have a sex. The Young's modulus can be changed by adding thinner. In the hemispherical elastic body 2 of this example, 40% of thinner was added by mass ratio, Young's modulus was 0.404 MPa, and Poisson's ratio was 0.492. The material of the hemispherical elastic body 2 is not limited to the above materials, and for example, polymer materials such as rubber, epoxy resin, polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polyacetal (POM) are applicable. is there. The diameter of the sphere of the hemispherical elastic body 2 is 60 mm, but the size can be arbitrarily changed.

感圧導電性材料4には、ボリカーボネート(PC)に気相成長炭素繊維(VGCF)を質量比で20%添加したPC/20wt%VGCFを使用し、サイズは65x65mm、厚さ0.1mmである。
PC/VGCFは荷重が負荷されると電気抵抗値が変化する性質を有し、上下の電極間の電圧が変化するため、各ゾーンの電圧変化量の総和をVとすると、各ゾーンの電圧変化量を測定することで垂直荷重を測定することが出来る。
上部電極3には、ポリイミド製のフレキシブル基板を使用し、エッチング処理することにより、図1に示すような4つの電極が上部電極3の下面に設けられている。
他方、下部基板32にはガラスエポキシ製のポジ感光基板を使用し、エッチング処理をすることにより下部電極が設けられている。なお、上部電極3と下部電極5とを天地逆転させた変形形態、すなわち、上側に一面電極を有する下部基板5、下側には4つに分離された上部電極3を配置してもよい。
The pressure-sensitive conductive material 4 is PC / 20 wt% VGCF obtained by adding 20% by mass of vapor-grown carbon fiber (VGCF) to polycarbonate (PC). The size is 65 × 65 mm and the thickness is 0.1 mm. is there.
PC / VGCF has the property that the electrical resistance value changes when a load is applied, and the voltage between the upper and lower electrodes changes. Therefore, when the total amount of voltage change in each zone is V, the voltage change in each zone The vertical load can be measured by measuring the amount.
As the upper electrode 3, a flexible substrate made of polyimide is used, and four electrodes as shown in FIG. 1 are provided on the lower surface of the upper electrode 3 by etching.
On the other hand, a glass epoxy positive photosensitive substrate is used for the lower substrate 32, and a lower electrode is provided by etching. In addition, you may arrange | position the deformation | transformation form which turned the upper electrode 3 and the lower electrode 5 upside down, ie, the lower board | substrate 5 which has a single-surface electrode on the upper side, and the upper electrode 3 isolate | separated into four on the lower side.

次に、垂直荷重、荷重が負荷されるゾーン1からの角度、センサ中心からの距離及び垂直荷重からz方向の押し込み量の算出方法について説明する。
先ず、垂直荷重の測定方法について説明する。
図7にセンサ中心からの距離Δrを変化させたときの垂直荷重Pnと各ゾーンの電圧変化量の総和Vの関係を示す。図7のΔr=0のときの垂直荷重Pnと各ゾーンの電圧変化量の総和Vの関係をマスターカーブとし、マスターカーブに係数cを乗じることでセンサ中心からの距離Δrのときの垂直荷重Pnと各ゾーンの電圧変化量の総和Vの関係が求められる。
Next, a method for calculating the push amount in the z direction from the vertical load, the angle from the zone 1 where the load is applied, the distance from the sensor center, and the vertical load will be described.
First, a method for measuring the vertical load will be described.
FIG. 7 shows the relationship between the vertical load Pn and the total voltage change amount V of each zone when the distance Δr from the sensor center is changed. The relationship between the vertical load Pn when Δr = 0 in FIG. 7 and the sum V of the amount of voltage change in each zone is a master curve, and the master curve is multiplied by a coefficient c so that the vertical load Pn at a distance Δr from the sensor center is obtained. And the sum V of the amount of voltage change in each zone is obtained.

各距離Δrにおける垂直荷重Pn=40Nのときの各ゾーンの電圧変化量の総和をVΔrとすると、係数cは(数10)から求めることができ以下の通りとなる。

Figure 2013210368
Δr=0、5、10、15mmより求めた係数cとセンサ中心からの距離Δrの関係を最小二乗法を用い2次関数で近似した結果を(数11)に示す。
[数11]
c =b1Δr−b2Δr十l
b1=0.001623、b2=0.00737
Assuming that the total amount of voltage change in each zone when the vertical load Pn = 40 N at each distance Δr is V Δr, the coefficient c can be obtained from (Equation 10) and is as follows.
Figure 2013210368
(Equation 11) shows the result of approximating the relationship between the coefficient c obtained from Δr = 0, 5, 10, 15 mm and the distance Δr from the sensor center with a quadratic function using the least square method.
[Equation 11]
c = b1Δr 2 −b2Δr + l
b1 = 0.001623, b2 = 0.00737

次に、最小二乗法を用いマスターカーブを5次関数で近似すると(数12)となる。
[数12]
Pn=a5+a + a3V +a+a
=0 .00005505、 2=−0.001157、a= 0.017、a=0.05164、a=0.7717

(数12)に前記係数cを適用することで(数13)に示す通りΔrの位置に負荷される垂直荷重Pnが得られる。
[数13]
Pn= a(cVΔr5+a (cVΔr + a(cVΔr+a(cVΔr+a(cVΔr
= 0.00005505、 =−0.001157、 a=0.017、a=−0.05164、a=0.7717
Next, when the master curve is approximated by a quintic function using the least square method, (Equation 12) is obtained.
[Equation 12]
Pn = a 1 V 5 + a 2 V 4 + a 3V 3 + a 4 V 2 + a 5 V
a 1 = 0. 00005505, a 2 = -0 . 00157, a 3 = 0.017, a 4 = 0.05164, a 5 = 0.7717

By applying the coefficient c to (Equation 12), a vertical load Pn applied to the position of Δr is obtained as shown in (Equation 13).
[Equation 13]
Pn = a 1 (cV Δr ) 5 + a 2 (cV Δr ) 4 + a 3 (cV Δr ) 3 + a 4 (cV Δr ) 2 + a 5 (cV Δr )
a 1 = 0.00005505, a 2 = -0.001157, a 3 = 0.017, a 4 = -0.05164, a 5 = 0.7717

次に、荷重が負荷されるゾーン1からの角度の算定法について説明する。
図8にΔr=15mmのときの電圧変化Vx、Vyとの関係を示す。
電圧変化のx、y成分をVx、Vyとすれば、Vx、Vyは以下の(数14)通りとなる。
[数14]
Vx=dV1−dV3、 Vy=dV2−dV4

ゾーン1からの角度φと電圧変化のVx、Vyとの関係は(数15)の通りとなり、ゾーン1からの角度φを求めることが出来る。

Figure 2013210368
Next, a method for calculating the angle from zone 1 where the load is applied will be described.
FIG. 8 shows the relationship between the voltage changes Vx and Vy when Δr = 15 mm.
If the x and y components of the voltage change are Vx and Vy, Vx and Vy are as follows (Equation 14).
[Formula 14]
Vx = dV1-dV3, Vy = dV2-dV4

The relationship between the angle φ from the zone 1 and the voltage changes Vx and Vy is as shown in (Equation 15), and the angle φ from the zone 1 can be obtained.
Figure 2013210368

次に、z方向の押し込み量Δhの求め方を説明する。
図9にΔrにおける垂直荷重Pnとz方向の押し込み量Δhの関係を示す。
Δrが変化しても垂直荷重Pnとz方向の押し込み量Δhの関係は変わらないことが分かる。
最小二乗法を用いて垂直荷重Pnとz方向の押し込み量Δhの関係を3次関数で近似すると(数16)が得られる。
[数16]
Δh=dPn3+d Pn2+d Pn
=0.00005323、 0.008308、d =0.5965

数16に垂直荷重Pnを代入することでz方向の押し込み量Δhを求めることが出来る。
Next, how to determine the push amount Δh in the z direction will be described.
FIG. 9 shows the relationship between the vertical load Pn at Δr and the pushing amount Δh in the z direction.
It can be seen that the relationship between the vertical load Pn and the pushing amount Δh in the z direction does not change even when Δr changes.
When the relationship between the vertical load Pn and the pushing amount Δh in the z direction is approximated by a cubic function using the least square method, (Equation 16) is obtained.
[Equation 16]
Δh = d 1 Pn 3 + d 2 Pn2 + d 3 Pn
d 1 = 0.00005323, d 2 = 0.008308, d 3 = 0.5965

By substituting the vertical load Pn into Equation 16, the pushing amount Δh in the z direction can be obtained.

次に、センサ中心からの距離Δrの求め方を説明する。
電圧変化ΔVは、(数17)により以下の通り表せる。

Figure 2013210368
図10にセンサ中心からの距離Δrを変えた場合の各ゾーンの電圧変化の総和Vと電圧変化ΔVの関係を示す。
最小二乗法により1次関数で近似すると勾配kが(数18)の通り得られる。
[数18]
k=ΔV/V

この関係を用いてセンサ中心からの距離Δrと係数k の関係が図11の通り得られる。この関係から最小二乗法により二次関数で近似し、(数19)が得られる。
Figure 2013210368
e1=−70.54、e2=70.50
電圧変化ΔVと各ゾーンの電圧変化の総和Vを測定することで(数19)によりセンサ中心からの距離Δrを求めることが出来る。 Next, how to obtain the distance Δr from the sensor center will be described.
The voltage change ΔV can be expressed as follows using (Equation 17).
Figure 2013210368
FIG. 10 shows the relationship between the total voltage change V of each zone and the voltage change ΔV when the distance Δr from the sensor center is changed.
When approximated by a linear function by the method of least squares, a gradient k is obtained as (Equation 18).
[Equation 18]
k = ΔV / V

Using this relationship, the relationship between the distance Δr from the sensor center and the coefficient k is obtained as shown in FIG. From this relationship, approximation by a quadratic function is performed by the method of least squares to obtain (Equation 19).
Figure 2013210368
e1 = −70.54, e2 = 70.50
By measuring the voltage change ΔV and the sum V of the voltage changes in each zone, the distance Δr from the sensor center can be obtained by (Equation 19).

次に、引張荷重測定用センサについて説明する。
図11に示す通り、引張荷重測定用センサ11は、弾性体12、13が弾性膜14で覆われた荷重を受け止める荷重受台15と、X軸の正方向のゾーン1、Y軸の正方向のゾーン2、X軸の負方向のゾーン3、Y軸の負方向のゾーン4の各電極から形成される上部電極16と、ポリカーボネート(PC)に気相成長炭素繊維を添加した感圧導電性材料17と、下部電極18と、からなっている。
弾性体12、13は、形状、サイズ、アスペクト比、硬さを任意に変化させることができるが、実施例では円柱弾性体13の半球形弾性体12を結合したものを使用した。
下部電極18の上に感圧導電性材料17、上部電極16を積層し、上部電極16の上に弾性体12、13及び弾性膜14からなる荷重受台15が載せられている。荷重受台15は、弾性膜14で覆われ弾性膜14の全周が上部電極16の上面に接合されて弾性膜14によって弾性体12、13を通して感圧導電性材料17に予荷重がかけられている。
圧縮及び引張荷重は、ゾーン1からゾーン4の各電極と前記各電極に接続される固定抵抗から形成される回路を並列に接続した図6に示す回路及び図5の三軸荷重測定用システムにおいて弾性体12、13を通して感圧導電性材料17が受ける荷重により変化する各ゾーンの電圧変化量dV1、dV2、dV3、dV4を検知して測定する。
Next, the tensile load measuring sensor will be described.
As shown in FIG. 11, the tensile load measuring sensor 11 includes a load receiving base 15 for receiving a load in which the elastic bodies 12 and 13 are covered with the elastic film 14, a zone 1 in the positive direction of the X axis, and a positive direction of the Y axis. Zone electrode 2, negative electrode zone 3 in the X axis, and upper electrode 16 formed from the negative electrode zone 4 in the Y axis, and pressure-sensitive conductivity obtained by adding vapor-grown carbon fiber to polycarbonate (PC) It consists of a material 17 and a lower electrode 18.
The elastic bodies 12 and 13 can be arbitrarily changed in shape, size, aspect ratio, and hardness, but in the embodiment, those obtained by combining the hemispherical elastic bodies 12 of the cylindrical elastic bodies 13 are used.
A pressure-sensitive conductive material 17 and an upper electrode 16 are stacked on the lower electrode 18, and a load receiving base 15 including the elastic bodies 12 and 13 and the elastic film 14 is placed on the upper electrode 16. The load receiving base 15 is covered with the elastic film 14, and the entire circumference of the elastic film 14 is bonded to the upper surface of the upper electrode 16, and the elastic film 14 preloads the pressure-sensitive conductive material 17 through the elastic bodies 12 and 13. ing.
The compressive and tensile loads are applied to the circuit shown in FIG. 6 and the triaxial load measuring system shown in FIG. 5 in which the circuits formed from the electrodes in zones 1 to 4 and the fixed resistors connected to the electrodes are connected in parallel. The voltage change amounts dV1, dV2, dV3, and dV4 of each zone that change depending on the load received by the pressure-sensitive conductive material 17 through the elastic bodies 12 and 13 are detected and measured.

図12に示す通り、本引張荷重測定用センサ11は弾性膜14を用い、弾性膜14によって弾性体12、13を通して感圧導電性材料17に予荷重を負荷することで、引張荷重の測定を可能としている。
引張荷重測定用センサ11に対し、弾性膜14で圧縮の予荷重を負荷した状態をオフセット値とし、引張荷重によって、予荷重が除去されると除去された量の引張荷重が測定できる。
即ち、図12に示すように、弾性体のz軸上の任意の位置を引張ることで、センサに負荷される予荷重が除去され、引張荷重が測定できる。
実施例では、荷重検出部は12mm角の感圧導電性樹脂(PC/20wt%VGCF)を上、下部電極16、18で挟み込み、その上部には直径10mm、高さ10mmの円柱弾性体13と半径5mmの半球弾性体12が設置されており、その半球弾性体12の上部は余荷重を負荷させるように弾性膜14としてゴム膜で覆われている。
図13に示すように引張荷量を負荷すると、各ゾーンの電圧変化量の和Vが減少する。
また、圧縮した場合は図14に示すように電圧変化量の和Vが増加している。
As shown in FIG. 12, the tensile load measuring sensor 11 uses an elastic film 14, and the elastic film 14 applies a preload to the pressure-sensitive conductive material 17 through the elastic bodies 12 and 13, thereby measuring the tensile load. It is possible.
With respect to the sensor 11 for measuring the tensile load, a state in which a compression preload is applied by the elastic film 14 is set as an offset value, and when the preload is removed by the tensile load, the removed tensile load can be measured.
That is, as shown in FIG. 12, by pulling an arbitrary position on the z-axis of the elastic body, the preload applied to the sensor is removed, and the tensile load can be measured.
In the embodiment, the load detecting unit sandwiches a 12 mm square pressure-sensitive conductive resin (PC / 20 wt% VGCF) between the upper and lower electrodes 16 and 18, and the cylindrical elastic body 13 having a diameter of 10 mm and a height of 10 mm is formed on the upper part thereof. A hemispherical elastic body 12 having a radius of 5 mm is installed, and an upper portion of the hemispherical elastic body 12 is covered with a rubber film as an elastic film 14 so as to apply an excess load.
As shown in FIG. 13, when the tensile load is applied, the sum V of the voltage change amount of each zone decreases.
Further, when compressed, the sum V of the amount of voltage change increases as shown in FIG.

次に、本引張荷重測定用センサ11による引張及び圧縮荷重の測定法について説明する。
各ゾーンにおける電圧をVm(m=1、2、3、4) とする。ここで電源電圧Voと各ゾーンの電圧Vmの差を電圧変化量dVm(m=l、2 、3 、4) とし、各ゾーンにおけるに負荷される荷重をそれぞれPm(m=1、2、3、4) とすると、Pmは(数20)のようにベクトルとして表わすことができる.

Figure 2013210368
従って、センサに負荷される任意の荷重Pは各ゾーンに負荷される荷重Pm(m=1、 2、3、4)の総和、およびx、y、 z成分に分解することができ、これをPx、Py、Pzとすれば任意の荷重Pは(数21)のように表すことができる.
Figure 2013210368
Next, a method for measuring tensile and compressive loads by the tensile load measuring sensor 11 will be described.
The voltage in each zone is Vm (m = 1, 2, 3, 4). Here, the difference between the power supply voltage Vo and the voltage Vm of each zone is defined as a voltage change amount dVm (m = 1, 2, 3, 4), and the load applied to each zone is Pm (m = 1, 2, 3). 4) Then, Pm can be expressed as a vector as shown in (Equation 20).
Figure 2013210368
Therefore, an arbitrary load P applied to the sensor can be decomposed into a sum of loads Pm (m = 1, 2, 3, 4) applied to each zone, and x, y, and z components. If Px, Py, Pz, an arbitrary load P can be expressed as (Equation 21).
Figure 2013210368

垂直荷重Pnは、(数21)よりPn=Pzとなり各ゾーン電圧変化量dVm(m=l、2 、3 )の総和となる。
ここで各ゾーンの電圧変化量の総和をVとすると、Pnは(数22)の通りとなり、各ゾーンの電圧変化量から垂直荷重Pnの大きさを求めることができる。 せん断荷重Ptは任意荷重Pのx、y成分の大きさを求めることで求めることができる。ここでPx、Pyは(数21)から各ゾーンの電圧変化量dVm(m=l、2 、3 、4)を用いて(数23)、(数24)のようにVx、Vyとして表すことができる。
従って、せん断荷重Ptは(数25)の通り電圧変化ΔVを求めることで求めることができる.

Figure 2013210368
Figure 2013210368
Figure 2013210368
Figure 2013210368
The vertical load Pn is Pn = Pz from (Equation 21), and is the sum of each zone voltage change amount dVm (m = 1, 2, 3).
Here, assuming that the total amount of voltage change in each zone is V, Pn is as shown in (Equation 22), and the magnitude of the vertical load Pn can be obtained from the voltage change amount in each zone. The shear load Pt can be obtained by obtaining the magnitudes of the x and y components of the arbitrary load P. Here, Px and Py are expressed as Vx and Vy as in (Equation 23) and (Equation 24) using the voltage change amount dVm (m = 1, 2, 3, 4) of each zone from (Equation 21). Can do.
Therefore, the shear load Pt can be obtained by obtaining the voltage change ΔV as shown in (Equation 25).
Figure 2013210368
Figure 2013210368
Figure 2013210368
Figure 2013210368

次に、内蔵型荷重測定用センサ21について説明する。
内蔵型荷重測定用センサ21は、荷重を受け止める弾性体22と、X軸の正方向のゾーン1、Y軸の正方向のゾーン2、X軸の負方向のゾーン3、Y軸の負方向のゾーン4の各電極から形成される上部電極24と、ポリカーボネート(PC)に気相成長炭素繊維を添加した感圧導電性材料25と、下部電極26と、から成っている。
下部電極26の上に感圧導電性材料25、上部電極24を積層し、積層した荷重検出部23を弾性体22の内部に収納するようにしている。
荷重は、ゾーン1乃至4の各電極と各電極に接続される固定抵抗から形成される回路を並列に接続した図5の三軸荷重測定用システム及び図6の三軸荷重測定用センサの回路図において感圧導電性材料25が受ける荷重により変化する各ゾーンの電圧変化量dV1、dV2、dV3、dV4を検知して測定する。
本内蔵型荷重測定用センサの圧縮荷重Pn及び引張荷重Ptの測定法は、引張荷重測定用センサの場合と同様であるので省略する。
Next, the built-in load measuring sensor 21 will be described.
The built-in load measuring sensor 21 includes an elastic body 22 that receives a load, a positive zone 1 of the X axis, a positive zone 2 of the Y axis, a negative zone 3 of the X axis, and a negative zone of the Y axis. It consists of an upper electrode 24 formed from each electrode in zone 4, a pressure-sensitive conductive material 25 in which vapor-grown carbon fiber is added to polycarbonate (PC), and a lower electrode 26.
A pressure-sensitive conductive material 25 and an upper electrode 24 are laminated on the lower electrode 26, and the laminated load detection unit 23 is accommodated inside the elastic body 22.
The load is a circuit of the triaxial load measuring system of FIG. 5 and the circuit of the triaxial load measuring sensor of FIG. 6 in which circuits formed from the respective electrodes of zones 1 to 4 and fixed resistors connected to the respective electrodes are connected in parallel. In the figure, voltage change amounts dV1, dV2, dV3, and dV4 in each zone that change depending on the load received by the pressure-sensitive conductive material 25 are detected and measured.
The method for measuring the compressive load Pn and the tensile load Pt of the built-in load measuring sensor is the same as that of the sensor for measuring the tensile load, and is omitted.

本内蔵型荷重測定用センサは、荷重検出部を弾性体の中に分散させることで、切断しでも荷重が測定できるセンサであり、その特徴は以下の通りである。
1.多面体の荷重検出部を弾性体の内部に多数配置する立体構造(図15(a))である。
2. 荷重を負荷した場合、複数の荷重検出部のそれぞれの方向の荷重から鉗子による圧縮荷重ベクトルPを求めることができるセンサ(図15(b))である。
3. さらに、荷重を負荷しつつ鉗子に電圧を負荷させることで弾性体を切断することが可能なセンサであり且つ残ったセンサは引き続き荷重が測定できる(図15(c))。
This built-in type load measuring sensor is a sensor that can measure a load even when it is cut by dispersing a load detecting portion in an elastic body, and its features are as follows.
1. It is a three-dimensional structure (FIG. 15A) in which a large number of polyhedron load detection units are arranged inside an elastic body.
2. FIG. 15B shows a sensor (FIG. 15B) that can obtain a compression load vector P by forceps from loads in respective directions of a plurality of load detectors when a load is applied.
3. Furthermore, it is a sensor that can cut the elastic body by applying a voltage to the forceps while applying a load, and the remaining sensor can continue to measure the load (FIG. 15C).

図16に内蔵型荷重測定用センサの荷重検出部を示す。図16は、上面のみの図になっているが、荷重検出部が立方体であれば六面全てに上部電極と下部電極の間に導電性材料が配置してある。ただし、必ずしも全ての面に配置する必要はなく、1面、2面のみに配置してもよい。
荷重検出部は、立方体、直方体、三角錐、四角錐、球、多面体でも構わない。
荷重が負荷されることで導電性材料が変形し抵抗値が変化することを利用して荷重ベクトルを測定できる構造になっている。
図16中の上部電極および下部電極は1面ずつであるが、それぞれを複数に分割することも可能であり、分割することで垂直荷重とせん断荷重を測定することが可能となる。
これらの荷重検出部を弾性体で覆うが、その弾性体の形状は球状、立方体、直方体、楕円、円錐、角錐、多面体でもよい。
FIG. 16 shows a load detection unit of the built-in load measuring sensor. FIG. 16 shows only the upper surface, but if the load detection unit is a cube, conductive materials are arranged between the upper electrode and the lower electrode on all six surfaces. However, it is not always necessary to arrange on all surfaces, and it may be arranged on only one surface or two surfaces.
The load detection unit may be a cube, a rectangular parallelepiped, a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a sphere, or a polyhedron.
The load vector can be measured by utilizing the fact that the conductive material is deformed and the resistance value is changed by applying a load.
Although the upper electrode and the lower electrode in FIG. 16 are one surface at a time, each of them can be divided into a plurality of parts, and the vertical load and the shear load can be measured by the division.
These load detection units are covered with an elastic body, and the shape of the elastic body may be a sphere, a cube, a rectangular parallelepiped, an ellipse, a cone, a pyramid, or a polyhedron.

図17に内蔵型荷重測定用センサの実施例を示す。
本実施例では、一辺が30mmの立方体からなる荷重検出部を作製し、その周りを直径60mmの弾性球体で覆った。図18に実際に作製したセンサの外観を示す。
荷重検出部は上部電極、下部電極と導電性樹脂からなっている。今回は上部電極が4分割されたセンサを作製した。導電性樹脂はPC/20wt%VGCFである。
FIG. 17 shows an embodiment of a built-in load measuring sensor.
In this example, a load detecting unit made of a cube having a side of 30 mm was produced, and the periphery thereof was covered with an elastic sphere having a diameter of 60 mm. FIG. 18 shows the appearance of the actually manufactured sensor.
The load detection unit is composed of an upper electrode, a lower electrode, and a conductive resin. This time, a sensor with the upper electrode divided into four was produced. The conductive resin is PC / 20 wt% VGCF.

本発明の三軸荷重測定用センサによれば、各ゾーンの電圧変化量を測定することで垂直荷重や荷重が負荷されるゾーン1からの角度、及びセンサ中心からの距離が求められるほか、垂直荷重からz方向の押し込み量が求められる。
また、引張荷重測定用センサは、弾性体が弾性変形するゴム状の膜(板)で覆われており、この膜によって圧縮の予荷重が負荷されている。これまでの柔軟接触センサは圧縮の予荷重が無いため、引張荷重を測定することが出来なかったが、本センサでは圧縮及び引張垂直荷重を測定することが可能である。
According to the triaxial load measuring sensor of the present invention, the vertical load, the angle from the zone 1 where the load is applied, and the distance from the sensor center are obtained by measuring the voltage change amount of each zone. The amount of pushing in the z direction is determined from the load.
The tensile load measuring sensor is covered with a rubber-like film (plate) whose elastic body is elastically deformed, and a compression preload is applied by the film. Conventional flexible contact sensors have no preload for compression and therefore cannot measure tensile load, but this sensor can measure compression and tensile vertical load.

さらに、電圧変化を瞬時に解析することができるため、瞬時に荷量を測定することができるほか、センサ自体の厚さが数mmであるため小形化が可能である。
また、引張荷重測定用センサでは、導電性樹脂の感度(荷重と電圧変化)を制御することにより高荷重から低荷重まで測定できる。
そのため、母材である樹脂材料を結晶性樹脂や非結晶樹脂、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂など種々変化させ、さらに導電性材料である分散材もCNTのみならずカーボンブラック、炭素繊維、黒鉛、金属粉末等を分散させた材料も使用するようにしている。
Furthermore, since the voltage change can be analyzed instantaneously, the load can be measured instantaneously, and the sensor itself has a thickness of several millimeters, so that the size can be reduced.
In addition, the tensile load measurement sensor can measure from a high load to a low load by controlling the sensitivity (load and voltage change) of the conductive resin.
Therefore, the resin material, which is the base material, is changed variously, such as crystalline resin, amorphous resin, thermoplastic resin, thermosetting resin, etc. Furthermore, the conductive material is not only CNT but also carbon black, carbon fiber, graphite In addition, a material in which metal powder or the like is dispersed is also used.

本内蔵型荷重測定用センサについては、圧力検出部を弾性体の中に分散させることで、切断しでも荷重が測定できるようにしており、多面体の圧力検出部を弾性体の内部に多数配置することができるほか、荷重を負荷した場合、複数の荷重検出部のそれぞれの方向の荷重から鉗子による圧縮荷重ベクトルPを求めることができ、さらに、荷重を負荷しつつ鉗子に電圧を負荷させることで弾性体を切断することが可能であり且つ残ったセンサは引き続き荷重が測定できる。   For this built-in load measuring sensor, the pressure detectors are dispersed in the elastic body so that the load can be measured even after cutting, and a large number of polyhedral pressure detectors are arranged inside the elastic body. In addition, when a load is applied, the compression load vector P by the forceps can be obtained from the loads in the respective directions of the plurality of load detectors. The elastic body can be cut and the remaining sensor can continue to measure the load.

1 三軸荷重測定用センサ
2 半球形弾性体
3 上部電極
4 感圧導電性材料
5 下部電極
6 三次元荷重測定用システム
7 安定化電源
8 電圧検出器
9 演算処理器
11 引張荷重測定用センサ
12 半球形弾性体
13 円柱弾性体
14 弾性膜
15 荷重受台
16 上部電極
17 感圧導電性材料
18 下部電極
21 内蔵型荷重測定用センサ
22 弾性体
23 荷重検出部
24 上部電極
25 感圧導電性材料
26 下部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Triaxial load measurement sensor 2 Hemispherical elastic body 3 Upper electrode 4 Pressure sensitive conductive material 5 Lower electrode 6 Three-dimensional load measurement system 7 Stabilized power supply 8 Voltage detector 9 Arithmetic processor 11 Tensile load measurement sensor 12 Hemispherical elastic body 13 Cylindrical elastic body 14 Elastic film 15 Load receiving base 16 Upper electrode 17 Pressure-sensitive conductive material 18 Lower electrode 21 Built-in load measuring sensor 22 Elastic body 23 Load detector 24 Upper electrode 25 Pressure-sensitive conductive material 26 Lower electrode

Claims (21)

感圧導電性材料を適用して荷重、荷重負荷位置、及び荷重方向が測定可能な三軸荷重測定用センサであって、
荷重を受け止める弾性体と、
1面もしくは複数面の電極から形成される上部電極と、
感圧導電性材料と、
1面もしくは複数面の電極から形成される下部電極と、
を含み、
前記下部電極の上に前記感圧導電性材料、前記上部電極を積層し、あるいは、前記上部電極と前記下部電極を上下部逆転させて積層し、
前記上部電極の上に、あるいは前記上部電極と前記下部電極を上下部逆転させて積層した場合は前記下部電極の上に、前記弾性体を載せて構成し、
前記荷重は、前記上部電極の各電極と前記各電極に接続される固定抵抗から形成される回路を並列に接続した回路において 前記弾性体を通して前記感圧導電性材料が受ける荷重により変化する前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVを検知して測定することを特徴とする三軸荷重測定用センサ。
A triaxial load measurement sensor capable of measuring a load, a load load position, and a load direction by applying a pressure-sensitive conductive material,
An elastic body that receives the load;
An upper electrode formed of one or more electrodes,
A pressure sensitive conductive material;
A lower electrode formed of one or more electrodes,
Including
Laminating the pressure-sensitive conductive material and the upper electrode on the lower electrode, or laminating the upper electrode and the lower electrode upside down,
If the upper electrode and the lower electrode are stacked upside down on the upper electrode, the elastic body is placed on the lower electrode.
The load varies according to the load received by the pressure-sensitive conductive material through the elastic body in a circuit in which a circuit formed from each electrode of the upper electrode and a fixed resistor connected to each electrode is connected in parallel. A sensor for measuring a triaxial load, characterized by detecting and measuring a voltage change amount dV 1 , dV 2 ,..., DV m in a zone.
前記弾性体は、形状、サイズ、硬さを任意に変化させることができることを特徴とする請求項1記載の三軸荷重測定用センサ。   The triaxial load measuring sensor according to claim 1, wherein the elastic body can be arbitrarily changed in shape, size, and hardness. 前記三軸荷重のうち垂直荷重Pは、(数1)で算定できることを特徴とする請求項1に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
また、aα、β、bおよびjはセンサの感度によって変化する変数であり、mは上部電極の数によって変化する変数である。
The sensor for measuring triaxial load according to claim 1, wherein the vertical load P n of the triaxial loads can be calculated by (Equation 1).
Figure 2013210368
Further, a α, β, b i and j are variables that vary depending on the sensitivity of the sensor, m is a variable that varies depending on the number of the upper electrode.
前記三軸荷重のうちせん断荷重Ptは(数2)の通り電圧変化ΔVより求めることが出来ることを特徴とする請求項1に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
ここで、Vは前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVにそれぞれのx成分を乗じたものの総和。Vは前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVにそれぞれのy成分を乗じたものの総和。
2. The triaxial load measuring sensor according to claim 1, wherein the shear load Pt among the triaxial loads can be obtained from the voltage change ΔV as shown in (Expression 2).
Figure 2013210368
Here, V x is the total sum of the voltage change amounts dV 1 , dV 2 ,..., DV m of each zone multiplied by the respective x components. Vy is the sum of voltage changes dV 1 , dV 2 ,..., DV m of each zone multiplied by the respective y components.
前記荷重が負荷されるゾーン1からの角度φは(数3)で算定できることを特徴とする請求項1に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
The sensor for measuring a triaxial load according to claim 1, wherein the angle φ from the zone 1 to which the load is applied can be calculated by (Equation 3).
Figure 2013210368
前記垂直荷重Pによりz方向の押し込み量Δhは、(数4)で算定できることを特徴とする請求項1に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
ここで、ζとdψはセンサの感度により変化する変数である。
2. The triaxial load measurement sensor according to claim 1, wherein the push amount Δh in the z direction can be calculated by (Equation 4) based on the vertical load P n .
Figure 2013210368
Here, ζ and d ψ are variables that change depending on the sensitivity of the sensor.
前記荷重が負荷される前記三軸荷重測定用センサ中心からの距離Δrは、(数5)で算定できることを特徴とする請求項1に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
ここで、σとeωはセンサの感度によって変化する変数である。
2. The triaxial load measurement sensor according to claim 1, wherein the distance Δr from the center of the triaxial load measurement sensor to which the load is applied can be calculated by (Equation 5).
Figure 2013210368
Here, σ and e ω are variables that change depending on the sensitivity of the sensor.
感圧導電性材料を適用して圧縮及び引張荷重が測定可能な三軸荷重測定用センサであって、
弾性体が弾性膜で覆われた荷重を受け止める荷重受台と、
1面もしくは複数面の電極から形成される上部電極と、
感圧導電性材料と、
1面もしくは複数面の電極から形成される下部電極と、
を含み、
前記下部電極の上に前記感圧導電性材料、前記上部電極を積層し、あるいは、前記上部電極と前記下部電極を上下部逆転させて積層し、
前記上部電極の上に、あるいは前記上部電極と前記下部電極を上下部逆転させて積層した場合は前記下部電極の上に、前記荷重受台が載せられ、前記弾性膜が前記弾性体に接合されて前記弾性膜および前記弾性体を通して前記導電性材料に予荷重がかけられており、
前記圧縮及び引張荷重は、前記上部電極の各電極と前記各電極に接続される固定抵抗から形成される回路を並列に接続した回路において 前記弾性体を通して前記感圧導電性材料が受ける荷重により変化する前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVmを検知して測定することを特徴とする圧縮および引張荷重が測定可能な三軸荷重測定用センサ。
A triaxial load measuring sensor capable of measuring compression and tensile load by applying a pressure sensitive conductive material,
A load cradle for receiving a load whose elastic body is covered with an elastic film;
An upper electrode formed of one or more electrodes,
A pressure sensitive conductive material;
A lower electrode formed of one or more electrodes,
Including
Laminating the pressure-sensitive conductive material and the upper electrode on the lower electrode, or laminating the upper electrode and the lower electrode upside down,
When the upper electrode and the lower electrode are stacked upside down on the upper electrode, the load receiving base is placed on the lower electrode, and the elastic film is bonded to the elastic body. A preload is applied to the conductive material through the elastic membrane and the elastic body,
The compressive and tensile loads vary depending on the load received by the pressure-sensitive conductive material through the elastic body in a circuit in which a circuit formed from each electrode of the upper electrode and a fixed resistor connected to each electrode is connected in parallel. the voltage variation dV 1 in each zone, dV 2, ···, triaxial load measuring sensors compressive and tensile load is measurable and measuring by detecting dVm to.
前記弾性体は、形状、サイズ、硬さを任意に変化させることができることを特徴とする請求項8記載の圧縮および引張荷重が測定可能な三軸荷重測定用センサ。 The triaxial load measuring sensor capable of measuring a compression and a tensile load according to claim 8 , wherein the elastic body can be arbitrarily changed in shape, size, and hardness. 前記三軸荷重のうち垂直荷重Pnは、(数6)のように各ゾーンの電圧変化量または総和Vで表すことができることを特徴とする請求項8に記載の圧縮および引張荷重が測定可能な三軸荷重測定用センサ
Figure 2013210368
また、aα、β、bおよびjはセンサの感度によって変化する変数であり、mは上部電極の数によって変化する変数である。
The vertical load Pn among the triaxial loads can be expressed by a voltage change amount or a total V of each zone as shown in ( Expression 6) , and the compressive and tensile loads according to claim 8 can be measured. Triaxial load measurement sensor
Figure 2013210368
Further, a α, β, b i and j are variables that vary depending on the sensitivity of the sensor, m is a variable that varies depending on the number of the upper electrode.
前記三軸荷重のうちせん断荷重Ptは(数7)の通り電圧変化ΔVより求めることが出来ることを特徴とする請求項8に記載の圧縮および引張荷重が測定可能な三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
ここで、Vは前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVにそれぞれのx成分を乗じたものの総和。Vは前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVにそれぞれのy成分を乗じたものの総和。
9. The triaxial load measuring sensor capable of measuring compressive and tensile loads according to claim 8, wherein the shear load Pt of the triaxial loads can be obtained from a voltage change ΔV as shown in (Expression 7).
Figure 2013210368
Here, V x is the total sum of the voltage change amounts dV 1 , dV 2 ,..., DV m of each zone multiplied by the respective x components. Vy is the sum of voltage changes dV 1 , dV 2 ,..., DV m of each zone multiplied by the respective y components.
前記荷重が負荷されるゾーン1からの角度φは(数3)で算定できることを特徴とする請求項8に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
9. The triaxial load measuring sensor according to claim 8 , wherein the angle φ from the zone 1 to which the load is applied can be calculated by (Equation 3).
Figure 2013210368
前記垂直荷重Pによりz方向の押し込み量Δhは、(数4)で算定できることを特徴とする請求項8に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
ここで、ζとdψはセンサの感度により変化する変数である。
9. The triaxial load measuring sensor according to claim 8 , wherein the push amount Δh in the z direction can be calculated by (Equation 4) based on the vertical load P n .
Figure 2013210368
Here, ζ and d ψ are variables that change depending on the sensitivity of the sensor.
前記荷重が負荷される前記三軸荷重測定用センサ中心からの距離Δrは、(数5)で算定できることを特徴とする請求項8に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
ここで、σとeωはセンサの感度によって変化する変数である。
9. The triaxial load measuring sensor according to claim 8 , wherein the distance Δr from the center of the triaxial load measuring sensor to which the load is applied can be calculated by (Equation 5).
Figure 2013210368
Here, σ and e ω are variables that change depending on the sensitivity of the sensor.
感圧導電性材料を適用して荷重検出部を弾性体の中に分散させることで、切断しても荷重が測定できる内蔵型三軸荷重測定用センサであって、
荷重を受け止める弾性体と、
1面もしくは複数面の電極から形成される上部電極と、
感圧導電性材料と、
1面もしくは複数面の電極から形成される下部電極と、
を含み、
前記下部電極の上に前記感圧導電性材料、前記上部電極を積層し、あるいは、前記上部電極と前記下部電極を上下部逆転させて積層した荷重検出部を弾性体の内部に収納し、
前記荷重は、前記上部電極の各電極と前記各電極に接続される固定抵抗から形成される回路を並列に接続した回路において 前記弾性体を通して前記感圧導電性材料が受ける荷重により変化する前記各ゾーンの電圧変化量dV1、dV2、・・・、dVmを検知して測定することを特徴とする内蔵型三軸荷重測定用センサ。
A built-in triaxial load measuring sensor that can measure the load even after cutting by applying a pressure-sensitive conductive material and dispersing the load detection part in the elastic body,
An elastic body that receives the load;
An upper electrode formed of one or more electrodes,
A pressure sensitive conductive material;
A lower electrode formed of one or more electrodes,
Including
The pressure-sensitive conductive material and the upper electrode are stacked on the lower electrode, or the load detection unit in which the upper electrode and the lower electrode are turned upside down is stored inside an elastic body,
The load varies according to the load received by the pressure-sensitive conductive material through the elastic body in a circuit in which a circuit formed from each electrode of the upper electrode and a fixed resistor connected to each electrode is connected in parallel. A built-in triaxial load measuring sensor characterized by detecting and measuring the voltage change amounts dV1, dV2, ..., dVm of the zone.
前記弾性体は、形状、サイズ、硬さを任意に変化させることができることを特徴とする請求項15記載の内蔵型三軸荷重測定用センサ。 16. The built-in triaxial load measuring sensor according to claim 15 , wherein the elastic body can be arbitrarily changed in shape, size, and hardness. 前記三軸荷重のうち垂直荷重Pnは、(数1)のように各ゾーンの電圧変化量または総和Vで表すことができることを特徴とする請求項15に記載の内蔵型三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
また、aα、β、bおよびjはセンサの感度によって変化する変数であり、mは上部電極の数によって変化する変数である。
The built-in triaxial load measuring sensor according to claim 15 , wherein the vertical load Pn among the triaxial loads can be expressed by a voltage change amount or a total sum V of each zone as shown in ( Expression 1). .
Figure 2013210368
Further, a α, β, b i and j are variables that vary depending on the sensitivity of the sensor, m is a variable that varies depending on the number of the upper electrode.
前記三軸荷重のうちせん断荷重Ptは(数9)の通り電圧変化ΔVより求めることが出来ることを特徴とする請求項15に記載の内蔵型三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
ここで、Vは前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVにそれぞれのx成分を乗じたものの総和。Vは前記各ゾーンの電圧変化量dV、dV、・・・、dVにそれぞれのy成分を乗じたものの総和。
The built-in triaxial load measuring sensor according to claim 15 , wherein the shear load Pt among the triaxial loads can be obtained from the voltage change ΔV as shown in (Equation 9).
Figure 2013210368
Here, V x is the total sum of the voltage change amounts dV 1 , dV 2 ,..., DV m of each zone multiplied by the respective x components. Vy is the sum of voltage changes dV 1 , dV 2 ,..., DV m of each zone multiplied by the respective y components.
前記荷重が負荷されるゾーン1からの角度φは(数3)で算定できることを特徴とする請求項15に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
16. The triaxial load measuring sensor according to claim 15 , wherein the angle φ from the zone 1 to which the load is applied can be calculated by (Equation 3).
Figure 2013210368
前記垂直荷重Pによりz方向の押し込み量Δhは、(数4)で算定できることを特徴とする請求項15に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
ここで、ζとdψはセンサの感度により変化する変数である。
16. The triaxial load measuring sensor according to claim 15 , wherein the pushing amount Δh in the z direction can be calculated by (Equation 4) by the vertical load Pn .
Figure 2013210368
Here, ζ and d ψ are variables that change depending on the sensitivity of the sensor.
前記荷重が負荷される前記三軸荷重測定用センサ中心からの距離Δrは、(数5)で算定できることを特徴とする請求項15に記載の三軸荷重測定用センサ。
Figure 2013210368
ここで、σとeωはセンサの感度によって変化する変数である。
The triaxial load measuring sensor according to claim 15 , wherein the distance Δr from the center of the triaxial load measuring sensor to which the load is applied can be calculated by (Equation 5).
Figure 2013210368
Here, σ and e ω are variables that change depending on the sensitivity of the sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017129586A (en) * 2016-01-21 2017-07-27 国立大学法人 東京大学 Sensor, measuring apparatus, and walking robot
CN108362410A (en) * 2018-04-26 2018-08-03 中国科学院合肥物质科学研究院 A kind of three-dimensional force flexible sensor

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017129586A (en) * 2016-01-21 2017-07-27 国立大学法人 東京大学 Sensor, measuring apparatus, and walking robot
CN108362410A (en) * 2018-04-26 2018-08-03 中国科学院合肥物质科学研究院 A kind of three-dimensional force flexible sensor
CN108362410B (en) * 2018-04-26 2023-07-18 中国科学院合肥物质科学研究院 Three-dimensional force flexible sensor

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