JP2013232293A - Tactile sensor - Google Patents

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JP2013232293A JP2012102583A JP2012102583A JP2013232293A JP 2013232293 A JP2013232293 A JP 2013232293A JP 2012102583 A JP2012102583 A JP 2012102583A JP 2012102583 A JP2012102583 A JP 2012102583A JP 2013232293 A JP2013232293 A JP 2013232293A
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Kunio Shimada
邦雄 島田
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Fukushima University NUC
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Fukushima University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tactile sensor having excellent sensitivity by suppressing deterioration.SOLUTION: A pair of electrodes 2, 2 are attached to a magnetic rubber body 1 obtained by hardening a mixture of a magnetic mixed fluid containing a magnetic fluid and Ni and a rubber component in the presence of a magnetic field, and the magnetic rubber body 1 is coated with a resin body 3. Preferably, the resin body 3 is formed of a silicon resin. Preferably, irregularities 5 are formed on the surface of the resin body 3. Preferably, the magnetic rubber body 1 is sealed with a resin wrap film 4 in the resin body 3.

Description

本発明は、感度よく応力を検出する触覚センサに関するものである。   The present invention relates to a tactile sensor that detects stress with high sensitivity.

絶縁体とされているゴム材料に導電性の粉末を分散させて得られる導電性ゴムは、非加圧時においては絶縁性を有するが、圧力の刺激が加わると導電性を帯びるいわゆる感圧導電性を示すため、電気・電子機器のスイッチやセンサーとして広く利用されている。また、急速な進歩を遂げているロボット技術分野においては、人工皮膚などのハプティックな機能を有する材料としても注目されている。   Conductive rubber obtained by dispersing conductive powder in a rubber material that is an insulator has an insulating property when not pressurized, but is a so-called pressure-sensitive conductive material that becomes conductive when pressure is applied. It is widely used as a switch and sensor for electrical and electronic equipment. In the field of robot technology that has made rapid progress, it is also attracting attention as a material having a haptic function such as artificial skin.

例えば、特許文献1には、天然又は合成ゴムと、導電性カーボンと、絶縁性マイカフレークと、油脂類等のブルーム剤および表面乾燥剤を主成分とする感圧導電性ゴムが開示されており、無圧時と加圧時との電気抵抗値の差を大きくして感圧導電性の向上が図られている。また、特許文献2には、平均組成がAgxM1−x(ただし、MはNi、Co、Cu、Feより選ばれた1種以上の金属、0.001≦x≦0.4)で表され、銀濃度が内部に向かうにつれて増加する合金粉末と、ゴム弾性を有するバインダーとを含有する導電性ゴムが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a pressure-sensitive conductive rubber mainly composed of natural or synthetic rubber, conductive carbon, insulating mica flakes, a blooming agent such as fats and oils, and a surface drying agent. The pressure-sensitive conductivity is improved by increasing the difference between the electric resistance values when no pressure is applied and when the pressure is applied. In Patent Document 2, the average composition is represented by AgxM1-x (where M is one or more metals selected from Ni, Co, Cu, and Fe, 0.001 ≦ x ≦ 0.4), A conductive rubber containing an alloy powder whose silver concentration increases toward the inside and a binder having rubber elasticity is disclosed.

特開平1−193342号公報JP-A-1-193342 特開平5−81924号公報JP-A-5-81924 国際公開WO2008/111194International Publication WO2008 / 111194

これまでに、本出願人は、上記したようなハプティックな機能が要求される用途においては、耐久性や電気伝導性だけでなく、熱伝導性等の熱的特性の向上も望まれているという観点から、特許文献3に示すような導電性複合材料を提案している。   Up to now, the present applicant has demanded not only durability and electrical conductivity, but also improvement of thermal characteristics such as thermal conductivity in applications where haptic functions as described above are required. From a viewpoint, the electroconductive composite material as shown to patent document 3 is proposed.

ここで、導電性ゴムに用いるゴム材料は劣化しやすく、ゴム材料が劣化すると触覚センサとしての感度が低下することになるため、ゴム材料の劣化を抑制することが求められている。また、触覚センサのさらなる感度の向上が求められている。   Here, the rubber material used for the conductive rubber is easily deteriorated, and when the rubber material is deteriorated, the sensitivity as a tactile sensor is lowered. Therefore, it is required to suppress the deterioration of the rubber material. There is also a need for further improvement in sensitivity of the tactile sensor.

本発明は、劣化を抑制し、感度の優れた触覚センサを提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a tactile sensor that suppresses deterioration and has excellent sensitivity.

本発明に係る触覚センサは、磁性流体及びNiを含有する磁気混合流体とゴム成分とを含む混合物を磁場の存在下で硬化させて得た磁性ゴム体に、一対の電極が取り付けられ、前記磁性ゴム体が樹脂体によって被覆されていることを特徴とするものである。   In the tactile sensor according to the present invention, a pair of electrodes is attached to a magnetic rubber body obtained by curing a mixture containing a magnetic fluid and a magnetic mixed fluid containing Ni and a rubber component in the presence of a magnetic field, and the magnetic sensor The rubber body is covered with a resin body.

前記樹脂体は、シリコーン樹脂によって形成されていることが好ましい。   The resin body is preferably formed of a silicone resin.

前記樹脂体の表面に凹凸が形成されていることが好ましい。その場合、前記樹脂体の前記凹凸は、同心円のパターン、複数の直線が平行に並列したパターン、及び、格子状のパターンのいずれかの凹凸パターンであることが好ましい。   It is preferable that irregularities are formed on the surface of the resin body. In that case, the unevenness of the resin body is preferably an uneven pattern of any one of a concentric pattern, a pattern in which a plurality of straight lines are arranged in parallel, and a lattice pattern.

前記磁性ゴム体は、前記樹脂体の内部において、樹脂性のラップフィルムによって密封されていることが好ましい。その場合、前記ラップフィルムは、ポリ塩化ビニリデンにより形成されたフィルムであることが好ましい。   The magnetic rubber body is preferably sealed with a resinous wrap film inside the resin body. In that case, the wrap film is preferably a film formed of polyvinylidene chloride.

前記磁気混合流体はCuを含有することが好ましい。   The magnetic fluid mixture preferably contains Cu.

前記ゴム成分は、風船用のゴム材料であることが好ましい。   The rubber component is preferably a rubber material for balloons.

触覚センサはシート状であることが好ましい。   The tactile sensor is preferably in the form of a sheet.

触覚センサは、物体の接触、接触力、表面粗さ、及び、柔らかさ、から選ばれるいずれか一つ以上を検出することが好ましい。   It is preferable that the tactile sensor detects any one or more selected from contact of an object, contact force, surface roughness, and softness.

本発明によれば、劣化を抑制した超高感度の触覚センサを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain an ultra-sensitive tactile sensor in which deterioration is suppressed.

触覚センサの実施の形態の一例を示し、(a)は分解斜視図、(b)は平面図、(c)は斜視図であり、(d)は内部構造(磁性ゴム体)の一例を示す平面図である。An example of an embodiment of a tactile sensor is shown, (a) is an exploded perspective view, (b) is a plan view, (c) is a perspective view, and (d) is an example of an internal structure (magnetic rubber body). It is a top view. (a)及び(b)は触覚センサの内部構造(磁性ゴム体)の一例を示し、(c)及び(d)は触覚センサの内部構造(磁性ゴム体)の他の一例を示し、(e)及び(f)は触覚センサの内部構造(磁性ゴム体)のさらに他の一例を示し、(a)、(c)、(e)は平面図、(b)、(d)、(f)は正面図である。(A) and (b) show an example of the internal structure (magnetic rubber body) of the tactile sensor, (c) and (d) show another example of the internal structure (magnetic rubber body) of the touch sensor, (e ) And (f) show still another example of the internal structure (magnetic rubber body) of the tactile sensor, (a), (c) and (e) are plan views, and (b), (d) and (f). Is a front view. 触覚センサによる測定の一例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。An example of the measurement by a tactile sensor is shown, (a) is a perspective view, (b) is a sectional view. 触覚センサの実施の形態の一例を示し、(a)は断面図、(b)は拡大断面図である。An example of embodiment of a tactile sensor is shown, (a) is sectional drawing, (b) is an expanded sectional view. (a)〜(c)は、凹凸パターンの一例を示す平面図である。(A)-(c) is a top view which shows an example of an uneven | corrugated pattern. 磁性ゴム体の製造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of manufacture of a magnetic rubber body. 樹脂体の製造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of manufacture of a resin body. 触覚センサの実施の形態の一例を示し、(a)は分解斜視図、(b)は断面図である。An example of embodiment of a tactile sensor is shown, (a) is a disassembled perspective view, (b) is sectional drawing. 磁性ゴム体による測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result by a magnetic rubber body. 磁性ゴム体の一例を説明する写真である。It is a photograph explaining an example of a magnetic rubber body. 触覚センサを用いた実験装置の一例を示す一部破断した正面図である。It is the partially broken front view which shows an example of the experimental apparatus using a tactile sensor. 被検査物体(アクリル板と紙やすり)の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of a to-be-inspected object (an acrylic board and sandpaper). 磁性ゴム体(風船用ゴム)を用いた実験の電流変化を示すグラフである。It is a graph which shows the electric current change of experiment using a magnetic rubber body (rubber for balloons). 感圧導電性ゴムを用いた実験の電流変化を示すグラフである。It is a graph which shows the electric current change of the experiment using pressure-sensitive conductive rubber. 触覚センサの一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of a tactile sensor. (a)及び(b)は、触覚センサの一例を示す写真である。(A) And (b) is a photograph which shows an example of a tactile sensor. 表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between surface roughness and electric current amount. 表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between surface roughness and electric current amount. 表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between surface roughness and electric current amount. 表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between surface roughness and electric current amount. 表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between surface roughness and electric current amount. 表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between surface roughness and electric current amount.

本発明の触覚センサでは、力を与えたときに電気伝導性が変化する磁性ゴム体を用いる。磁性ゴム体は、磁性流体とNiとを含有する磁気混合流体と、ゴム成分とを含む混合物を磁場の存在下で硬化させることによって得られるものである。磁気混合流体は、好ましくは、Cuを含有する。以下、磁性流体をMF(Magnetic Fluid)、磁気混合流体をMCF(Magnetic Compound Fluid)、磁性ゴム体を触覚センサ用ゴム又はMCFゴムと呼ぶことがある。   In the tactile sensor of the present invention, a magnetic rubber body whose electrical conductivity changes when a force is applied is used. The magnetic rubber body is obtained by curing a mixture containing a magnetic fluid containing magnetic fluid and Ni and a rubber component in the presence of a magnetic field. The magnetic fluid mixture preferably contains Cu. Hereinafter, the magnetic fluid may be referred to as MF (Magnetic Fluid), the magnetic mixed fluid may be referred to as MCF (Magnetic Compound Fluid), and the magnetic rubber body may be referred to as a tactile sensor rubber or MCF rubber.

磁性ゴム体は、好ましくは、Ni粉末を磁性流体に分散させてなる磁気混合流体と風船用の天然ゴム材料の混合物を磁場の存在下で硬化させることによって得られる。また、Cuを含有する場合、磁性ゴム体は、好ましくは、Ni粉末およびCu粉末を磁性流体に分散させてなる磁気混合流体と風船用の天然ゴム材料の混合物を磁場の存在下で硬化させることによって得られる。   The magnetic rubber body is preferably obtained by curing a mixture of a magnetic mixed fluid obtained by dispersing Ni powder in a magnetic fluid and a natural rubber material for balloons in the presence of a magnetic field. When Cu is contained, the magnetic rubber body preferably cures a mixture of a magnetic mixed fluid obtained by dispersing Ni powder and Cu powder in a magnetic fluid and a natural rubber material for balloons in the presence of a magnetic field. Obtained by.

磁性ゴム体において、Niを使用する理由は、NiがFe等に比べより強磁性を有しているためである。そして、NiとCuの両方を使用することが好ましい理由は、NiがFe等に比べより強磁性を有していることに加え、熱と電気の両方の伝導性を高めるためにはCuの併用が有効であるからである。また、さらに後述するように、磁場の存在下で硬化させることにより、導電性複合材料の内部にNiとCuが凝集して形成される特異な構造のクラスタが得られるためである。   The reason why Ni is used in the magnetic rubber body is that Ni is more ferromagnetic than Fe or the like. The reason why it is preferable to use both Ni and Cu is that Ni has higher ferromagnetism than Fe, etc., and in order to enhance both heat and electricity conductivity, the combined use of Cu This is because is effective. Further, as will be described later, by curing in the presence of a magnetic field, a cluster having a unique structure formed by aggregation of Ni and Cu inside the conductive composite material is obtained.

磁気混合流体を得るために、磁性流体にNiとしてNi粉末を添加することが好ましい。Ni粉末としては、球状よりも、粒状のNi粉末、表面に複数の凸部を有するコンペイトウ形状のNi粒子、あるいは平均長が3〜7μmの細長形状や棒状のNi粉末を使用することが特に好ましい。このようなNi粉末はアトマイズ法によって作製できる。   In order to obtain a magnetic mixed fluid, it is preferable to add Ni powder as Ni to the magnetic fluid. As the Ni powder, it is particularly preferable to use granular Ni powder, complex Ni-shaped particles having a plurality of convex portions on the surface, or elongated or rod-shaped Ni powder having an average length of 3 to 7 μm. preferable. Such Ni powder can be produced by an atomizing method.

また、磁気混合流体を得るために、磁性流体にCuとしてCu粉末を添加することが好ましい。Cu粉末としては、細長形状、棒状又は樹枝状のCu粉末(例えば、平均長が8〜10μm)を使用することが特に好ましい。このようなCu粉末は電解法によって作製できる。   In order to obtain a magnetic mixed fluid, it is preferable to add Cu powder as Cu to the magnetic fluid. As the Cu powder, it is particularly preferable to use an elongated, rod-like or dendritic Cu powder (for example, an average length of 8 to 10 μm). Such Cu powder can be produced by an electrolytic method.

磁気混合流体を得るための磁性流体(MF)としては、水ベース磁性流体を使用することが好ましい。これは、風船用のゴム材料を用いた場合、風船用のゴム材料と水との相性が良いためである。例えば、およそ10nm程度の球状のマグネタイト粒子(Fe)が水ベースの媒体中に分散された磁性流体を使用することができる。また、ケロシンベース磁性流体を使用したり、アルキルナフタレンベース磁性流体を使用したりしてもよい。尚、磁性流体は、マグネタイト粒子とベース液とからなり、マグネタイトはNi粉やCu粉と凝集してクラスタを形成するが、ベース液は弾性高分子材料であるゴムの高分子の間にトラップされるものと考えられる。なお、ベース液は液剤(例えば水)のみからなるものであってもよく、液剤に高分子が溶解したものであってもよい。 As a magnetic fluid (MF) for obtaining a magnetic mixed fluid, a water-based magnetic fluid is preferably used. This is because when the rubber material for balloons is used, the rubber material for balloons and water are compatible. For example, a magnetic fluid in which spherical magnetite particles (Fe 3 O 4 ) of about 10 nm are dispersed in a water-based medium can be used. Further, a kerosene-based magnetic fluid may be used, or an alkylnaphthalene-based magnetic fluid may be used. The magnetic fluid is composed of magnetite particles and a base liquid. The magnetite aggregates with Ni powder or Cu powder to form a cluster, but the base liquid is trapped between rubber polymers that are elastic polymer materials. It is thought that. The base liquid may be composed of only a liquid agent (for example, water), or may be a liquid in which a polymer is dissolved.

磁気混合流体(MCF)は、Ni粉、Cu粉および磁性流体(MF)を所定の配合量で混合することによって得ることができる。配合量は必要とされる導電性、伸縮性、弾力性及び熱伝導性などに基づいて適宜決定できるが、好ましくは、磁気混合流体の全質量に対して、Niの含有量が5〜90質量%、磁性流体の含有量が1〜40質量%の範囲であることが好ましい。また、Cuを含有する場合、Cuの含有量が5〜40質量%の範囲であることが好ましい。なお、Cuの含有量は0質量%であってもよい。NiとCuとの質量比は例えば1:5〜5:1にすることができる。   The magnetic mixed fluid (MCF) can be obtained by mixing Ni powder, Cu powder and magnetic fluid (MF) in a predetermined blending amount. The blending amount can be appropriately determined based on the required conductivity, elasticity, elasticity, thermal conductivity, etc., but preferably the Ni content is 5 to 90 mass with respect to the total mass of the magnetic fluid mixture. %, And the content of the magnetic fluid is preferably in the range of 1 to 40% by mass. Moreover, when it contains Cu, it is preferable that content of Cu is the range of 5-40 mass%. In addition, 0 mass% may be sufficient as content of Cu. The mass ratio of Ni and Cu can be, for example, 1: 5 to 5: 1.

磁性ゴム体に用いるゴム成分としては、風船用のゴム材料を用いることが好ましい。風船用のゴム材料を用いることで弾性のある磁性ゴム体を得ることができる。風船用のゴム材料は、合成ゴム材料を用いてもよいが、天然ゴム材料を用いることが好ましい。天然ゴム材料は、弾性高分子材料であり、風船用に使用されるものである。風船用の天然ゴム材料を使用することにより、硬化物に優れた弾力性と伸張性を付与することができる。なお、以下、風船用の天然ゴム材料を風船天然ゴムということがある。   As the rubber component used for the magnetic rubber body, it is preferable to use a rubber material for balloons. By using a balloon rubber material, an elastic magnetic rubber body can be obtained. The balloon rubber material may be a synthetic rubber material, but is preferably a natural rubber material. The natural rubber material is an elastic polymer material and is used for balloons. By using a natural rubber material for balloons, excellent elasticity and extensibility can be imparted to the cured product. Hereinafter, the natural rubber material for balloons is sometimes referred to as balloon natural rubber.

風船用の天然ゴム材料としては、ゴムの木から得られるラテックスを使用することができる。ラテックスとしては、特に造形用ラテックスが好ましい。ラテックスは、非加硫型天然ゴムラテックスであってもよく、あるいは、加硫型天然ゴムラテックス(天然ゴムラテックスに加硫剤として硫黄を配合したもの)であってもよい。   As a natural rubber material for balloons, latex obtained from a rubber tree can be used. As latex, modeling latex is particularly preferable. The latex may be a non-vulcanized natural rubber latex or a vulcanized natural rubber latex (natural rubber latex containing sulfur as a vulcanizing agent).

ラテックスとしては、ほとんどアンモニア臭を感じさせない超低アンモニア天然ゴムラテックスであることが好ましい。一般に使われている天然ゴムラテックスでアンモニアを混ぜている場合は、0.7〜0.25質量%アンモニアを含有させている。このようなものは、主にゴム産業でゴム手袋、ゴム風船、コンドーム、フォームラバー製品等の製造に使用されている。近年、VOC問題・環境問題などから有機溶剤系の接着剤、粘着剤、塗料を水系に変更したいとの要望が高まっている。また、バイオマス材料として天然ゴムが高く評価されており、天然ゴムの改質技術も進んでいることから、今まで考えられなかった用途への利用が検討されてきている。例えば、建材用接着剤、紙用接着剤、コーティング剤、繊維用接着剤等への利用である。それらの新規用途で検討される際、天然ゴムラテックスは刺激的なアンモニア臭のために拒否されてしまことが多かった。そこで、アンモニア濃度が例えば0.25質量%未満となった低アンモニア天然ゴムが好ましいのである。具体的には、磁性ゴム体用の天然ゴムとしては、例えばNR―LATEX(ハイラテック製)を用いることができる。   The latex is preferably an ultra-low ammonia natural rubber latex that hardly gives an ammonia odor. When ammonia is mixed in a natural rubber latex that is generally used, 0.7 to 0.25% by mass of ammonia is contained. Such products are mainly used in the rubber industry to produce rubber gloves, rubber balloons, condoms, foam rubber products and the like. In recent years, there has been a growing demand to change organic solvent-based adhesives, pressure-sensitive adhesives, and paints to water-based due to VOC problems and environmental problems. In addition, natural rubber is highly appreciated as a biomass material, and the modification technology of natural rubber is also progressing. Therefore, utilization for applications that have not been considered so far has been studied. For example, it can be used for building material adhesives, paper adhesives, coating agents, fiber adhesives, and the like. When considered in their new applications, natural rubber latex has often been rejected due to the pungent ammonia odor. Therefore, a low ammonia natural rubber having an ammonia concentration of, for example, less than 0.25% by mass is preferable. Specifically, for example, NR-LATEX (manufactured by Hiratek) can be used as the natural rubber for the magnetic rubber body.

磁性ゴム体のゴム成分としてシリコーンゴム(シリコーンオイルゴム)を使用することもできる。シリコーンゴムは磁性ゴム体を被覆する樹脂体に用いるものと同じものであってもよい。また、磁性ゴム体のゴム成分として合成ゴムを使用することもできる。合成ゴムとしては、ポリブタジエン系ゴム、ニトリル系ゴム、クロロプレン系ゴムなどを用いることができる。これらのゴムは、付加重合または共重合によって得られる。具体的には、アクリルゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリイソブチレン(ブチルゴム)などを用いることができる。これらのゴムは単独で又は混合して用いることができる。合成ゴムと天然ゴムとを混合してもよい。ただし、シリコーンゴムや合成ゴムよりも風船用の天然ゴムの方が好ましい。   Silicone rubber (silicone oil rubber) can also be used as the rubber component of the magnetic rubber body. The silicone rubber may be the same as that used for the resin body covering the magnetic rubber body. Synthetic rubber can also be used as the rubber component of the magnetic rubber body. As the synthetic rubber, polybutadiene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber and the like can be used. These rubbers are obtained by addition polymerization or copolymerization. Specifically, acrylic rubber, nitrile rubber, isoprene rubber, urethane rubber, ethylene propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene, epichlorohydrin rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, polyisobutylene (butyl rubber) ) Etc. can be used. These rubbers can be used alone or in combination. Synthetic rubber and natural rubber may be mixed. However, natural rubber for balloons is preferable to silicone rubber and synthetic rubber.

ゴム成分は、磁性ゴム体を固体状のゴムとして存在させるための主成分となる。ゴム成分の含有量は、磁性ゴム体の全質量に対して、好ましくは30〜90質量%であり、さらに好ましくは45〜70質量%である。また、磁性ゴム体における磁気混合流体の含有量は、好ましくは10〜70質量%、より好ましくは30〜50質量%にすることができる。   The rubber component is a main component for allowing the magnetic rubber body to exist as a solid rubber. The content of the rubber component is preferably 30 to 90% by mass and more preferably 45 to 70% by mass with respect to the total mass of the magnetic rubber body. The content of the magnetic fluid mixture in the magnetic rubber body is preferably 10 to 70% by mass, more preferably 30 to 50% by mass.

磁気混合流体(MCF)とゴム成分との混合物は、磁場の存在下で硬化されることが特に重要である。磁場を印加することで、Cu粉末とNi粉末が凝集して、各々が樹枝状の形態をなす複数の1次クラスタが形成され、これらの1次クラスタが互いに接触することで網状の巨大なクラスタ(2次クラスタ)が導電性複合材料中に磁場の印加方向に配向性を有するように形成される。なお、導電性複合材料中に分布する複数の1次クラスタは互いに連結されているわけではないので、ゴム成分のもつ弾性特性により導電性複合材料が伸縮することで、1次クラスタどうしの接触している部分がずれて、別の1次クラスタと接触することも可能であると考えられている。このようなクラスタの構造は視覚的に確認することができる。   It is particularly important that the mixture of magnetic mixed fluid (MCF) and rubber component be cured in the presence of a magnetic field. By applying a magnetic field, Cu powder and Ni powder are aggregated to form a plurality of primary clusters each having a dendritic form, and these primary clusters come into contact with each other to form a massive network cluster. (Secondary cluster) is formed in the conductive composite material so as to have orientation in the direction of application of the magnetic field. In addition, since the plurality of primary clusters distributed in the conductive composite material are not connected to each other, the conductive composite material expands and contracts due to the elastic characteristics of the rubber component, so that the primary clusters contact each other. It is considered possible that the portions that are in contact with each other shift and come into contact with another primary cluster. Such a cluster structure can be visually confirmed.

なお、このようなクラスタが形成されるメカニズムは現在究明中であるが、これまでのところ、Niのもつ残留磁化のため、Ni粒子どうしや磁性流体中のマグネタイト粒子を磁力で引き寄せる作用や、銅粉末の樹枝状構造が網状もしくはネットワーク状のクラスタの形成されやすいサイトとして作用することや、球状でないNi粒子表面の凸部に磁気が集中しやすく、これがネットワーク状のクラスタ形成に寄与すること等が有力と考えられている。また、このような網状のクラスタは、導電性複合材料中にランダムに分布しているわけではなく、磁場が印加される方向に相応の配向度をもって分布している。   The mechanism for forming such clusters is currently under investigation, but so far, due to the remanent magnetization of Ni, the action of attracting Ni particles and magnetite particles in magnetic fluid by magnetic force, copper The powder dendritic structure acts as a site where net-like or network-like clusters are likely to be formed, or magnetism tends to concentrate on the convex portions of the non-spherical Ni particle surface, which contributes to the formation of network-like clusters, etc. It is considered promising. Further, such network-like clusters are not randomly distributed in the conductive composite material, but are distributed with an appropriate degree of orientation in the direction in which the magnetic field is applied.

ここで、磁性ゴム体を得る混合物の好ましい組成の具体例を示す。これらの混合物から得た磁性ゴム体は、触覚センサとして利用可能なことが確認されている。   Here, the specific example of the preferable composition of the mixture which obtains a magnetic rubber body is shown. It has been confirmed that magnetic rubber bodies obtained from these mixtures can be used as tactile sensors.

(組成例1)
天然ゴム(NR−LATEX): 80g (51.6wt%)
Ni: 40g (25.8wt%)
Cu: 20g (12.9wt%)
磁性流体: 15g (水:6.3wt%、マグネタイト:3.4wt%)
(組成例2)
天然ゴム(NR−LATEX): 40g (51.9wt%)
Ni: 30g (38.9wt%)
磁性流体: 7g (水:6wt%、マグネタイト:3.2wt%)
※ 組成例1、2においてマグネタイトはFeからなる直径10nmの球形粒子である。また、水とマグネタイトを混ぜたものが磁性流体(MF)の量となる。また、磁気混合流体(MCF)の量は、組成例1では48.4wt%、組成例2では48.1wt%である。
(Composition Example 1)
Natural rubber (NR-LATEX): 80g (51.6wt%)
Ni: 40 g (25.8 wt%)
Cu: 20 g (12.9 wt%)
Magnetic fluid: 15 g (water: 6.3 wt%, magnetite: 3.4 wt%)
(Composition example 2)
Natural rubber (NR-LATEX): 40 g (51.9 wt%)
Ni: 30 g (38.9 wt%)
Magnetic fluid: 7 g (water: 6 wt%, magnetite: 3.2 wt%)
* In Composition Examples 1 and 2, magnetite is a spherical particle having a diameter of 10 nm made of Fe 3 O 4 . Moreover, what mixed water and magnetite becomes the quantity of magnetic fluid (MF). Further, the amount of magnetic mixed fluid (MCF) is 48.4 wt% in Composition Example 1 and 48.1 wt% in Composition Example 2.

図1は、触覚センサAの実施形態の一例を示している。図1(a)は、触覚センサAを分解した様子、又は、触覚センサAを組み立てる際の様子を示している。図1(b)及び(c)は、触覚センサAの全体の様子を示している。図1(d)は、触覚センサAの内部構造を示し、電極2が取り付けられた磁性ゴム体1を示している。触覚センサAは、磁性流体及びNiを含有する磁気混合流体とゴム成分とを含む混合物を磁場の存在下で硬化させて得た磁性ゴム体1に、一対の電極2,2が取り付けられ、磁性ゴム体1が樹脂体3によって被覆されたものである。   FIG. 1 shows an example of an embodiment of the tactile sensor A. FIG. 1A illustrates a state in which the tactile sensor A is disassembled or a state in which the tactile sensor A is assembled. FIGS. 1B and 1C show the overall state of the tactile sensor A. FIG. FIG. 1D shows the internal structure of the tactile sensor A and shows the magnetic rubber body 1 to which the electrode 2 is attached. The tactile sensor A has a pair of electrodes 2 and 2 attached to a magnetic rubber body 1 obtained by curing a mixture containing a magnetic fluid and a magnetic mixed fluid containing Ni and a rubber component in the presence of a magnetic field. A rubber body 1 is covered with a resin body 3.

磁性ゴム体1は、空気に触れたままでいると、水分や酸素などによって酸化するなどして劣化するおそれがある。そこで、磁性ゴム体1を樹脂体3によりその全体を被覆するようにしている。それにより、磁性ゴム体1が劣化するのを抑制することができる。また、触覚センサAにおいては、磁性ゴム体1に電極2が取り付けられているが、電極2がむき出しになっていると破壊や損傷を受けやすくなる。しかしながら、樹脂体3によって磁性ゴム体1を被覆することにより、電極2を内部に配置させて表面に露出しないようにして被覆できるため、電極2が破壊されたり損傷を受けたりすることを抑制することができる。   If the magnetic rubber body 1 is kept in contact with air, it may be deteriorated by being oxidized by moisture or oxygen. Therefore, the entire magnetic rubber body 1 is covered with the resin body 3. Thereby, it can suppress that the magnetic rubber body 1 deteriorates. Further, in the tactile sensor A, the electrode 2 is attached to the magnetic rubber body 1, but if the electrode 2 is exposed, it is easily damaged or damaged. However, by covering the magnetic rubber body 1 with the resin body 3, the electrode 2 can be disposed so as not to be exposed on the surface, thereby preventing the electrode 2 from being broken or damaged. be able to.

樹脂体3は絶縁性のものであることが好ましい。また、樹脂体3は可撓性を有することが好ましい。可撓性を有することにより、物体が樹脂体3に接触した際に、樹脂体3が変形し、その変形が磁性ゴム体1の表面に伝わって磁性ゴム体1で電流変化を検出することができる。   The resin body 3 is preferably insulative. Moreover, it is preferable that the resin body 3 has flexibility. By having flexibility, the resin body 3 is deformed when an object comes into contact with the resin body 3, and the deformation is transmitted to the surface of the magnetic rubber body 1 to detect a current change in the magnetic rubber body 1. it can.

樹脂体3は、シリコーン樹脂で形成されていることが好ましい。シリコーン樹脂で樹脂体3を構成した場合、物体の接触の変化をシリコーン樹脂体の変形によって磁性ゴム体1に良好に伝達することができる。具体的には、樹脂体3はシリコーンオイルゴムで構成することができる。   The resin body 3 is preferably formed of a silicone resin. When the resin body 3 is composed of a silicone resin, a change in the contact of the object can be satisfactorily transmitted to the magnetic rubber body 1 by deformation of the silicone resin body. Specifically, the resin body 3 can be composed of silicone oil rubber.

シリコーン樹脂で形成される樹脂体3は、シリコーンオイルを主成分とするシリコーン樹脂組成物を硬化させることによって形成することができる。シリコーン樹脂組成物は、シリコーンオイルと、硬化剤と、必要に応じて溶媒とを含有する液状の組成物である。溶媒は含有してもよいし、含有しなくてもよい。   The resin body 3 formed of a silicone resin can be formed by curing a silicone resin composition containing silicone oil as a main component. The silicone resin composition is a liquid composition containing a silicone oil, a curing agent, and, if necessary, a solvent. A solvent may or may not be contained.

シリコーンオイルとしては、シリコーン一液型RTVゴム又はシリコーン二液型RTVゴムを形成する低粘度シリコーン樹脂又はシリコーン単量体を用いることができる。例えば、信越化学工業株式会社製のKEシリーズのシリコーンを用いることができる。また、ポリオルガノシロキサンを主成分とするものであってもよい。なお、RTVゴムとは室温硬化型ゴムのことである。   As the silicone oil, a low-viscosity silicone resin or a silicone monomer that forms a silicone one-component RTV rubber or a silicone two-component RTV rubber can be used. For example, KE series silicone manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. can be used. Further, polyorganosiloxane may be the main component. The RTV rubber is room temperature curable rubber.

硬化剤としては、シリコーンオイルを硬化させるのに適したものを、適宜、用いることができる。例えば、酸などであってよい。   As a hardening | curing agent, what is suitable for hardening a silicone oil can be used suitably. For example, it may be an acid.

溶媒としては、シンナーを用いることができる。溶媒を用いることにより、樹脂体3の硬さを調整することができる。シンナーとしては、例えば、芳香族炭化水素類、酢酸エステル類、アルコール類などを用いることができる。具体的には、トルエン、キシレン、メタノール、酢酸エチル、メチルエチルケトンなどを用いることができる。   A thinner can be used as the solvent. The hardness of the resin body 3 can be adjusted by using a solvent. As the thinner, for example, aromatic hydrocarbons, acetate esters, alcohols and the like can be used. Specifically, toluene, xylene, methanol, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, or the like can be used.

シリコーン樹脂組成物におけるシリコーンオイルと硬化剤との比率は、シリコーンオイル10質量部に対して硬化剤0.1〜2質量部の範囲にすることができる。また、シリコーン樹脂組成物におけるシリコーンオイルと溶媒との比率は、シリコーンオイル10質量部に対して溶媒0〜5質量部の範囲にすることができる。溶媒の比率を増加させると柔らかいシリコーンオイルゴムを作製することができ、逆に、溶媒の比率を減少させると硬いシリコーンオイルゴムを作製することができる。   The ratio of the silicone oil and the curing agent in the silicone resin composition can be in the range of 0.1 to 2 parts by mass of the curing agent with respect to 10 parts by mass of the silicone oil. Moreover, the ratio of the silicone oil and the solvent in the silicone resin composition can be in the range of 0 to 5 parts by mass of the solvent with respect to 10 parts by mass of the silicone oil. When the solvent ratio is increased, a soft silicone oil rubber can be produced. Conversely, when the solvent ratio is decreased, a hard silicone oil rubber can be produced.

樹脂体3は、シリコーン樹脂以外の樹脂で形成してもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ABS樹脂(アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂)、AS樹脂(アクリロニトリルスチレン樹脂)、アクリル樹脂、などを用いることができる。あるいは、これらの樹脂とシリコーン樹脂とを併用してもよい。ただし、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。シリコーン樹脂を用いると、触覚センサAの感度を向上させることができる。   The resin body 3 may be formed of a resin other than a silicone resin. For example, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, polytetrafluoroethylene, ABS resin (acrylonitrile butadiene styrene resin), AS resin (acrylonitrile styrene resin), acrylic resin, or the like may be used. it can. Alternatively, these resins and silicone resins may be used in combination. However, it is preferable to use a silicone resin. When a silicone resin is used, the sensitivity of the tactile sensor A can be improved.

樹脂体3の硬さは、特に限定されるものではないが、JIS K 6253に準拠したタイプAでの硬度が、20〜80の範囲内のものであってよい。樹脂体3の硬さは、デュロメータで測定することができる。なお、磁性ゴム体1の硬さは、10〜90の範囲内又は20〜80の範囲内にすることができる。   Although the hardness of the resin body 3 is not specifically limited, The hardness in the type A based on JISK6253 may be in the range of 20-80. The hardness of the resin body 3 can be measured with a durometer. In addition, the hardness of the magnetic rubber body 1 can be in the range of 10 to 90 or in the range of 20 to 80.

図1(a)に示すように、図1(d)のような一対の電極2,2が接続された磁性ゴム体1を用い、この磁性ゴム体1を両面から樹脂体3,3で挟み込み接着剤などで接着して一体化することによって、磁性ゴム体1を樹脂体3で被覆した触覚センサAを得ることができる。このとき、電極2,2は樹脂体3の外部に露出するように形成することが好ましい。あるいは、電極2,2を樹脂体3で被覆するとともに各電極2に導線(電気配線)を接続して、この導線を外部に露出させるようにしてもよい。図1(b)及び(c)は、磁性ゴム体1を上方又は斜め上方から見た図であり、樹脂体3が透明であるため、内部の様子が確認できるようになっている。なお、樹脂体3による被覆方法は上記に限られない。例えば、二つの半硬化状態の樹脂体3,3で磁性ゴム体1を挟みこんだ後に完全に硬化させたり、磁性ゴム体1を金型に入れた後、金型に樹脂を注入し硬化させて磁性ゴム体1と樹脂体3とを一体化させたりしてもよい。   As shown in FIG. 1A, a magnetic rubber body 1 to which a pair of electrodes 2 and 2 are connected as shown in FIG. 1D is used, and the magnetic rubber body 1 is sandwiched between resin bodies 3 and 3 from both sides. Tactile sensor A in which magnetic rubber body 1 is covered with resin body 3 can be obtained by bonding and integrating with an adhesive or the like. At this time, the electrodes 2 and 2 are preferably formed so as to be exposed to the outside of the resin body 3. Alternatively, the electrodes 2 and 2 may be covered with the resin body 3 and a conductive wire (electrical wiring) may be connected to each electrode 2 so that the conductive wire is exposed to the outside. FIGS. 1B and 1C are views of the magnetic rubber body 1 as viewed from above or obliquely from above, and since the resin body 3 is transparent, the internal state can be confirmed. In addition, the coating method by the resin body 3 is not restricted to the above. For example, the magnetic rubber body 1 is sandwiched between two semi-cured resin bodies 3 and 3 and then completely cured, or after the magnetic rubber body 1 is placed in a mold, the resin is injected into the mold and cured. The magnetic rubber body 1 and the resin body 3 may be integrated.

電極2は、電気伝導性を有する金属板や金属片を用いることができる。金属材料としては、アルミニウム、銅、ニッケル、銀、金などであってよい。なお、導通性に問題がないようであれば、電極2は、導線(電気配線6)の先端により構成したり、導電性のテープにより構成したりしてもよい。   The electrode 2 can be a metal plate or a metal piece having electrical conductivity. The metal material may be aluminum, copper, nickel, silver, gold or the like. In addition, as long as there is no problem in continuity, the electrode 2 may be configured by the tip of a conducting wire (electrical wiring 6) or may be configured by a conductive tape.

図1の形態では、磁性ゴム体1の同一表面に電極2,2が配設されたものを示しているが、電極2の接続位置は、これに限定されるものではない。電極2,2は、互いに接触しないように磁性ゴム体1に取り付けられればよい。   In the form of FIG. 1, the electrodes 2 and 2 are disposed on the same surface of the magnetic rubber body 1, but the connection position of the electrodes 2 is not limited to this. The electrodes 2 and 2 may be attached to the magnetic rubber body 1 so as not to contact each other.

図2に、磁性ゴム体1と電極2,2の接続の一例を示す。磁性ゴム体1は矩形状のシート体を用い、電極2は矩形の平板状のものを用いている。磁性ゴム体1に一対の電極2,2を取り付けることにより、触覚センサAの通電部分を形成することができる。   FIG. 2 shows an example of the connection between the magnetic rubber body 1 and the electrodes 2 and 2. The magnetic rubber body 1 is a rectangular sheet, and the electrode 2 is a rectangular flat plate. By attaching the pair of electrodes 2 and 2 to the magnetic rubber body 1, an energized portion of the touch sensor A can be formed.

図2(a)及び(b)は、磁性ゴム体1の同一表面に電極2,2を接続したものである。この形態では、磁性ゴム体1の対向する二辺(縦辺)のそれぞれを跨ぐようにして、縦方向の位置が異なる位置で電極2,2を配設し、さらに、この電極2,2の辺の一部が水平方向(磁性ゴム体1の表面と平行な方向)で対向するように配設している。このような形態は、磁性ゴム体1に垂直に力がかかるとき(接触して押圧力がかかるとき)に有効である。すなわち、電流は磁性ゴム体1の電極側の表面付近を流れるので、電極側に物体を接触させることにより、高感度で電流変化を検出することができる。また、電極側とは反対側の表面に物体を接触させるようにすれば、感度が落ちる可能性はあるものの、せん断力やずり力などの水平方向に物体が移動する力がかかる場合に電極2と物体とが接触することをより抑制できるので、電極2の破壊を抑制できる。   2A and 2B show the electrodes 2 and 2 connected to the same surface of the magnetic rubber body 1. In this embodiment, the electrodes 2 and 2 are arranged at different positions in the vertical direction so as to straddle each of the two opposite sides (vertical sides) of the magnetic rubber body 1. It arrange | positions so that a part of edge | side may oppose in a horizontal direction (direction parallel to the surface of the magnetic rubber body 1). Such a configuration is effective when a force is applied to the magnetic rubber body 1 perpendicularly (when a pressing force is applied by contact). That is, since the current flows near the surface of the magnetic rubber body 1 on the electrode side, the current change can be detected with high sensitivity by bringing an object into contact with the electrode side. Further, if the object is brought into contact with the surface opposite to the electrode side, the sensitivity may be lowered, but the electrode 2 is applied when a force that moves the object in the horizontal direction such as shear force or shear force is applied. Since it can suppress that an object contacts with an object, destruction of the electrode 2 can be suppressed.

図2(c)及び(d)は、磁性ゴム体1の両面の各面(表裏)に電極2,2を接続したものである。そして、この形態では、磁性ゴム体1の対向する二辺(縦辺)のそれぞれを跨ぐようにして、縦方向の位置が異なる位置で電極2,2を配設している。また、この形態では、電極2,2を垂直方向(磁性ゴム体1の表面に垂直な方向)に投影した場合に、電極2,2の辺の一部が水平方向(磁性ゴム体1の表面と平行な方向)で対向するように配設している。このような形態では、磁性ゴム体1に平行に力がかかるとき(撫でるように力がかかるとき)に有効である。すなわち、電流は磁性ゴム体1を電極2の対向した一辺から他辺に厚み方向に流れるので、物体を接触させることにより、高感度で電流変化を検出することができる。また、電極2の一方を物体Bの接触面とは反対側に配設することができるので、電極2の破壊を抑制できる。   FIGS. 2C and 2D show electrodes 2 and 2 connected to each side (front and back) of both sides of the magnetic rubber body 1. And in this form, the electrodes 2 and 2 are arrange | positioned in the position where the position of a vertical direction differs so that each of the two opposite sides (vertical side) of the magnetic rubber body 1 may be straddle | crossed. Further, in this embodiment, when the electrodes 2 and 2 are projected in the vertical direction (direction perpendicular to the surface of the magnetic rubber body 1), part of the sides of the electrodes 2 and 2 are horizontal (surface of the magnetic rubber body 1). Are arranged so as to face each other. Such a configuration is effective when a force is applied in parallel to the magnetic rubber body 1 (when a force is applied so as to be stroked). That is, the current flows through the magnetic rubber body 1 in the thickness direction from the opposite side of the electrode 2 to the other side, so that a current change can be detected with high sensitivity by bringing an object into contact with the magnetic rubber body 1. In addition, since one of the electrodes 2 can be disposed on the side opposite to the contact surface of the object B, the destruction of the electrode 2 can be suppressed.

図2(e)及び(f)は、磁性ゴム体1の両面の各面(表裏)に電極2,2を接続したものである。ただし、この形態では、磁性ゴム体1の対向する二辺(縦辺)のそれぞれを跨ぐようにして、縦方向の同じ位置で電極2,2を配設しており、電極2,2が磁性ゴム体1を介してその両面で対向するように配設されている。この形態では、磁性ゴム体1に平行に力がかかるとき(撫でるように力がかかるとき)に有効である。すなわち、電流は磁性ゴム体1の厚み方向に流れており、物体を接触させることにより、高感度で電流変化を検出することができる。また、電極2の一方を物体Bの接触面とは反対側に配設することができるので、電極2の破壊を抑制できる。そして、電極2,2は磁性ゴム体1を挟んで対向しており、電極2,2の距離が短いため、電極2,2間を電流が流れやすくなり、わずかな電流変化を検出することができる。   2E and 2F show the electrodes 2 and 2 connected to the respective surfaces (front and back) of the magnetic rubber body 1. However, in this embodiment, the electrodes 2 and 2 are disposed at the same position in the vertical direction so as to straddle the two opposite sides (vertical sides) of the magnetic rubber body 1, and the electrodes 2 and 2 are magnetic. It is arrange | positioned so that it may oppose on both surfaces through the rubber body 1. FIG. This configuration is effective when a force is applied in parallel to the magnetic rubber body 1 (when a force is applied so as to be stroked). That is, the current flows in the thickness direction of the magnetic rubber body 1, and the current change can be detected with high sensitivity by bringing the object into contact. In addition, since one of the electrodes 2 can be disposed on the side opposite to the contact surface of the object B, the destruction of the electrode 2 can be suppressed. The electrodes 2 and 2 are opposed to each other with the magnetic rubber body 1 in between, and since the distance between the electrodes 2 and 2 is short, a current easily flows between the electrodes 2 and 2, and a slight current change can be detected. it can.

図3に、触覚センサAにより物体を測定する方法の一例を示す。触覚センサAは、上記で説明したものを用いることができる。図3の形態では、図2(c)及び(d)の配設例で示される方法で、電極2,2が磁性ゴム体1に取り付けられたものを用いている。磁性ゴム体1はシート体(ゴムシート)として形成されている。磁性ゴム体1がシート状になることにより、感度が向上するとともに、薄型のセンサを形成することができる。また、樹脂体3もシート状になっており、触覚センサAはシート状に形成されている。触覚センサAがシート状になることにより、感度が向上するとともに、薄型のセンサを形成することができる。   FIG. 3 shows an example of a method for measuring an object by the tactile sensor A. As the tactile sensor A, the one described above can be used. In the form of FIG. 3, a method in which the electrodes 2 and 2 are attached to the magnetic rubber body 1 by the method shown in the arrangement examples of FIGS. 2C and 2D is used. The magnetic rubber body 1 is formed as a sheet body (rubber sheet). By forming the magnetic rubber body 1 into a sheet shape, sensitivity can be improved and a thin sensor can be formed. Further, the resin body 3 is also in a sheet shape, and the touch sensor A is formed in a sheet shape. By making the tactile sensor A into a sheet shape, sensitivity can be improved and a thin sensor can be formed.

図3では、一対の電極2の一方が第1の電極2aで表され、他方が第2の電極2bとして表されている。第1の電極2aと第2の電極2bとは、触覚センサAに離れた位置で接触しており、互いには接していない。一対の電極2,2は、ともに平板状の電極として形成され、第1の電極2aが磁性ゴム体1上面の一方の端部に、第2の電極2bが磁性ゴム体1下面の他方の端部に配設されている。本形態では、第1の電極2aが陰極(負極)として、第2の電極2bが陽極(正極)として機能している。そして、電極2が取り付けられた磁性ゴム体1が樹脂体3によって被覆されて触覚センサAが構成されている。   In FIG. 3, one of the pair of electrodes 2 is represented as a first electrode 2a, and the other is represented as a second electrode 2b. The first electrode 2a and the second electrode 2b are in contact with the tactile sensor A at positions apart from each other, and are not in contact with each other. The pair of electrodes 2 and 2 are both formed as flat electrodes, with the first electrode 2a at one end on the top surface of the magnetic rubber body 1 and the second electrode 2b at the other end on the bottom surface of the magnetic rubber body 1. It is arranged in the part. In this embodiment, the first electrode 2a functions as a cathode (negative electrode), and the second electrode 2b functions as an anode (positive electrode). The magnetic rubber body 1 to which the electrode 2 is attached is covered with the resin body 3 to constitute the tactile sensor A.

触覚センサAの下方には、被検査物である物体Bが配置されている。そして、第1の電極2aと第2の電極2bとの間に電圧を印加しておき、触覚センサAと物体Bとが接触し又は接触状態が変化することにより、図3(b)に示すように物体Bからの力が、樹脂体3を介して磁性ゴム体1の表面に与えられ、第1の電極2aと第2の電極2bとの間における電流量が変化する。この電流量を検知して、物体Bを検出することができるのである。なお、図3(b)では電流(電子)の流れを電流路Lとして表している。   Below the touch sensor A, an object B which is an object to be inspected is arranged. Then, a voltage is applied between the first electrode 2a and the second electrode 2b, and the tactile sensor A and the object B come into contact with each other or the contact state changes, so that the state shown in FIG. Thus, the force from the object B is applied to the surface of the magnetic rubber body 1 through the resin body 3, and the amount of current between the first electrode 2a and the second electrode 2b changes. The object B can be detected by detecting this amount of current. In FIG. 3B, a current (electron) flow is represented as a current path L.

触覚センサAでは、電極2,2のそれぞれが導線などによって接続されていてよい。そして、この導線を通して電圧を印加することができる。印加する電圧は磁性ゴム体1の許容電圧以下にすることが好ましい。例えば、試作した磁性ゴム体1では33Vまでの電圧の印加が可能であることが確認されているので、33V以下にすることができる。より高い電圧をかけると微細な電流変化を検出可能であるが、少ない電圧でも電流変化の検出は可能である。したがって、印加電圧は、0Vより大きければよく、5V以下、10V以下、20V以下などの適宜の電圧であってよい。なお、この電圧は絶対値であり、図3の形態とは反対に第1の電極2aを陽極とし第2の電極2bを陰極として電圧をかけてもよい。   In the touch sensor A, each of the electrodes 2 and 2 may be connected by a conducting wire or the like. And a voltage can be applied through this conducting wire. The voltage to be applied is preferably set to be equal to or lower than the allowable voltage of the magnetic rubber body 1. For example, since it has been confirmed that the prototype magnetic rubber body 1 can apply a voltage of up to 33V, it can be made 33V or less. When a higher voltage is applied, a minute current change can be detected, but a current change can be detected even with a small voltage. Therefore, the applied voltage only needs to be greater than 0V, and may be an appropriate voltage such as 5V or less, 10V or less, or 20V or less. Note that this voltage is an absolute value, and the voltage may be applied using the first electrode 2a as an anode and the second electrode 2b as a cathode, contrary to the configuration of FIG.

触覚センサAにおいては、物体Bを触覚センサAの上方から接触させるようにしてもよい。この場合、触覚センサAの上に載置される物体Bの接触を検出することができる。これにより、例えば、超軽量の物質や落下物などの検出が可能である。また、表面を垂直方向(縦方向)にして触覚センサAを配設し、側方から物体Bを触覚センサAの表面に接触させることもできる。   In the touch sensor A, the object B may be brought into contact with the touch sensor A from above. In this case, the contact of the object B placed on the touch sensor A can be detected. Thereby, for example, it is possible to detect an ultralight material or a fallen object. It is also possible to arrange the tactile sensor A with the surface in the vertical direction (longitudinal direction) and bring the object B into contact with the surface of the tactile sensor A from the side.

触覚センサAにおける物体Bとの接触位置は、第1の電極2aと第2の電極2bの間の位置であることが好ましい。第1の電極2aと第2の電極2bとの間を流れる電流は、通常、できるだけ最短距離を通ろうとする。そのため、第1の電極2aと第2の電極2bとの間が電流通過路となるものであり、この電流通過路において物体Bが接触することにより、電流変化を精度よく検出することができる。   The contact position of the touch sensor A with the object B is preferably a position between the first electrode 2a and the second electrode 2b. The current flowing between the first electrode 2a and the second electrode 2b usually tries to pass through the shortest distance possible. Therefore, a current passage is formed between the first electrode 2a and the second electrode 2b, and a change in current can be detected with high accuracy when the object B comes into contact with the current passage.

ここで、上記の磁性ゴム体1を用いれば、ゴム表面上の任意の位置の電極間において電流が流れることを確認している。したがって、ある程度距離がある電極間であっても容易に電気が流れるので、せん断力やずり力などの水平方向の力を感知するために要する面積の広い表面を設けることが可能である。   Here, it has been confirmed that if the magnetic rubber body 1 is used, a current flows between electrodes at arbitrary positions on the rubber surface. Therefore, since electricity easily flows even between electrodes that have a certain distance, it is possible to provide a surface with a large area required to sense a horizontal force such as a shearing force or a shearing force.

物体Bとの接触にあたっては、物体Bが電極2に接触しないように、触覚センサAと物体Bとを接触させるようにすることが好ましい。電極2が物体Bと接触すると、垂直力、せん断力、ずり力などがかけられたときに電極2が破壊されたり損傷を受けたりするおそれがある。そのため、ある程度の距離で離間された電極2,2間において、触覚センサA中を電流が流れるように設計することが好ましいものである。   In contact with the object B, it is preferable that the touch sensor A and the object B are brought into contact so that the object B does not contact the electrode 2. When the electrode 2 comes into contact with the object B, the electrode 2 may be broken or damaged when a vertical force, shearing force, shearing force, or the like is applied. Therefore, it is preferable to design so that a current flows through the tactile sensor A between the electrodes 2 and 2 separated by a certain distance.

触覚センサAは、物体Bとの接触を検出することができる。第1の電極2aと第2の電極2bとの間に電圧を印加しておき、物体Bを触覚センサAに近づけて接触させると、物体Bから力が触覚センサAに加わり、第1の電極2aと第2の電極2bとの間における電流量が変化する。例えば、この電流量の変化は、ゴム磁性体1を電流が流れない状態から流れる状態として検知することができる。あるいは、電流量の変化は、流れる電流値の大きさの変化として検知することができる。この電流変化によって物体Bの接触の有無を検出することができるのである。そして、上記によって得た触覚センサAでは、0.01N程度の力をも検出することが可能であり、超高感度で物体Bの接触を検出できるものである。   The tactile sensor A can detect contact with the object B. When a voltage is applied between the first electrode 2a and the second electrode 2b and the object B is brought into close contact with the tactile sensor A, a force is applied from the object B to the tactile sensor A, and the first electrode The amount of current between 2a and the second electrode 2b changes. For example, this change in the amount of current can be detected as a state in which the rubber magnetic body 1 flows from a state in which no current flows. Alternatively, the change in the amount of current can be detected as a change in the magnitude of the flowing current value. The presence or absence of contact with the object B can be detected by this current change. The tactile sensor A obtained as described above can detect a force of about 0.01 N and can detect the contact of the object B with ultra-high sensitivity.

また、触覚センサAは、物体Bとの接触の際に加わる力(接触による応力、接触力)を検出することができる。上記のように触覚センサAと物体Bとが接触すると電流が変化する。そして、接触の力が強くなるにしたがって、電流の変化量も大きくなる。そのため、電流の変化量から接触によりかけられる力の大きさや、接触による応力を検出することができるものである。   Further, the tactile sensor A can detect a force (stress due to contact, contact force) applied upon contact with the object B. As described above, when the touch sensor A and the object B come into contact with each other, the current changes. As the contact force increases, the amount of change in current also increases. Therefore, it is possible to detect the magnitude of force applied by contact and the stress due to contact from the amount of change in current.

また、触覚センサAは、物体の表面が、ザラザラ面(表面粗度が高い面)か、あるいは、ツルツル面(表面粗度が低い面)かを検出することができる。例えば、検査対象の物体Bとして、表面が、ザラザラ面(表面粗度が高い面)又はツルツル面(表面粗度が低い面)をもつ物体を用いる。あるいは、物体Bは、ザラザラ面とツルツル面との両方の表面を有する物体であってもよい。そして、物体Bを触覚センサAに近づけると、物体Bはまず垂直方向で触覚センサAと接触する。すると、物体Bから押圧力が触覚センサAにかかり、触覚センサAは、物体Bの表面の凹凸面に応じてその表面が変形し、さらにその変形が内部に伝わって磁性ゴム体1の表面が変形する。この磁性ゴム体1の表面の凹凸変形により、第1の電極2aと第2の電極2bとの間の電流量が変化する。このとき、凹凸変形の度合いに応じて、電流量の変化の度合いが異なるものとなる。したがって、表面がザラザラかツルツルかといった物体Bの表面の粗さを検出することができる。さらに、物体Bと触覚センサAとが接触した状態において、触覚センサAと物体Bの一方又は両方を動かして、両者を滑らす方向に相対的に平行移動させる(触覚センサAで物体Bを撫でる)と、物体Bから応力や反発力が触覚センサAにかかる。そして、触覚センサAの表面が物体Bの凹凸面に合わせて伸張及び収縮しようとする。このような、触覚センサAの表面の凹凸変形によって磁性ゴム体1の表面も変形し、第1電極2aと第2電極2bとの間に流れる電流量が変化する。このとき、物体Bの凹凸面の形状、すなわち表面粗さに応じて電流波形が変化するものであり、このため、物体Bの表面の粗さを検出することができるものである。   The tactile sensor A can detect whether the surface of the object is a rough surface (a surface having a high surface roughness) or a smooth surface (a surface having a low surface roughness). For example, as the object B to be inspected, an object having a rough surface (a surface having a high surface roughness) or a smooth surface (a surface having a low surface roughness) is used. Alternatively, the object B may be an object having both a rough surface and a smooth surface. When the object B is brought close to the touch sensor A, the object B first contacts the touch sensor A in the vertical direction. Then, a pressing force is applied to the tactile sensor A from the object B, and the tactile sensor A is deformed according to the uneven surface of the surface of the object B, and the deformation is transmitted to the inside so that the surface of the magnetic rubber body 1 is Deform. Due to the uneven deformation of the surface of the magnetic rubber body 1, the amount of current between the first electrode 2a and the second electrode 2b changes. At this time, the degree of change in the amount of current differs depending on the degree of unevenness deformation. Therefore, the roughness of the surface of the object B, such as whether the surface is rough or smooth, can be detected. Further, in a state where the object B and the tactile sensor A are in contact with each other, one or both of the tactile sensor A and the object B are moved and relatively translated in a sliding direction (the object B is stroked with the tactile sensor A). Then, stress or repulsive force is applied to the tactile sensor A from the object B. Then, the surface of the tactile sensor A tries to expand and contract in accordance with the uneven surface of the object B. Due to the uneven deformation of the surface of the touch sensor A, the surface of the magnetic rubber body 1 is also deformed, and the amount of current flowing between the first electrode 2a and the second electrode 2b changes. At this time, the current waveform changes according to the shape of the uneven surface of the object B, that is, the surface roughness, and therefore the roughness of the surface of the object B can be detected.

また、触覚センサAは、物体表面の粗さの変化を検出することができる。上記のように物体Bと触覚センサAとが接触した状態において、触覚センサAと物体Bの一方又は両方を動かして、両者を滑らす方向に相対的に平行移動させると、物体Bから応力や反発力が触覚センサAにかかる。そして、触覚センサAの表面が物体Bの凹凸面に合わせて伸張及び収縮しようとし、その変形が内部に伝わって磁性ゴム体1が変形しようとする。このような、磁性ゴム体1の表面の凹凸変形によって第1電極2aと第2電極2bとの間に流れる電流量が変化する。このとき、物体Bの凹凸面の形状に応じて電流波形が変化するものであり、このため、物体Bの表面の粗さの変化を検出することができるものである。   The tactile sensor A can detect a change in roughness of the object surface. In the state where the object B and the tactile sensor A are in contact as described above, if one or both of the tactile sensor A and the object B are moved and relatively translated in the sliding direction, stress or repulsion is generated from the object B. A force is applied to the tactile sensor A. Then, the surface of the touch sensor A tries to expand and contract in accordance with the concavo-convex surface of the object B, and the deformation is transmitted to the inside so that the magnetic rubber body 1 tries to deform. The amount of current flowing between the first electrode 2a and the second electrode 2b changes due to the uneven deformation of the surface of the magnetic rubber body 1 as described above. At this time, the current waveform changes according to the shape of the concavo-convex surface of the object B. Therefore, the change in the roughness of the surface of the object B can be detected.

また、触覚センサAは、物体の柔らかさ(硬度)を検出することができる。物体Bと触覚センサAとが接触した状態において、触覚センサAと物体Bの一方又は両方を動かして、両者を滑らす方向に相対的に平行移動させる(触覚センサAで物体Bを撫でる)と、物体Bから応力や反発力が触覚センサAにかかる。そして、触覚センサAの表面が物体Bから加えられる力に応じて伸張及び収縮しようとし、その変形が磁性ゴム体1に伝わる。このとき、物体Bが硬いと触覚センサAにかかる力は大きく、物体Bが柔らかいと触覚センサAにかかる力は小さくなる。そして、この力の差に応じて、磁性ゴム体1の変形の度合いが異なるものとなり、第1電極2aと第2電極2bとの間に流れる電流量が変化する。このとき、物体Bの柔らかさに応じて電流波形が変化するものであり、このため、物体Bの柔らかさを検出することができるものである。   The tactile sensor A can detect the softness (hardness) of the object. In a state where the object B and the tactile sensor A are in contact with each other, by moving one or both of the tactile sensor A and the object B and relatively moving them in a sliding direction (strike the object B with the tactile sensor A), Stress or repulsive force is applied to the tactile sensor A from the object B. Then, the surface of the touch sensor A tries to expand and contract according to the force applied from the object B, and the deformation is transmitted to the magnetic rubber body 1. At this time, if the object B is hard, the force applied to the touch sensor A is large, and if the object B is soft, the force applied to the touch sensor A is small. The degree of deformation of the magnetic rubber body 1 varies depending on the difference in force, and the amount of current flowing between the first electrode 2a and the second electrode 2b changes. At this time, the current waveform changes according to the softness of the object B, and therefore the softness of the object B can be detected.

図4(a)は、触覚センサAの実施の形態の一例である。この触覚センサAでは樹脂体3の表面に凹凸5が設けられている。   FIG. 4A is an example of an embodiment of the tactile sensor A. FIG. In the tactile sensor A, the unevenness 5 is provided on the surface of the resin body 3.

樹脂体3の表面は平坦な面であってもよいが、図4の形態のように、樹脂体3の表面には凹凸5が設けられていることがより好ましい。この凹凸5は物体Bと接触する表面に設けられることが好ましい。つまり、触覚センサAは物体Bと接触する側の表面に凹凸5を有していることが好ましい。樹脂体3の表面に凹凸5が設けられていると、上記のような電流変化をより精度よく検出することができ、物体Bをさらに感度よく検出することが可能になる。特に、触覚センサAに凹凸5が設けられていると、水平な方向の力(撫でる方向の力)を高感度で検出することができる。すなわち、水平な方向に物体Bを移動させようとした際に、表面の凹凸に物体Bの表面(ザラザラ面やツルツル面)が接触して触覚センサAの形状を変化させる。そのため、微細な力の違いを電流変化として捕らえることができるので、水平な方向の力(せん断力、ずり力)を高感度で検出することができるものである。   The surface of the resin body 3 may be a flat surface, but it is more preferable that the surface of the resin body 3 is provided with irregularities 5 as in the form of FIG. The unevenness 5 is preferably provided on the surface in contact with the object B. That is, it is preferable that the tactile sensor A has the unevenness 5 on the surface in contact with the object B. When the unevenness 5 is provided on the surface of the resin body 3, the current change as described above can be detected with higher accuracy, and the object B can be detected with higher sensitivity. In particular, when the tactile sensor A is provided with the unevenness 5, a horizontal force (striking force) can be detected with high sensitivity. That is, when trying to move the object B in the horizontal direction, the surface of the object B (a rough surface or a smooth surface) comes into contact with the unevenness of the surface to change the shape of the tactile sensor A. Therefore, since a minute force difference can be captured as a current change, a horizontal force (shear force or shear force) can be detected with high sensitivity.

樹脂体3の凹凸5は、外側に突出する凸部5aと、内側に凹む凹部5bとによって構成されている。凹凸5としては、より高感度に検出するためには、凹部5bが溝状になった凹凸5、あるいは、凸部5aが凸条(ライン状)になった凹凸5が好ましい。   The unevenness 5 of the resin body 3 is composed of a convex portion 5a protruding outward and a concave portion 5b recessed inward. As the unevenness 5, in order to detect with higher sensitivity, the unevenness 5 in which the concave portion 5b has a groove shape, or the unevenness 5 in which the convex portion 5a has a protruding line (line shape) is preferable.

また、樹脂体3の表面に設けられる凹凸5は指紋状の凹凸5が好ましい。人間の指紋形状には多種あるが、人間は指紋があることにより物体を感度よく検知することができる。そこで、触覚センサAに指紋状の凹凸5を設けることにより、触覚感度を高めてザラザラ感、ツルツル感を感知できるものである。   The unevenness 5 provided on the surface of the resin body 3 is preferably a fingerprint-like unevenness 5. Although there are many types of human fingerprint shapes, humans can detect an object with high sensitivity by having a fingerprint. Therefore, by providing fingerprint-shaped unevenness 5 on the tactile sensor A, it is possible to increase the tactile sensitivity and sense a rough feeling and a smooth feeling.

図5は、樹脂体3に設けられる凹凸5のパターンの一例を示している。樹脂体3の凹凸5は、図5(a)のような同心円のパターン、図5(b)のような複数の直線が平行に並列したパターン、及び、図5(c)のような格子状のパターンのいずれかの凹凸パターンであることが好ましい。それにより、物体Bをさらに感度よく検知することができる。図5においては、凸部5aの中心線で凹凸5の凹凸パターンが描画されている。   FIG. 5 shows an example of the pattern of the unevenness 5 provided on the resin body 3. The unevenness 5 of the resin body 3 has a concentric pattern as shown in FIG. 5A, a pattern in which a plurality of straight lines are arranged in parallel as shown in FIG. 5B, and a lattice shape as shown in FIG. It is preferable that it is the uneven | corrugated pattern in any one of these patterns. Thereby, the object B can be detected with higher sensitivity. In FIG. 5, the concavo-convex pattern of the concavo-convex 5 is drawn by the center line of the convex portion 5a.

図5(a)は、直径の異なる複数の円が中心の位置を同じ位置にして配設された同心円のパターンの凹凸5を示している。円は正円であってよいが、楕円であってもよい。この形態では、凸部5a及び凹部5bは、いずれも同心円のパターンとなっている。同心円の凹凸パターンの場合、方向依存性が少なくなり、水平面におけるあらゆる方向の力を同程度の感度で捉えることがより可能である点で有利である。   FIG. 5A shows the concavities and convexities 5 of a concentric circle pattern in which a plurality of circles having different diameters are arranged at the same center position. The circle may be a perfect circle, but may be an ellipse. In this form, the convex part 5a and the concave part 5b are both concentric patterns. In the case of a concentric pattern of concentric circles, direction dependency is reduced, and it is advantageous in that it is possible to capture forces in all directions on the horizontal plane with the same sensitivity.

図5(b)は、複数の直線が平行に等間隔で並列したパターンの凹凸5を示している。この形態では、凸部5a及び凹部5bは、いずれも複数の直線(平行線)のパターンとなっている。平行線の凹凸パターンの場合、直線が延伸する方向と垂直な方向に物体がずれたときの力を感度よく検知することができる。   FIG. 5B shows the pattern irregularities 5 in which a plurality of straight lines are arranged in parallel at equal intervals. In this form, the convex part 5a and the concave part 5b are each a pattern of a plurality of straight lines (parallel lines). In the case of an uneven pattern of parallel lines, the force when the object is displaced in a direction perpendicular to the direction in which the straight line extends can be detected with high sensitivity.

図5(c)は、複数の直線が縦方向及び横方向の両方向に等間隔で平行に並列した格子状のパターンの凹凸5を示している。並列する複数の直線は、縦方向と横方向とで同じピッチで並んでいるが、縦方向と横方向とで異なるピッチで並んでいてもよい。この形態では、凸部5aは格子状となり、凹部5bは矩形状となる。格子状の凹凸パターンの場合、物体がランダムに規則性なく水平方向にずれるように動いたときの力を感度よく検知できる可能性がある。   FIG. 5C shows the concavo-convex pattern 5 having a lattice pattern in which a plurality of straight lines are arranged in parallel at equal intervals in both the vertical and horizontal directions. The plurality of parallel straight lines are arranged at the same pitch in the vertical direction and the horizontal direction, but may be arranged at different pitches in the vertical direction and the horizontal direction. In this form, the convex part 5a becomes a grid | lattice form, and the recessed part 5b becomes a rectangular shape. In the case of a grid-like concavo-convex pattern, there is a possibility that a force can be detected with high sensitivity when an object moves so as to be randomly displaced in the horizontal direction without regularity.

なお、樹脂体3の表面に設けられる凹凸5は上記のパターンでなくてもよい。例えば、六角格子状、渦巻状、ハニカム状、網目状などであってもよい。ただし、感度よく検知することができ、また作製を容易にするためには、規則性のある凹凸パターンが好ましく、特に、上記の凹凸パターンが好ましいものである。   The unevenness 5 provided on the surface of the resin body 3 may not be the above pattern. For example, it may be a hexagonal lattice shape, a spiral shape, a honeycomb shape, a mesh shape, or the like. However, in order to be able to detect with high sensitivity and to facilitate production, a regular concavo-convex pattern is preferable, and the above concavo-convex pattern is particularly preferable.

図4(b)は、樹脂体3に設けられた凹凸5の拡大図である。凸部5aの幅W1は、例えば、0.1〜3mmにすることができる。また、隣り合う凸部5a間の距離、すなわち凹部5bの幅W2は、0.1〜10mm又は0.5〜5mmの範囲にすることができる。凸部5aの幅W1よりも凹部5bの幅W2の方が大きい方が好ましい。それにより、凸部5aを狭い幅で突出させることができ、感度を高めることができる。凸部5aが並ぶピッチは、0.5〜10mm又は1〜5mmの範囲にすることができる。   FIG. 4B is an enlarged view of the unevenness 5 provided on the resin body 3. The width W1 of the convex portion 5a can be set to 0.1 to 3 mm, for example. Moreover, the distance between the adjacent convex parts 5a, ie, the width W2 of the concave part 5b, can be in the range of 0.1 to 10 mm or 0.5 to 5 mm. The width W2 of the concave portion 5b is preferably larger than the width W1 of the convex portion 5a. Thereby, the convex part 5a can be protruded by a narrow width, and a sensitivity can be improved. The pitch at which the convex portions 5a are arranged can be in the range of 0.5 to 10 mm or 1 to 5 mm.

凸部5aの高さHは例えば0.1〜5mmにすることができる。この範囲の凹凸高さであると感度を高めることができ、作製も容易である。凸部5aの高さHが高すぎる(凹部5bの深さが深すぎる)と、凸部5aが押しつぶされた後、その凸部5aが元に回復しようとする変化が大きくなるので、電流が不安定に増加したり減少したりするおそれがある。また、凸部5aが高すぎると、接触後に撫でたときなどの電流変化を捉えることはできるが、電流変化を精度よく測定することが容易ではなくなるおそれがある。一方、凸部5aの高さHが低すぎると、物体の接触による変形が小さくなって感度が低下するおそれがある。したがって、撫でる場合の電流変化を感度よく捉えるためには、凸部5aの高さは上記の範囲が好ましく、0.5〜2mm程度がより好ましい。例えば、凸部5aの高さHは、1.5mm程度にすることができる。   The height H of the convex part 5a can be 0.1-5 mm, for example. Sensitivity can be increased and the fabrication is easy when the height of the irregularities is within this range. If the height H of the convex portion 5a is too high (the depth of the concave portion 5b is too deep), after the convex portion 5a is crushed, the change that the convex portion 5a tries to recover becomes large, so that the current is increased. May increase or decrease in an unstable manner. Moreover, if the convex part 5a is too high, it is possible to capture a current change such as when it is stroked after contact, but there is a possibility that it is not easy to measure the current change with high accuracy. On the other hand, if the height H of the convex portion 5a is too low, the deformation due to contact with the object is reduced, and the sensitivity may be lowered. Therefore, in order to capture the current change when stroking with high sensitivity, the height of the convex portion 5a is preferably within the above range, and more preferably about 0.5 to 2 mm. For example, the height H of the convex portion 5a can be about 1.5 mm.

なお、磁性ゴム体1の表面に凹凸を形成してもよい。磁性ゴム体1の表面に凹凸を設けた場合、樹脂体3の変形を精度よく捉えることができ感度を向上できる可能性がある。凹凸の形状は、樹脂体3の表面の凹凸5と同様のパターンにすることができる。   Note that irregularities may be formed on the surface of the magnetic rubber body 1. When unevenness is provided on the surface of the magnetic rubber body 1, the deformation of the resin body 3 can be accurately grasped and the sensitivity can be improved. The shape of the unevenness can be the same pattern as the unevenness 5 on the surface of the resin body 3.

図6及び図7により、触覚センサAの製造の一例を説明する。図6は、磁性ゴム体1の製造の一例を示している。図7は、樹脂体3の製造の一例を示している。   An example of manufacturing the tactile sensor A will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows an example of manufacturing the magnetic rubber body 1. FIG. 7 shows an example of manufacturing the resin body 3.

磁性ゴム体1の製造にあっては、まず、磁性流体にNiと必要に応じCuとを分散させた磁気混合流体を作製する。次に、磁気混合流体を液状の弾性高分子材料と混合する。このとき、弾性高分子材料として風船用の天然ゴム材料を用いることができる。また、製造上、Ni(例えば、Ni粉)とCu(例えば、Cu粉)とを磁性流体に十分になじませて均一な磁性混合流体を用意した後に、弾性高分子材料を添加することが好ましい。これにより、硬化前の磁性ゴム材料が混合物1aとして調製される。   In the manufacture of the magnetic rubber body 1, first, a magnetic mixed fluid in which Ni and, if necessary, Cu are dispersed in a magnetic fluid is prepared. Next, the magnetic mixed fluid is mixed with a liquid elastic polymer material. At this time, a natural rubber material for balloons can be used as the elastic polymer material. In addition, it is preferable to add an elastic polymer material after preparing a uniform magnetic mixed fluid by sufficiently blending Ni (for example, Ni powder) and Cu (for example, Cu powder) with a magnetic fluid for manufacturing. . Thereby, the magnetic rubber material before hardening is prepared as the mixture 1a.

また、図6に示すように、非磁性のプレート9と永久磁石8を用い、対向させた一対のプレート9(9a,9b)の両側の一方に永久磁石8aのN極を配置し、他方に永久磁石8bのS極を配置して、一対の永久磁石8a,8bを対向させて配置する。プレート9は樹脂性の板材などを用いることができ、例えばアクリル板を用いることができる。プレート9の厚みは特に限定されるものではないが、例えば0.01〜5mmの範囲にすることができ、好ましくは0.1〜1mmの範囲にすることができる。   Further, as shown in FIG. 6, a non-magnetic plate 9 and a permanent magnet 8 are used, and the N pole of the permanent magnet 8a is arranged on one side of a pair of opposed plates 9 (9a, 9b), and the other side. The south pole of the permanent magnet 8b is disposed, and the pair of permanent magnets 8a and 8b are disposed to face each other. The plate 9 can be a resin plate or the like, for example, an acrylic plate. Although the thickness of the plate 9 is not specifically limited, For example, it can be set as the range of 0.01-5 mm, Preferably it can be set as the range of 0.1-1 mm.

そして、プレート9a,9bの間の隙間に上記によって得た混合物1aを注入する。このとき、プレート9a,9bを対向させて配置し、このプレート9a,9bの隙間の周囲を非磁性体で構成されたスペーサ11で囲んで、プレート9で混合物1aを押圧することが好ましい。スペーサ11を用いることにより、磁性ゴム体1をシート体などの所望の形状に整えることができる。そして、この状態で磁場を印加しながら、磁場の存在下で硬化させるようにすると、磁性ゴム体1を得ることができる。   And the mixture 1a obtained by the above is inject | poured into the clearance gap between plate 9a, 9b. At this time, it is preferable to arrange the plates 9a and 9b to face each other, surround the gap between the plates 9a and 9b with a spacer 11 made of a non-magnetic material, and press the mixture 1a with the plate 9. By using the spacer 11, the magnetic rubber body 1 can be adjusted to a desired shape such as a sheet body. And if it makes it harden | cure in presence of a magnetic field, applying a magnetic field in this state, the magnetic rubber body 1 can be obtained.

ここで、対向する永久磁石8a,8bの間に、所定の厚さの非磁性のプレート9a,9bを介して磁気混合流体を挟んで磁場を印加しながら硬化させる理由は、導電性等を高めるために、磁力線方向にNi、Cu、及び、磁性流体(MF)中のFe等の金属粒子からなる磁気クラスタを形成させるためである。 Here, the reason why the magnetic mixture fluid is sandwiched between the opposing permanent magnets 8a and 8b via the non-magnetic plates 9a and 9b having a predetermined thickness and is cured while applying a magnetic field is to improve conductivity and the like. Therefore, in order to form magnetic clusters made of metal particles such as Ni, Cu, and Fe 3 O 4 in the magnetic fluid (MF) in the direction of the magnetic lines of force.

硬化工程においては、磁性混合流体とゴム材料との混合物1aを厚みが1mm以下になるようにシート状に保持した状態で、ネオジム磁石などを用いて5〜5.8ガウス以上の磁場を印加することが前記したクラスタの形成密度を高める上で好ましい。なお、予備実験により、磁場強度が低下すると、クラスタの形成密度が低下し、クラスタの形成密度が低下すると、電気や熱の伝導性が低下する傾向があることが確認されている。したがって、厚みが1mm以上になる場合は、さらに強力な磁場を印加することが望ましい。前記した磁場条件を満足することで電気と熱の両方の伝導性の高く伸縮性及び弾力性のよい磁性ゴム体1を信頼性よく提供することができる。   In the curing step, a magnetic field of 5 to 5.8 gauss or more is applied using a neodymium magnet or the like while the mixture 1a of the magnetic mixed fluid and the rubber material is held in a sheet shape so that the thickness is 1 mm or less. This is preferable for increasing the cluster formation density. It has been confirmed by preliminary experiments that when the magnetic field strength decreases, the cluster formation density decreases, and when the cluster formation density decreases, the electrical and thermal conductivity tends to decrease. Therefore, it is desirable to apply a stronger magnetic field when the thickness is 1 mm or more. By satisfying the above-described magnetic field conditions, it is possible to reliably provide the magnetic rubber body 1 having high electrical and thermal conductivity and high stretchability and elasticity.

混合物1aの硬化は、一般の接着剤の硬化と同様に、室温下、大気中に開放して行ってもよいし、加熱して行ってもよい。なお、クラスタは硬化が始まる前に磁場の印加により形成されるので、通常、硬化はクラスタの形成後に始まるものであり、クラスタの組織は硬化条件に依存しないと考えられる。硬化として、硬化剤等を用いた化学的な硬化を採用してもよく、硬化剤を用いるとともに加熱するようにしてもよい。   The mixture 1a may be cured by being opened to the atmosphere at room temperature or by heating, similarly to the curing of a general adhesive. In addition, since the clusters are formed by applying a magnetic field before the hardening starts, the hardening usually starts after the formation of the clusters, and it is considered that the structure of the clusters does not depend on the hardening conditions. As the curing, chemical curing using a curing agent or the like may be employed, or the curing agent may be used and heated.

磁性ゴム体1がシート体である場合、その厚みは、0.1〜10mmであることが好ましく、0.3〜3mmであることがより好ましい。   When the magnetic rubber body 1 is a sheet body, the thickness is preferably 0.1 to 10 mm, and more preferably 0.3 to 3 mm.

図7は、樹脂体3の製造の一例である。図7の製造方法では、表面が凹凸面となった樹脂体3を得ることができる。   FIG. 7 is an example of manufacturing the resin body 3. In the manufacturing method of FIG. 7, the resin body 3 having a rough surface can be obtained.

樹脂体3の製造にあっては、まず、液状の樹脂組成物を調製する。シリコーンオイルゴムで樹脂体3を形成する場合には、シリコーンオイル、硬化剤、及び必要に応じ溶剤を混合してシリコーン組成物を調製する。そして、図7に示すように、表面に凹凸形状を有する型材10を用い、この型材10の上方をスペーサ11で取り囲んで枠を形成し、この枠内に樹脂組成物を注入する。そして、プレート9と型材10とで挟みこんで樹脂組成物を硬化させる。樹脂組成物の硬化は、一般の接着剤の硬化と同様に、室温下、大気中に開放して行ってもよいし、加熱して行ってもよい。樹脂組成物が硬化することにより、樹脂体3を得ることができる。なお、形成したい樹脂体3の凹凸5の形状に対応するように型材10の表面に凹凸形状を設けることによって、成型の際に、適宜のパターンの凹凸5を樹脂体3に付与することができる。また、表面凹凸を有さない平坦な表面の型材10を用いれば、凹凸5を有さない平坦な表面の樹脂体3を得ることができる。   In manufacturing the resin body 3, first, a liquid resin composition is prepared. When the resin body 3 is formed of silicone oil rubber, a silicone composition is prepared by mixing silicone oil, a curing agent, and a solvent as necessary. Then, as shown in FIG. 7, a mold 10 having an uneven surface is used, a frame is formed by surrounding the mold 10 with a spacer 11, and a resin composition is injected into the frame. Then, the resin composition is cured by being sandwiched between the plate 9 and the mold member 10. The resin composition may be cured by opening it to the atmosphere at room temperature or by heating, as in the case of curing a general adhesive. The resin body 3 can be obtained by hardening the resin composition. In addition, the unevenness | corrugation 5 of a suitable pattern can be provided to the resin body 3 in the case of shaping | molding by providing unevenness | corrugation shape in the surface of the mold material 10 so as to correspond to the shape of the unevenness | corrugation 5 of the resin body 3 to form. . Further, if a flat surface mold member 10 having no surface irregularities is used, a flat surface resin body 3 having no irregularities 5 can be obtained.

樹脂体3がシート体である場合、その厚みは、0.01〜5mmであることが好ましく、0.05〜3mmであることがより好ましい。樹脂体3の厚みが厚すぎると感度が低下するおそれがある。なお、この厚みは凹凸5がある場合は、凹部5bの位置における厚みである。   When the resin body 3 is a sheet body, the thickness is preferably 0.01 to 5 mm, and more preferably 0.05 to 3 mm. If the thickness of the resin body 3 is too thick, the sensitivity may decrease. In addition, this thickness is the thickness in the position of the recessed part 5b, when the unevenness | corrugation 5 exists.

なお、凹凸5を樹脂体3の表面に形成するには、金属ワイヤを適宜の形状にしたものを平坦な表面の型材10に配設し、その状態で樹脂組成物をプレート9で挟むようにして形成してもよい。金属ワイヤを用いることにより、簡単に樹脂体3の表面に凹凸5を形成することができる。   In order to form the unevenness 5 on the surface of the resin body 3, a metal wire having an appropriate shape is disposed on a mold 10 having a flat surface, and the resin composition is sandwiched between the plates 9 in that state. May be. By using a metal wire, the unevenness 5 can be easily formed on the surface of the resin body 3.

そして、図1(a)で示すように、得られた磁性ゴム体1に電極2,2を取り付け、樹脂体3で挟みこむことにより、触覚センサAを作製することができる。樹脂体3は接着剤によって貼り付けることができる。接着剤としては、シリコーン樹脂接着剤を用いることができる。このとき、樹脂体3で磁性ゴム体1を覆うようにすると、磁性ゴム体1を外部から隔離して封止することができ、ゴムを劣化しにくくすることができる。   Then, as shown in FIG. 1A, the tactile sensor A can be manufactured by attaching the electrodes 2 and 2 to the obtained magnetic rubber body 1 and sandwiching it between the resin bodies 3. The resin body 3 can be attached with an adhesive. A silicone resin adhesive can be used as the adhesive. At this time, if the magnetic rubber body 1 is covered with the resin body 3, the magnetic rubber body 1 can be isolated and sealed from the outside, and the rubber can be hardly deteriorated.

図8は、触覚センサAの実施の形態の一例を示している。図8(a)は分解斜視図、図8(b)は断面図である。この触覚センサAでは、磁性ゴム体1は、樹脂体3の内部において、樹脂性のラップフィルム4によって密封されている。磁性ゴム体1はラップフィルム4に全体がくるまれて密封されている。このようにラップフィルム4によって密封されることによって空気が内部に侵入して磁性ゴム体1に到達することを抑制することができるため、磁性ゴム体1が劣化するのをさらに抑制することができる。また、ラップフィルム4は厚みが薄いため、触覚センサAの感度が低下しにくい。ラップフィルム4の厚みは、例えば、1〜100μmの厚みであってよく、好ましくは、5〜30μm又は10〜20μmの厚みにすることができる。   FIG. 8 shows an example of an embodiment of the tactile sensor A. FIG. 8A is an exploded perspective view, and FIG. 8B is a cross-sectional view. In this tactile sensor A, the magnetic rubber body 1 is sealed with a resinous wrap film 4 inside the resin body 3. The entire magnetic rubber body 1 is wrapped around a wrap film 4 and sealed. Thus, since it can suppress that air penetrate | invades inside and reaches | attains the magnetic rubber body 1 by being sealed by the wrap film 4, it can further suppress that the magnetic rubber body 1 deteriorates. . Moreover, since the wrap film 4 is thin, the sensitivity of the touch sensor A is unlikely to decrease. The thickness of the wrap film 4 may be, for example, 1 to 100 μm, and preferably 5 to 30 μm or 10 to 20 μm.

ラップフィルム4としては、食品用のラップフィルムや包装フィルムを用いることができる。ラップフィルム4の材質としては、ポリ塩化ビニリデン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド系合成繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、などの材質を単独で又は複合して用いることができる。   As the wrap film 4, a food wrap film or a packaging film can be used. As a material of the wrap film 4, it is possible to use a material such as polyvinylidene chloride, cellophane, polyethylene terephthalate, polyamide synthetic fiber, polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polymethylpentene alone or in combination. it can.

ラップフィルム4は、ポリ塩化ビニリデンにより形成されたフィルムであることが好ましい。ポリ塩化ビニリデンを用いることにより、簡単に磁性ゴム体1を密封して空気の侵入を抑制することができる。ポリ塩化ビニリデンのラップフィルムとしては、サランラップ(登録商標)、クレラップ(登録商標)などの市販のラップ材を用いることができる。   The wrap film 4 is preferably a film formed of polyvinylidene chloride. By using polyvinylidene chloride, the magnetic rubber body 1 can be easily sealed to prevent air from entering. Commercially available wrap materials such as Saran Wrap (registered trademark) and Kure Wrap (registered trademark) can be used as the polyvinylidene chloride wrap film.

ラップフィルム4は単層(1枚)で用いてもよいし、複数枚重ねて複数層にして用いてもよい。ラップフィルム4を重ねることにより密封性を高めることができる。また、ラップフィルム4をゴム磁性体1に巻きつけるようにしてもよい。ラップフィルム4で巻き付けることにより密封性を高めることができる。   The wrap film 4 may be used as a single layer (one sheet), or may be used as a plurality of layers by overlapping a plurality of sheets. Sealing performance can be improved by stacking the wrap films 4. Further, the wrap film 4 may be wound around the rubber magnetic body 1. By wrapping with the wrap film 4, the sealing performance can be enhanced.

図8(a)に示すように、図6と同様の方法で得た磁性ゴム体1にラップフィルム4を重ね、さらに、図7と同様の方法によって得た樹脂体3を重ねて、これらを接着することにより、磁性ゴム体1がラップフィルム4に包まれた触覚センサAを得ることができる。接着には接着剤を用いることができる。接着剤としては、シリコーン接着剤を用いることが好ましい。また、接着剤は、磁性ゴム体1とラップフィルム4との間、及び、ラップフィルム4と樹脂体3との間の一方又は両方に設けることができる。図8の形態では、電極2には電気配線6(導線)が取り付けられている。そして、電極2及び電気配線6を覆って導電性テープ7が磁性ゴム体1に貼り付けられるによって、電極2及び電気配線6が磁性ゴム体1に固着されている。導電性テープ7を用いることによって、簡単に電極2及び電気配線6を磁性ゴム体1に取り付けることができる。また、導電性テープ7によって通電性を高めることができ、電極2と電気配線6との接触不良を低減することができる。導電性テープ7は、両面テープであることが好ましい。それにより、ラップフィルム4を密着させて取り付けることができる。   As shown in FIG. 8A, the wrap film 4 is overlaid on the magnetic rubber body 1 obtained by the same method as in FIG. 6, and the resin body 3 obtained by the same method as in FIG. By bonding, the tactile sensor A in which the magnetic rubber body 1 is wrapped in the wrap film 4 can be obtained. An adhesive can be used for adhesion. A silicone adhesive is preferably used as the adhesive. In addition, the adhesive can be provided between the magnetic rubber body 1 and the wrap film 4 and / or between the wrap film 4 and the resin body 3. In the form of FIG. 8, electrical wiring 6 (conductive wire) is attached to the electrode 2. Then, the electrode 2 and the electric wiring 6 are fixed to the magnetic rubber body 1 by covering the electrode 2 and the electric wiring 6 and attaching the conductive tape 7 to the magnetic rubber body 1. By using the conductive tape 7, the electrode 2 and the electrical wiring 6 can be easily attached to the magnetic rubber body 1. In addition, the conductive property can be enhanced by the conductive tape 7, and poor contact between the electrode 2 and the electrical wiring 6 can be reduced. The conductive tape 7 is preferably a double-sided tape. Thereby, the wrap film 4 can be attached in close contact.

本発明によれば、磁性ゴム体は、作製が容易なものであり、金属粉(Ni、Cu)と磁性流体とゴム成分との複合により、超高感度で垂直力とせん断力とが同時に検出できるものである。すなわち、磁性ゴム体の材料を得るにあたり、1〜200μmの大きさからなる銅やニッケルなどの金属粉や粒径5〜50nmのマグネタイトFeからなる強磁性粒子を水に分散させた磁性流体をゴム成分に混合したゴム(MCF触覚ゴムとも呼ぶ)とすることにより、高感度の触覚センサを得ることができる。特に、風船用の天然ゴム材料を用いた場合は、0.01N程度の重量で(換言すると1gの質量を置いた時に)反応してゴム中を電流が流れる超高感度の触覚センサを得ることができる。また、上記のように磁場をかけて作製することができるので、磁性ゴム体の作製は容易である。そしてMCF触覚ゴムは伸縮性と弾力性に富んでおり、超高感度に検出ができる触覚センサを提供できる。 According to the present invention, the magnetic rubber body is easy to manufacture, and the normal force and shear force can be detected simultaneously with ultra-high sensitivity by the combination of metal powder (Ni, Cu), magnetic fluid and rubber component. It can be done. That is, in obtaining a magnetic rubber material, a magnetic powder in which metal particles such as copper and nickel having a size of 1 to 200 μm and ferromagnetic particles made of magnetite Fe 3 O 4 having a particle size of 5 to 50 nm are dispersed in water. By using a rubber (also referred to as MCF tactile rubber) in which a fluid is mixed with a rubber component, a highly sensitive tactile sensor can be obtained. In particular, when a natural rubber material for balloons is used, an ultrasensitive tactile sensor that reacts with a weight of about 0.01 N (in other words, when a mass of 1 g is placed) and a current flows through the rubber is obtained. Can do. Moreover, since it can produce by applying a magnetic field as mentioned above, production of a magnetic rubber body is easy. The MCF tactile rubber is rich in elasticity and elasticity, and can provide a tactile sensor that can be detected with extremely high sensitivity.

また、触覚センサは、MCF触覚ゴムの表面に対して垂直に押した時の力(垂直応力)と面に対して平行に擦った時の力(せん断応力、または、ずり応力)の両方の方向からの力に対して同時に反応してゴム中を電流が流れるものである。   In addition, the tactile sensor is in the direction of both the force when pressed perpendicular to the surface of the MCF tactile rubber (vertical stress) and the force when rubbed parallel to the surface (shear stress or shear stress). The electric current flows through the rubber by reacting simultaneously to the force from the rubber.

また、触覚センサの表面(樹脂体の表面)に凹凸、特に指紋状の凹凸が設けられた場合には、触覚センサで物体を撫でた時(ずり応力が働いた時)のゴム中を流れる電流の変化が大きく、凹凸物体面、布、人間の皮膚、果物の表面など多種に渉る物体表面の粗さを測定することができるものである。また、指紋状の凹凸があると、触覚センサで撫でた時(ずり応力が働いた時)に、物体の柔らかさまで測定することができるものである。   If the surface of the tactile sensor (the surface of the resin body) is uneven, especially fingerprint-like unevenness, the current that flows in the rubber when the object is stroked with the tactile sensor (when shear stress is applied) It is possible to measure the roughness of the surface of objects such as uneven surface, cloth, human skin, fruit surface, etc. Also, if there are fingerprint-like irregularities, the softness of the object can be measured when it is stroked with a tactile sensor (when shear stress is applied).

また、磁性ゴム体がシリコーン被膜などの樹脂体に被覆されていることにより、劣化を防ぐことができるものである。さらに、磁性ゴム体が、ポリ塩化ビニリデンなどのラップフィルムに覆われていると、劣化を高く抑制することができるものである。   Further, since the magnetic rubber body is covered with a resin body such as a silicone film, deterioration can be prevented. Further, when the magnetic rubber body is covered with a wrap film such as polyvinylidene chloride, the deterioration can be suppressed to a high level.

ところで、従来における触覚センサでは、ひずみゲージやピエゾ素子、MEMSを利用したものが殆どであり、金属粉とゴムの混合タイプは、市販されている感圧導電性ゴム以外にはないのが現状である。これらのものは、弾力性や伸縮性に欠け、また、構造が複雑になるため製作が容易でなく実用的には高コストとなる。また、0.01N程度の重量で(換言すると1gの質量を置いた時に)反応してゴム中を電流が流れる超高感度のものはない。市販の感圧導電性ゴムの場合、通常の方法では10Nオーダといった大きな垂直力で電気が流れはじめるものしか形成できない。しかも、市販の感圧導電性ゴムは、弾力性に乏しい。ロボットの世界では、0.01Nの超高感度が求められているが、市販の感圧導電性ゴムではせいぜい0.1Nが限界である。また、感圧導電性ゴムの表面に対して垂直に押した時の力(垂直応力)と面に対して平行に擦った時の力(せん断応力、または、ずり応力)の両方の方向からの力に対して同時に反応してゴム中を電流が流れる触覚センサはない。人間の皮膚感覚は2つの力を感知できるようになっているが、従来の触覚センサはそうでなく、どちらか一方のみを感知するものであり、2つ力を感知できるようにする(例えばセンサを複数にする)と構造が複雑になり、高コストとなる。また、人間の皮膚感覚と同じく、物体表面のザラザラ感、ツルツル感が感知できるような触覚センサは従来にはない。従来の表面粗さ計では測定試料片を切り出してこなければならず、航空機など大型機械の表面加工は職人の手触りに頼っているので、これに替わるハンディな表面粗さ測定器が求められている。また、従来、物体の柔らかさを測定できるものはなく、触診などの医療、女性の肌触りの検査などの場合には重要なものとなる。   By the way, most of the conventional tactile sensors use strain gauges, piezo elements, and MEMS, and there is no mixed type of metal powder and rubber other than commercially available pressure-sensitive conductive rubber. is there. These materials lack elasticity and elasticity, and are complicated in structure, so that they are not easy to manufacture and are practically expensive. Further, there is no ultra-sensitive one that reacts with a weight of about 0.01 N (in other words, when a mass of 1 g is placed) and a current flows through the rubber. In the case of a commercially available pressure-sensitive conductive rubber, only a method in which electricity starts to flow with a large vertical force of the order of 10 N can be formed by a normal method. Moreover, commercially available pressure-sensitive conductive rubber is poor in elasticity. In the world of robots, ultra-high sensitivity of 0.01N is required, but 0.1N is the limit for commercially available pressure-sensitive conductive rubber. Also, the force when pressed perpendicular to the surface of the pressure-sensitive conductive rubber (normal stress) and the force when rubbed parallel to the surface (shear stress or shear stress) from both directions There is no tactile sensor that responds to force simultaneously and current flows through the rubber. While the human skin sensation is capable of sensing two forces, conventional tactile sensors are not, and only one of them is sensed so that two forces can be sensed (eg, sensor Multiple), the structure becomes complicated and the cost is high. In addition, like a human skin sensation, there is no conventional tactile sensor that can sense a rough feeling and a smooth feeling on the surface of an object. In conventional surface roughness meters, measurement sample pieces must be cut out, and surface processing of large machines such as aircraft relies on the hand of craftsmen, so there is a need for a handy surface roughness measuring instrument that replaces this. . Conventionally, there is nothing that can measure the softness of an object, which is important in the case of medical treatment such as palpation and the examination of the touch of a woman.

それに対し、本発明では、上記の磁性ゴム体を用いて触覚センサを形成することにより、これら従来の問題を解決することができるものである。特に、磁性ゴム体として、風船用のゴム材料を利用した場合、弾力性や伸縮性に富み、また、金属粉をゴムに混合するので作製が容易であり、低コストで得ることができる。また、水溶性の風船用のゴム材料と水ベース磁性流体を使用することにより、0.01N程度の重量で(換言すると1gの質量を置いた時に)反応してゴム中を電流が流れる超高感度のものが得られる。また、磁性ゴム体は超高感度であるため、表面に対して垂直に押した時の力(垂直応力)と面に対して平行に擦った時の力(せん断応力、または、ずり応力)の両方の方向からの力に対して同時に反応してゴム中を流れる電流変化を検出することができる。また、磁性ゴム体を被覆する樹脂体の表面に対してさらに指紋形状の凹凸を設けた場合には、特にせん断応力によるゴム中を流れる電流の変化を大きく捕えることができるため、多種にわたる物体表面の粗さを測定することができる。さらに、風船用のゴム材料を利用した場合には、風船のように膨らむことが可能であり、伸縮性と弾力性とを非常に大きくすることができ、超高感度で検出することができるものである。   On the other hand, in the present invention, these conventional problems can be solved by forming a tactile sensor using the magnetic rubber body. In particular, when a balloon rubber material is used as the magnetic rubber body, it is rich in elasticity and stretchability, and can be easily manufactured because it is mixed with rubber, and can be obtained at low cost. In addition, by using a water-soluble rubber material for balloons and a water-based magnetic fluid, an ultra-high current flows through the rubber by reacting with a weight of about 0.01 N (in other words, when a mass of 1 g is placed). Sensitivity is obtained. In addition, since the magnetic rubber body is ultra-sensitive, the force (vertical stress) when pressed perpendicular to the surface and the force (shear stress or shear stress) when rubbed parallel to the surface It is possible to detect a change in current flowing through the rubber by reacting simultaneously to forces from both directions. In addition, if the surface of the resin body that covers the magnetic rubber body is further provided with fingerprint-shaped irregularities, it is possible to capture large changes in the current flowing through the rubber, especially due to shear stress, so that a wide variety of object surfaces Can be measured. In addition, when rubber materials for balloons are used, they can swell like balloons, can be extremely stretchable and elastic, and can be detected with ultra-high sensitivity It is.

このように触覚センサによれば超高感度で物体を検出することができる。そのため、触覚センサの好ましい応用例としては、樹脂体表面を検出部に用いた感圧センサや、樹脂体表面を接点に用いた感圧スイッチなどを挙げることができる。この場合、電気は、磁性ゴム体の厚み方向にすばやく流れるので、膜厚方向に電気を感知する設計とすることが好ましい。また、更なる応用も可能である、例えば、ロボットに触覚センサを搭載できる。また、機械加工、航空機や自動車の業界などにおける研磨面の検査、服飾衣料業界における服の肌触り検査、乳がんチェッカーなどの触診などの医療検査、化粧品業界における女性の肌触りの検査、食品検査、バイオ関係における生物の肌触り検査など広範囲に渉って応用可能である。   Thus, according to the tactile sensor, an object can be detected with ultra-high sensitivity. Therefore, as a preferable application example of the tactile sensor, a pressure-sensitive sensor using the resin body surface as a detection unit, a pressure-sensitive switch using the resin body surface as a contact, and the like can be cited. In this case, since electricity flows quickly in the thickness direction of the magnetic rubber body, it is preferable to have a design that senses electricity in the thickness direction. Further applications are possible, for example, a tactile sensor can be mounted on a robot. In addition, inspection of polished surfaces in the machining, aircraft and automobile industries, touch inspection of clothes in the clothing and garment industry, medical inspection such as palpation of breast cancer checkers, inspection of female touch in the cosmetics industry, food inspection, bio-related It can be applied over a wide range, such as biological touch inspection.

(磁性ゴム例1)
ニッケル粉(平均長3〜7μm、細長形状、山石金属(株)製「123」)40gと、銅粉(平均長8〜10μm、細長形状、山石金属(株)製「MF−D2」)20gと、磁性流体〔MF〕(水ベース、Fe粒子含有、35wt%、タイホー工業(株)製「W−35」)15gとからなるMCFを風船用の天然ゴム材料((有)ハイラテック製「NR−LATEX」)80gに加えて混合した。この混合物を、図6に示すような装置に充填し、対向する永久磁石の間に非磁性板を介して挟んで磁場下で硬化させた。これにより、磁性ゴム例1の磁性ゴム体(19mm×24mm×1mm)を作製した。
(Magnetic rubber example 1)
Nickel powder (average length 3-7 μm, elongated shape, “123” manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd.) and copper powder (average length 8-10 μm, elongated shape, “MF-D2” manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd.) 20 g And a natural rubber material for balloons (HIRATECH) (May) with 15g of magnetic fluid [MF] (water-based, containing Fe 3 O 4 particles, 35 wt%, “W-35” manufactured by Taiho Kogyo Co., Ltd.) (“NR-LATEX”) 80 g and mixed. This mixture was filled in an apparatus as shown in FIG. 6 and cured under a magnetic field by sandwiching it between non-magnetic plates between opposing permanent magnets. Thereby, the magnetic rubber body (19 mm × 24 mm × 1 mm) of magnetic rubber example 1 was produced.

(磁性ゴム例2)
ニッケル粉(平均長3〜7μm、細長形状、山石金属(株)製「123」)2gと、銅粉(平均長8〜10μm、細長形状、山石金属(株)製「MF−D2」)2g、磁性流体〔MF〕(MSGS60、ケロシンベース、Fe粒子含有、50wt%、フェロテック(株)製)4gからなるMCF、及び、炭素粉からなる導電性ペースト(A剤とB剤の2液からなる、藤倉化成(株)製「SH−3A」)3gをシリコーンオイルゴム(SH9550、トーレダウコーニングシリコーン(株)製)10gに加えて混合した。この混合物を、図6に示すような装置に充填し、対向する永久磁石の間に非磁性板を介して挟んで磁場下で硬化させた。これにより、磁性ゴム例2の磁性ゴム体(11mm×16mm×0.5mm)を作製した。
(Magnetic rubber example 2)
2 g of nickel powder (average length 3-7 μm, elongated shape, “123” manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd.) and 2 g of copper powder (average length 8-10 μm, elongated shape, “MF-D2” manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd.) MCF consisting of 4 g of magnetic fluid [MF] (MSGS60, kerosene base, containing Fe 3 O 4 particles, 50 wt%, manufactured by Ferrotec Co., Ltd.), and conductive paste consisting of carbon powder (of agent A and agent B) 3 g of “SH-3A” manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd. consisting of two liquids was added to 10 g of silicone oil rubber (SH95550, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) and mixed. This mixture was filled in an apparatus as shown in FIG. 6 and cured under a magnetic field by sandwiching it between non-magnetic plates between opposing permanent magnets. This produced the magnetic rubber body (11 mm x 16 mm x 0.5 mm) of the magnetic rubber example 2.

(感圧ゴム例1〜3)
感圧ゴム例1〜3として、下記の感圧導電性ゴムを使用した。仕様は次の通りである。
感圧ゴム例1:横浜ゴム(株)製の感圧導電性ゴムサンプル(炭素粉混合、厚み1mm)。
感圧ゴム例2:PCRテクニカル(株)製「CSA/PK」(厚み1mm)。
感圧ゴム例3:PCRテクニカル(株)製「CSA」(厚み1mm)。
(Pressure-sensitive rubber examples 1 to 3)
The following pressure-sensitive conductive rubbers were used as pressure-sensitive rubber examples 1 to 3. The specifications are as follows.
Pressure-sensitive rubber example 1: Pressure-sensitive conductive rubber sample (carbon powder mixed, thickness 1 mm) manufactured by Yokohama Rubber Co., Ltd.
Pressure-sensitive rubber example 2: “CSA / PK” (thickness 1 mm) manufactured by PCR Technical Co., Ltd.
Pressure-sensitive rubber example 3: “CSA” (thickness 1 mm) manufactured by PCR Technical Co., Ltd.

(試験例1)
磁性ゴム例1、2及び感圧ゴム例1〜3のゴムに二つの電極を離間して接続した。このゴムに垂直力を徐々に印加した。最初に電気が流れたときの垂直力(感圧しはじめる接触力)、及び、そのときの電気抵抗を表1に示す。
(Test Example 1)
Two electrodes were separated and connected to the rubbers of magnetic rubber examples 1 and 2 and pressure-sensitive rubber examples 1 to 3. A normal force was gradually applied to the rubber. Table 1 shows the vertical force (contact force at which pressure starts to be sensed) when electricity first flows and the electrical resistance at that time.

表1に示すように、磁性ゴム例1のゴムは、垂直力0.0149Nを印加した時に電流が流れ、そのときの電気抵抗は3491Ωであり、他のゴムに比べて高感度である。   As shown in Table 1, in the rubber of magnetic rubber example 1, a current flows when a normal force of 0.0149 N is applied, and the electric resistance at that time is 3491 Ω, which is higher sensitivity than other rubbers.

表2に、磁性ゴム例1のゴムにおける電流が流れ始めた時の感知能力を示す。 Table 2 shows the sensing ability when the current in the rubber of magnetic rubber example 1 starts to flow.

図9に、磁性ゴム例1及び2について、垂直力を印加したときの電流量の変化についてのグラフを示す。グラフでは、磁性ゴム例1のゴムが高感度であることが示されている。 FIG. 9 is a graph showing changes in the amount of current when a normal force is applied to magnetic rubber examples 1 and 2. The graph shows that the rubber of magnetic rubber example 1 is highly sensitive.

図10は、磁性ゴム例1のゴムを指(F)で伸ばしたときの写真である。このゴム(磁性ゴム体1)は素材が風船用の天然ゴムなので、伸張性と弾力性に富んでいる。すなわち、磁性ゴム例2のようなシリコーンオイルゴム型のものよりも弾力性があり、風船のように柔らかく、よく膨らむ。このような性質が感度の向上に寄与しているものと考えられる。   FIG. 10 is a photograph when the rubber of magnetic rubber example 1 is stretched with a finger (F). Since this rubber (magnetic rubber body 1) is made of natural rubber for balloons, it has excellent stretchability and elasticity. That is, it is more elastic than the silicone oil rubber type like the magnetic rubber example 2, is soft and swells like a balloon. Such properties are considered to contribute to the improvement of sensitivity.

このように、磁性ゴム例1のゴム(磁性ゴム体)は、垂直力が非常に小さいときは電気抵抗が大きく、わずかな垂直力の増加で電気抵抗が小さくなる。ここまでの超高感度のゴムは従来、存在しない。このため、スイッチングとしてセンサに活用できるものである。   Thus, the rubber (magnetic rubber body) of magnetic rubber example 1 has a large electric resistance when the normal force is very small, and the electric resistance decreases with a slight increase in the normal force. There has been no ultra-sensitive rubber so far. For this reason, it can utilize for a sensor as switching.

ここで、シリコーンオイルゴムより風船用の天然ゴムを適用した方が、より小さな垂直力で電流が流れる理由は、シリコーンオイルゴムはケロシンとなじみが良いのに対し、風船天然ゴムは水となじみが良く、ゴム内においてケロシンよりも水を使用した方が電流が流れやすい構造となるからであると考えられる。   Here, when natural rubber for balloons is applied rather than silicone oil rubber, the reason why current flows with a smaller vertical force is that silicone oil rubber is better compatible with kerosene, whereas balloon natural rubber is better compatible with water. This is probably because the structure in which water flows more easily in the rubber than in the case of using kerosene.

よって、磁性ゴム例1のゴム磁性体に電極を取り付け、樹脂体で被覆することにより、超高感度の触覚センサを得ることができるものである。   Therefore, an ultra-sensitive tactile sensor can be obtained by attaching an electrode to the rubber magnetic body of magnetic rubber example 1 and coating it with a resin body.

(触覚センサの実験装置)
図11は、触覚センサにせん断力や垂直力がかかった場合に磁性ゴム体中を流れる電流の変化を測定する実験装置である。
(Experimental device for tactile sensor)
FIG. 11 shows an experimental apparatus for measuring a change in current flowing in the magnetic rubber body when a shearing force or a vertical force is applied to the tactile sensor.

図11の実験装置においては、触覚センサAの各電極2は電気配線6を介して電極2,2間に電圧を印加する電圧印加機構15に接続されている。また、電気配線6は、電流計などの電流量測定機構(図示省略)にも接続されている。この実験装置では、触覚センサAにおける物体Bの接触面とは反対側の面には、触覚センサAを面状に支持する支持体14が配置され、物体Bと接触した際に、触覚センサAが折れ曲がったりすることを抑制している。また、この支持体14は、アクチュエータ13と接続され、触覚センサAの表面に平行な方向に稼動するようになっている。そして、アクチュエータ13と支持体14との間には平行に移動するときにかかる応力を測定するロードセル12が設けられている。一方、物体Bは、載置台21に載置される。この載置台21はアクチュエータなどの昇降機構20によって上方又は下方に移動するものである。また、載置台21における物体Bの下方には、垂直方向に力がかけられたときの応力を測定するロードセル22が設けられている。   In the experimental apparatus of FIG. 11, each electrode 2 of the tactile sensor A is connected to a voltage application mechanism 15 that applies a voltage between the electrodes 2 and 2 via an electrical wiring 6. The electric wiring 6 is also connected to a current amount measuring mechanism (not shown) such as an ammeter. In this experimental apparatus, a support 14 that supports the tactile sensor A in a planar shape is disposed on the surface of the tactile sensor A opposite to the contact surface of the object B. When the tactile sensor A contacts the object B, the tactile sensor A Suppresses bending. The support 14 is connected to the actuator 13 and operates in a direction parallel to the surface of the tactile sensor A. A load cell 12 for measuring stress applied when moving in parallel is provided between the actuator 13 and the support 14. On the other hand, the object B is placed on the placing table 21. The mounting table 21 is moved upward or downward by an elevating mechanism 20 such as an actuator. A load cell 22 for measuring stress when a force is applied in the vertical direction is provided below the object B on the mounting table 21.

以上のような実験装置を用いれば、負荷がかけられたときの力と電流変化との関係を測定することができる。   By using the experimental apparatus as described above, it is possible to measure the relationship between force and current change when a load is applied.

(試験例2)
図11の実験装置を用い、触覚センサAの代わりに樹脂体3によって被覆されていないゴム体を取り付けて、ゴム体自体の感度を調査した。ここで、電極間距離は12mmとした。そして、電極間に電圧33Vを印加し、電流を測定した。
(Test Example 2)
Using the experimental apparatus of FIG. 11, a rubber body not covered with the resin body 3 was attached instead of the touch sensor A, and the sensitivity of the rubber body itself was investigated. Here, the distance between the electrodes was 12 mm. And the voltage 33V was applied between electrodes, and the electric current was measured.

図12は、この試験に用いた被検査物体(物体B)を示している。被検査物体(物体B)としては、シート状のものを2種用い、具体的には、ツルツル面を構成する物体Bとして表面が平滑なアクリル板を用い、ザラザラ面を構成する物体Bとして表面が凹凸面となった紙やすりを用いた。そして、アクリル板(物体B)の表面の一部に紙やすり(物体B)を固定して配置し、アクリル板から紙やすりにかけて磁性ゴム体でこれらの表面を撫でるようにした。 FIG. 12 shows the inspected object (object B) used in this test. As the object to be inspected (object B), two kinds of sheet-like objects are used. Specifically, an object B 1 that forms a smooth surface uses an acrylic plate having a smooth surface, and an object B 2 that forms a rough surface. A sandpaper with an uneven surface was used. Then, sandpaper (object B 2 ) was fixed and arranged on a part of the surface of the acrylic plate (object B 1 ), and these surfaces were stroked with a magnetic rubber body from the acrylic plate to the sandpaper.

試験においては、まず、昇降機構20により被検査物体を上方に垂直移動させ、被検査物体を磁性ゴム体1に近づけて、磁性ゴム体1と被検査物体(物体B)とを接触させた。そのときにかかる垂直力をロードセル22で測定した。また、被検査物体と接触した磁性ゴム体1を、アクチュエータ13により平行移動させて被検査物体上を掃引速度1.7mm/sで掃引した。そのときにかかる平行応力(せん断力)をロードセル12で測定した。また、掃引される物体の移動距離をレーザ変位計で測定した。なお、被検査物体が電極2に当たらないように、被検査物体を磁性ゴム体1の両電極間の表面に当てて掃引した。   In the test, first, the object to be inspected was vertically moved upward by the elevating mechanism 20, the object to be inspected was brought close to the magnetic rubber body 1, and the magnetic rubber body 1 and the object to be inspected (object B) were brought into contact with each other. The normal force applied at that time was measured by the load cell 22. Further, the magnetic rubber body 1 in contact with the object to be inspected was translated by the actuator 13 and swept on the object to be inspected at a sweep speed of 1.7 mm / s. The parallel stress (shearing force) applied at that time was measured with the load cell 12. Further, the moving distance of the object to be swept was measured with a laser displacement meter. Note that the object to be inspected was swept against the surface between both electrodes of the magnetic rubber body 1 so that the object to be inspected did not hit the electrode 2.

試験に用いたアクリル板は、表面の粗さがRa=0.19μm、Ry=7.1μm、Rq=0.37μmの鏡面仕上げ面のツルツル面となっている。また、紙やすりは、表面の粗さが粗いザラザラ面となっている。このザラザラ面としては、表3に示す表面粗さの異なる紙やすりを使用した。なお、表面粗さの測定には、表面粗さ計(ミツトヨ(株)製「SJ−401」)を使用した。   The acrylic plate used for the test has a smooth surface with a mirror-finished surface with a surface roughness of Ra = 0.19 μm, Ry = 7.1 μm, and Rq = 0.37 μm. The sandpaper has a rough surface with a rough surface. As this rough surface, sandpaper having different surface roughness shown in Table 3 was used. A surface roughness meter (“SJ-401” manufactured by Mitutoyo Corporation) was used for measuring the surface roughness.

そして、ツルツル面(アクリル板)からザラザラ面(紙やすり)にかけて連続的に撫でて試験を行った。磁性ゴム体は、測定開示直後はアクリル板の表面を移動し、途中から紙やすりの表面を移動することになる。 And it boiled and tested from the smooth surface (acrylic board) to the rough surface (sandpaper). The magnetic rubber body moves on the surface of the acrylic plate immediately after the measurement is disclosed, and moves on the surface of the sandpaper from the middle.

図13は、磁性ゴム例1により得た磁性ゴム体が平滑面から凹凸面のある物体の表面を連続的に撫でた時における、ゴム中を流れる電流(Electric current)の変化を示している。横軸は、掃引時間を示している。このグラフにおいては、磁性ゴム体が被検査物体と接触して垂直力がかけられた状態で、掃引を開始した時点(アクチュエータによって平行移動を開始した時点)を測定開始時(0[s])としている。   FIG. 13 shows a change in the electric current flowing in the rubber when the magnetic rubber body obtained by the magnetic rubber example 1 is continuously boiled from the smooth surface to the surface of the object having the uneven surface. The horizontal axis indicates the sweep time. In this graph, when the magnetic rubber body is in contact with the object to be inspected and a vertical force is applied, the time when the sweep is started (the time when the parallel movement is started by the actuator) is started (0 [s]). It is said.

図13では、それぞれの粗さの場合の電流波形のグラフが示されている。このグラフにおいて、Bの時点が、ツルツル面とザラザラ面の境界である。すなわち、グラフ中のB点は、紙やすりの表面を撫で始める開始時点(アクリル板から紙やすりに替わる時点)である。なお、種々のザラザラ面に対する測定毎に磁性ゴム体を取り付け直しているので、掃引を開始する前の電流値が実験ごとに若干異なってくる。したがって、ツルツル面とザラザラ面とでの電流変化の違いをより明確に見るために、グラフにおいては縦軸の電流について、磁性ゴム体により掃引を開始する前の電流値を0に補正して整理している。 In FIG. 13, the graph of the current waveform in the case of each roughness is shown. In this graph, time of B C is the boundary of the smooth surface and the rough surface. That, B C point in the graph is the starting point to begin stroking the surface of sandpaper (when replacing the acrylic plate sandpaper). In addition, since the magnetic rubber body is reattached for every measurement with respect to various rough surfaces, the current value before the start of the sweep differs slightly for each experiment. Therefore, in order to more clearly see the difference in the current change between the smooth surface and the rough surface, the current on the vertical axis in the graph is corrected by correcting the current value before the start of sweeping by the magnetic rubber body to zero. doing.

図13のグラフより、ツルツル面からザラザラ面に移ることにより電流が変化していることが分かる。すなわち、紙やすりのザラザラ面を撫で始めると、電流が一度小さくなるが、そのうち、電流が徐々に大きくなる傾向が見られる。これは、ザラザラな物体表面に入ると、ザラザラな面の凹凸にゴム表面が引っ掛かるためであると考えられる。   From the graph of FIG. 13, it can be seen that the current is changed by moving from the smooth surface to the rough surface. That is, when the rough surface of the sandpaper is boiled, the current decreases once, but the current tends to gradually increase. This is considered to be because the rubber surface is caught by the unevenness of the rough surface when entering the rough object surface.

次に、市販の感圧導電性ゴムについて同様の試験を行い、市販の感圧導電性ゴムを用いた場合と、風船用の天然ゴムを用いた磁性ゴム体(MCFゴム)の場合とについて、比較を行った。   Next, the same test was performed on a commercially available pressure-sensitive conductive rubber, and the case of using a commercially available pressure-sensitive conductive rubber and the case of a magnetic rubber body (MCF rubber) using natural rubber for balloons, A comparison was made.

図14に、市販の感圧導電性ゴム(感圧ゴム例4)が凹凸面のある物体の表面を撫でたときのゴム中を流れる電流の変化を示す。なお、ツルツル面は、上記同様、表面の粗さがRa=0.19μm、Ry=7.1μm、Rq=0.37μmのアクリル板表面である。ザラザラ面としては、表3に示す6種類の紙やすりを用いた。また、図11に示す実験装置を使用した。感圧ゴム例4の感圧導電性ゴムは横浜ゴム(株)製の感圧導電性ゴムサンプル(炭素粉混合、厚み1mm)である。   FIG. 14 shows changes in the current flowing in the rubber when a commercially available pressure-sensitive conductive rubber (pressure-sensitive rubber example 4) is boiled on the surface of an object having an uneven surface. The smooth surface is an acrylic plate surface having a surface roughness Ra = 0.19 μm, Ry = 7.1 μm, and Rq = 0.37 μm, as described above. As the rough surface, six types of sandpaper shown in Table 3 were used. Moreover, the experimental apparatus shown in FIG. 11 was used. The pressure-sensitive conductive rubber of pressure-sensitive rubber example 4 is a pressure-sensitive conductive rubber sample (carbon powder mixed, thickness 1 mm) manufactured by Yokohama Rubber Co., Ltd.

この感圧導電性ゴムは、図14のグラフに示すように、磁性ゴム例1による磁性ゴム体と比較して、ツルツルな面からザラザラな面を撫でるときの電流波形の変化が確認される場合があるものの、その差は小さい。また、ザラザラな物体表面の表面粗さの大きさによる電流波形の違いも小さい。したがって、磁性ゴム体は、市販の感圧導電性ゴムよりもツルツル面とザラザラ面の相違を判別していることが確認された。   As shown in the graph of FIG. 14, the pressure-sensitive conductive rubber has a change in current waveform when the rough surface is boiled from the smooth surface compared to the magnetic rubber body according to magnetic rubber example 1. However, the difference is small. Also, the difference in current waveform due to the surface roughness of the rough object surface is small. Therefore, it was confirmed that the magnetic rubber body discriminated the difference between the smooth surface and the rough surface as compared with the commercially available pressure-sensitive conductive rubber.

(実施例1)
磁性ゴム例1の磁性ゴム体を用い、これを樹脂体であるシリコーンゴムにより被覆して触覚センサを作製した。樹脂体による被覆方法は、図1に示すような方法により行った。具体的手順を以下に示す。
Example 1
A magnetic rubber body of magnetic rubber example 1 was used, and this was covered with a silicone rubber which is a resin body to produce a tactile sensor. The coating method with a resin body was performed by a method as shown in FIG. The specific procedure is shown below.

まず、シリコーンオイル(KE−1300T、信越化学工業(株)製)60gにシンナー10g、硬化剤6gを混合して硬化させ、樹脂体3としてシリコーンオイルゴムを二つ作製した。樹脂体3は、厚み0.09〜1.25mm程度のものである。この一対のシリコーンオイルゴムで、磁性ゴム例1の磁性ゴム体を挟み込んで被覆した。このとき、磁性ゴム体の表面に電極2,2として厚さ0.04〜0.07mmの薄い電極板を取り付け、電極板の端部が樹脂体3からはみ出して外部に露出するようにした。これにより、MCFゴムが樹脂体で被覆されて空気から遮断された触覚センサが得られた。   First, 60 g of silicone oil (KE-1300T, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was mixed with 10 g of thinner and 6 g of a curing agent and cured to produce two silicone oil rubbers as the resin body 3. The resin body 3 has a thickness of about 0.09 to 1.25 mm. With this pair of silicone oil rubbers, the magnetic rubber body of magnetic rubber example 1 was sandwiched and covered. At this time, a thin electrode plate having a thickness of 0.04 to 0.07 mm was attached to the surface of the magnetic rubber body as the electrodes 2 and 2 so that the end portion of the electrode plate protrudes from the resin body 3 and is exposed to the outside. Thus, a tactile sensor in which MCF rubber was covered with a resin body and was shielded from air was obtained.

図15に、実施例1により得た触覚センサAの写真を示す。この触覚センサAは、せん断力やずり応力などを検知するセンサとして利用することができるものである。   FIG. 15 shows a photograph of the tactile sensor A obtained in Example 1. The tactile sensor A can be used as a sensor for detecting a shearing force, a shear stress, and the like.

(実施例2)
磁性ゴム例1の磁性ゴム体を用い、これを凹凸を有するシリコーンゴムにより被覆して表面凹凸付きの触覚センサを作製した。樹脂体による被覆方法は、図1に示す方法により行った。具体的手順を以下に示す。
(Example 2)
The magnetic rubber body of magnetic rubber example 1 was used, and this was covered with uneven silicone rubber to produce a tactile sensor with surface unevenness. The coating method with a resin body was performed by the method shown in FIG. The specific procedure is shown below.

まず、シリコーンオイル(KE−1300T、信越化学工業(株)製)60gにシンナー10g、硬化剤6gを混合して硬化させ、樹脂体3としてシリコーンオイルゴムを二つ作製した。このとき、一方のシリコーンオイルゴムには型材を用いて、凸部(山)の高さが1.5mm、凸部(山)の幅0.8mm、凸部間の間隔が1.2mmの同心円状の指紋形状をシリコーンオイルゴムの表面に設けた。これにより、凹凸5を有する樹脂体3を得た。樹脂体3の厚みは、凹部の位置で0.09mm程度であり、凸部の位置で1.25mm程度である。この二つのシリコーンオイルゴムで、磁性ゴム例1の磁性ゴム体を挟み込んで被覆した。このとき、磁性ゴム体の表面に電極2,2として厚さ0.04〜0.07mmの薄い電極板を取り付けるとともに、この電極板に線径φ0.06mmの電気配線6(導線)を樹脂体3から外部に飛び出すように取り付けた。これにより、MCFゴムが樹脂体で被覆されて空気から遮断された表面凹凸付き触覚センサが得られた。   First, 60 g of silicone oil (KE-1300T, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was mixed with 10 g of thinner and 6 g of a curing agent and cured to produce two silicone oil rubbers as the resin body 3. At this time, a mold material is used for one silicone oil rubber, and a concentric circle having a convex portion (crest) height of 1.5 mm, a convex portion (crest) width of 0.8 mm, and a spacing between the convex portions of 1.2 mm. A fingerprint shape was provided on the surface of the silicone oil rubber. As a result, a resin body 3 having irregularities 5 was obtained. The thickness of the resin body 3 is about 0.09 mm at the position of the concave portion and about 1.25 mm at the position of the convex portion. With these two silicone oil rubbers, the magnetic rubber body of magnetic rubber example 1 was sandwiched and covered. At this time, a thin electrode plate having a thickness of 0.04 to 0.07 mm is attached as the electrodes 2 and 2 to the surface of the magnetic rubber body, and an electric wiring 6 (conductor) having a wire diameter of φ0.06 mm is attached to the electrode plate as a resin body. Attached so as to jump out of 3 to the outside. As a result, a tactile sensor with surface irregularities in which MCF rubber was covered with a resin body and was shielded from air was obtained.

図16に、実施例2により得た表面凹凸付き触覚センサの写真を示す。この触覚センサAは、せん断力やずり応力などを検知するセンサとして利用することができるものである。   FIG. 16 shows a photograph of the tactile sensor with surface irregularities obtained in Example 2. The tactile sensor A can be used as a sensor for detecting a shearing force, a shear stress, and the like.

(実施例A1〜A4及びB1〜B4)
磁性ゴム体として次のものを作製した。まず、ニッケル粉(平均長3〜7μm、細長形状、山石金属(株)製「123」)40gと、銅粉(平均長8〜10μm、細長形状、山石金属(株)製「MF−D2」)60gと、磁性流体〔MF〕(水ベース、Fe粒子含有、35wt%、タイホー工業(株)製「W−35」)14gとからなるMCFを風船用の天然ゴム材料((有)ハイラテック製「NR−LATEX」)80gに加えて混合した。この混合物を、図6に示すような装置に充填し、対向する永久磁石の間に非磁性板を介して挟んで磁場下で硬化させた。これにより、磁性ゴム例1の磁性ゴム体(19mm×24mm×0.5mm)を作製した。
(Examples A1 to A4 and B1 to B4)
The following were produced as magnetic rubber bodies. First, 40 g of nickel powder (average length 3-7 μm, elongated shape, “123” manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd.) and copper powder (average length 8-10 μm, elongated shape, manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd. “MF-D2”) MCF consisting of 60 g and 14 g of magnetic fluid [MF] (water-based, containing Fe 3 O 4 particles, 35 wt%, “W-35” manufactured by Taiho Kogyo Co., Ltd.) ) "La-Ratex" manufactured by Hiratek)) and mixed. This mixture was filled in an apparatus as shown in FIG. 6 and cured under a magnetic field by sandwiching it between non-magnetic plates between opposing permanent magnets. Thus, a magnetic rubber body (19 mm × 24 mm × 0.5 mm) of magnetic rubber example 1 was produced.

また、図7に示す装置により、凹凸(指紋)を有するシリコーンオイルゴム、及び、凹凸を有さない表面の平坦なシリコーンオイルゴムを作製した。ここで、各実施例においては、表4に示すように、シリコーンオイルゴムの硬さと、凹凸のパターンとを変化させたものを作製した。実施例A1〜A4に用いた硬さの硬いシリコーンオイルゴムは、シンナーで希釈せずにシリコーンオイルを硬化させて作製したものである。すなわち、シリコーンオイル(KE−1300T、信越化学工業(株)製)60gに硬化剤6gを混合して硬化させることにより、樹脂体3として硬いシリコーンオイルゴムを作製した。また、実施例B1〜B4に用いた硬さの柔らかいシリコーンオイルゴムは、実施例1、2と同様の組成のシリコーン樹脂組成物を用いて作製したものである。すなわち、シリコーンオイル(KE−1300T、信越化学工業(株)製)60gにシンナー10g、硬化剤6gを混合して硬化させることにより、樹脂体3として柔らかいシリコーンオイルゴムを作製した。各シリコーンオイルゴムの厚みは、0.09mmにした。この厚みは、表面に凹凸を有する場合、凸部を除いてシートとして面状に広がった部分の厚み、すなわち、凹部の位置における厚みである。   Moreover, the silicone oil rubber which has an unevenness | corrugation (fingerprint) and the flat silicone oil rubber which does not have an unevenness | corrugation were produced with the apparatus shown in FIG. Here, in each Example, as shown in Table 4, a silicone oil rubber having different hardness and uneven pattern was produced. The hard silicone oil rubber used in Examples A1 to A4 is prepared by curing silicone oil without diluting with thinner. That is, 60 g of silicone oil (KE-1300T, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was mixed with 6 g of a curing agent and cured to prepare a hard silicone oil rubber as the resin body 3. Moreover, the soft silicone oil rubber used in Examples B1 to B4 was prepared using a silicone resin composition having the same composition as in Examples 1 and 2. In other words, 60 g of silicone oil (KE-1300T, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was mixed with 10 g of thinner and 6 g of a curing agent to cure, thereby producing a soft silicone oil rubber as the resin body 3. The thickness of each silicone oil rubber was 0.09 mm. When the surface has irregularities, this thickness is the thickness of the portion spread in a planar shape as a sheet excluding the convex portion, that is, the thickness at the position of the concave portion.

凹凸の形成は、シリコーンオイルゴムの硬化時に型材を用いて行った。凸部(山)の高さは1.5mm、凸部(山)の幅(W1)は0.8mm、凸部間の間隔(凹部の幅W2)は1.2mmとした。   The unevenness was formed using a mold material when the silicone oil rubber was cured. The height of the convex portion (mountain) was 1.5 mm, the width (W1) of the convex portion (mountain) was 0.8 mm, and the interval between the convex portions (width W2 of the concave portion) was 1.2 mm.

(試験例3)
図11の実験装置を用い、触覚センサAを取り付けて、粗さの異なる物体の表面を掃引し、実施例A1〜A4及びB1〜B4の触覚センサAの感度を試験した。ここで、電極間距離は12mmとした。そして、電極間に電圧33Vを印加し、電流を測定した。物体としてはザラザラ面を有する複数種類の紙やすりを使用した。なお、表面粗さの測定には、表面粗さ計(ミツトヨ(株)製「SJ−401」)を使用した。
(Test Example 3)
Using the experimental apparatus of FIG. 11, the tactile sensor A was attached, the surfaces of objects having different roughnesses were swept, and the sensitivity of the tactile sensor A of Examples A1 to A4 and B1 to B4 was tested. Here, the distance between the electrodes was 12 mm. And the voltage 33V was applied between electrodes, and the electric current was measured. As the object, plural types of sandpaper having a rough surface were used. A surface roughness meter (“SJ-401” manufactured by Mitutoyo Corporation) was used for measuring the surface roughness.

ツルツルな面やザラザラな面は、表面粗さの指標であるRa、Ry、Rq等の物理量として表わすことができる。また、触覚センサの試験では、ツルツル感やザラザラ感は、Ra、Ry、Rq等の表面粗さの指標に対応した、ゴム中を流れる電流変化によって表されるものと推測される。したがって、この試験では、撫でられる物体(被検査物体)の表面の凹凸の指標としてRa、Ry、Rqを用い、電流変化との関係を調べた。   A smooth surface or a rough surface can be expressed as a physical quantity such as Ra, Ry, Rq, etc., which are indicators of surface roughness. Moreover, in the test of the tactile sensor, it is estimated that the smooth feeling and the rough feeling are expressed by a change in current flowing in the rubber corresponding to the surface roughness index such as Ra, Ry, Rq. Therefore, in this test, Ra, Ry, and Rq were used as indices of surface irregularities of the object to be boiled (inspected object), and the relationship with the current change was examined.

試験においては、まず、昇降機構20により被検査物体を上方に垂直移動させ、被検査物体を触覚センサに近づけて、触覚センサと被検査物体(物体B)とを接触させた。そのときにかかる垂直力をロードセル22で測定した。また、被検査物体と接触した磁性ゴム体1を、アクチュエータ13により平行移動させて被検査物体上を掃引速度1.7mm/sで掃引した。そのときにかかる平行応力(せん断力)をロードセル12で測定した。また、掃引される物体の移動距離をレーザ変位計で測定した。なお、被検査物体が電極2や電気配線6に当たらないように被検査物体を触覚センサに当てて掃引した。   In the test, first, the object to be inspected was vertically moved upward by the lifting mechanism 20, the object to be inspected was brought close to the tactile sensor, and the tactile sensor and the object to be inspected (object B) were brought into contact with each other. The normal force applied at that time was measured by the load cell 22. Further, the magnetic rubber body 1 in contact with the object to be inspected was translated by the actuator 13 and swept on the object to be inspected at a sweep speed of 1.7 mm / s. The parallel stress (shearing force) applied at that time was measured with the load cell 12. Further, the moving distance of the object to be swept was measured with a laser displacement meter. The object to be inspected was swept by touching the tactile sensor so that the object to be inspected did not hit the electrode 2 or the electric wiring 6.

触覚センサにおいては、物体表面の表面粗さが小さくなるほど、電流波形の変化が小さくなり、撫でられる物体表面の表面粗さと電流波形には一定の法則があることが予想される。   In the tactile sensor, the smaller the surface roughness of the object surface, the smaller the change in the current waveform, and it is expected that the surface roughness of the object surface to be stroked and the current waveform have a certain law.

図17、図18、図19は、表面粗さの指標であるRa、Ry、Rqについて、それぞれの電流量をRa,E、Ry,E、Rq,Eとして示したグラフである。図17はRaのグラフ、図18はRyのグラフ、図19はRqのグラフを示す。 FIG. 17, FIG. 18, and FIG. 19 are graphs showing the respective current amounts as Ra , E , Ry , E , Rq , and E for Ra, Ry, and Rq, which are indicators of surface roughness. 17 shows a graph of Ra, FIG. 18 shows a graph of Ry, and FIG. 19 shows a graph of Rq.

図17〜図19のグラフより、Ra、Ry、Rqと、Ra,E、Ry,E、Rq,Eとにはそれぞれ相関関係があり、粗さが粗くなるほど電流波形の変化が大きくなる傾向があることが確認された。そして、粗さを検出する感度について、次の事項が確認された。 From the graphs of FIGS. 17 to 19, there is a correlation between Ra, Ry, Rq and Ra , E , Ry , E , Rq , E, and there is a tendency that the change in the current waveform increases as the roughness increases. It was confirmed that there was. And the following matter was confirmed about the sensitivity which detects roughness.

<凹凸による感度のまとめ>
・凹凸パターンが平行線の場合、表面粗さの大小に関わらず、シリコーンオイルゴムが硬い方(実施例A2)が柔らかい方(実施例B2)よりも感度が良くなる。
・凹凸パターンが同心円の場合、表面粗さの大小に関わらず、シリコーンオイルゴムが柔らかい方(実施例B3)が硬い方(実施例A3)よりも感度が良くなる。
・シリコーンオイルゴムが硬い場合、表面粗さの大小に関わらず、凹凸パターンは平行線の方(実施例A2)が格子状の方(実施例A4)のよりも感度が良い。
・シリコーンオイルゴムが柔らかい場合、表面粗さが小さいときを除き、凹凸パターンは平行線の方(実施例B2)が格子状の方(実施例B4)よりも感度が良い。また、格子状の方(実施例B4)では、表面粗さが小さいときに、シリコーンオイルゴムが柔らかいと過大評価してしまう。
・凹凸なしの場合(実施例A1、B1)、シリコーンオイルゴムが硬いか柔らかいかに関わらず、表面粗さが小さいときを除き、凹凸ありよりも感度が小さい。また、凹凸なしの場合(実施例A1、B1)、表面粗さが小さいときには、シリコーンオイルゴムが柔らかいと過大評価してしまう。
<Summary of sensitivity due to unevenness>
When the concavo-convex pattern is a parallel line, regardless of the surface roughness, the harder silicone oil rubber (Example A2) has better sensitivity than the softer one (Example B2).
When the concavo-convex pattern is a concentric circle, regardless of the surface roughness, the softer silicone oil rubber (Example B3) has better sensitivity than the harder one (Example A3).
When the silicone oil rubber is hard, the concavo-convex pattern is more sensitive to the parallel line (Example A2) than the grid (Example A4) regardless of the surface roughness.
When the silicone oil rubber is soft, the concavo-convex pattern is more sensitive to the parallel line (Example B2) than the grid-like one (Example B4) except when the surface roughness is small. Further, in the grid-like direction (Example B4), when the surface roughness is small, it is overestimated that the silicone oil rubber is soft.
-When there is no unevenness (Examples A1 and B1), the sensitivity is lower than the unevenness, except when the surface roughness is small, regardless of whether the silicone oil rubber is hard or soft. Moreover, when there is no unevenness (Examples A1 and B1), when the surface roughness is small, it is overestimated that the silicone oil rubber is soft.

さらに検出する感度が好適な条件を選択するため、次の作業を行った。まず、表面粗さと電流量の関係は線形の方(比例関係)が良いとすると、シリコーンオイルゴムが硬く凹凸パターンが平行線のもの(実施例A2)はこの条件から外れているので除外した。また、シリコーンオイルゴムが硬く凹凸パターンが同心円のもの(実施例A2)は感度が小さいので除外した。   Further, the following operation was performed in order to select conditions with suitable detection sensitivity. First, assuming that the relationship between the surface roughness and the current amount is better in the linear direction (proportional relationship), the silicone oil rubber is hard and the concave and convex pattern is parallel (Example A2) is excluded from this condition. Also, the silicone oil rubber was hard and the concavity and convexity pattern was concentric (Example A2), which was excluded because of its low sensitivity.

図20、図21及び図22は、以上の結果に基づき、図17〜図19から好適な条件のものを選択して示したグラフである。図20はRaのグラフ、図21はRyのグラフ、図22はRqのグラフを示す。比較のため凹凸なし(実施例A1、B1)は残している。実施例A4(硬い;格子状)、実施例B3(柔らかい;同心円)、実施例B2(柔らかい;平行)が、実施例A1又は実施例B1の凹凸なしの場合よりも、この順番で、感度がよく、グラフも線形(比例関係)に近くなっている。結論として、実施例A4(硬い;格子状)、実施例B3(柔らかい;同心円)、実施例B2(柔らかい;平行線)において、触覚センサとしての感度に優れ、工学的利用価値が高いことが確認された。   20, FIG. 21 and FIG. 22 are graphs showing the conditions selected from FIGS. 17 to 19 based on the above results. 20 shows a graph of Ra, FIG. 21 shows a graph of Ry, and FIG. 22 shows a graph of Rq. For comparison, there is no unevenness (Examples A1 and B1). Example A4 (hard; lattice-like), Example B3 (soft; concentric circles), and Example B2 (soft; parallel) are more sensitive in this order than the case of Example A1 or Example B1 without the irregularities. Well, the graph is also close to linear (proportional relationship). In conclusion, in Example A4 (hard; lattice-like), Example B3 (soft; concentric circles), and Example B2 (soft; parallel lines), it is confirmed that the sensor has excellent sensitivity as a tactile sensor and has high engineering utility value. It was done.

(実施例3)
磁性ゴム例1の磁性ゴム体を用い、これをポリ塩化ビニリデンのラップフィルムで包んで密封し、さらに凹凸を有するシリコーンゴムにより被覆して磁性ゴム体がラップフィルムで密封された触覚センサを作製した。ラップフィルム及び樹脂体による被覆方法は、図8に示す方法により行った。具体的手順を以下に示す。
(Example 3)
Using the magnetic rubber body of magnetic rubber example 1, this was wrapped and sealed with a polyvinylidene chloride wrap film, and further coated with silicone rubber having irregularities to produce a tactile sensor in which the magnetic rubber body was sealed with the wrap film. . The covering method with the wrap film and the resin body was performed by the method shown in FIG. The specific procedure is shown below.

まず、シリコーンオイル(KE−1300T、信越化学工業(株)製)60gにシンナー10g、硬化剤6gを混合して硬化させ、樹脂体3としてシリコーンオイルゴムを二つ作製した。このとき、一方のシリコーンオイルゴムには型材を用いて、凸部(山)の高さが1.5mm、凸部(山)の幅0.8mm、凸部間の間隔が1.2mmの同心円状の指紋形状をシリコーンオイルゴムの表面に設けた。これにより、凹凸5を有する樹脂体3を得た。樹脂体3の厚みは、凹部の位置で0.09mm程度であり、凸部の位置で1.25mm程度である。   First, 60 g of silicone oil (KE-1300T, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was mixed with 10 g of thinner and 6 g of a curing agent and cured to produce two silicone oil rubbers as the resin body 3. At this time, a mold material is used for one silicone oil rubber, and a concentric circle having a convex portion (crest) height of 1.5 mm, a convex portion (crest) width of 0.8 mm, and a spacing between the convex portions of 1.2 mm. A fingerprint shape was provided on the surface of the silicone oil rubber. As a result, a resin body 3 having irregularities 5 was obtained. The thickness of the resin body 3 is about 0.09 mm at the position of the concave portion and about 1.25 mm at the position of the convex portion.

また、磁性ゴム例1の磁性ゴム体の表面に、電極2,2として厚さ0.04〜0.07mmのアルミ製の薄い電極板を取り付けるとともに、この電極板に線径φ0.06mmの電気配線6(導線)を導電性の両面テープ(3M株式会社製)で取り付けた。   Further, a thin electrode plate made of aluminum having a thickness of 0.04 to 0.07 mm is attached as the electrodes 2 and 2 to the surface of the magnetic rubber body of the magnetic rubber example 1, and an electric wire having a wire diameter of φ0.06 mm is attached to the electrode plate. The wiring 6 (conductive wire) was attached with a conductive double-sided tape (manufactured by 3M Corporation).

そして、電極が取り付けられた磁性ゴム体の両面に、シリコーン接着剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、シリコーンRTV)を塗布し、さらに、ポリ塩化ビニリデンのラップフィルム(サランラップ(登録商標)又はクレラップ(登録商標))を重ねて接着した。次に、ラップフィルムで密封された磁性ゴム体の両面に、シリコーン接着剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、シリコーンRTV)を塗布し、さらに、上記によって作製したシリコーンオイルゴムを重ねて接着した。これにより、ゴム磁性体がラップフィルムで密封され空気や湿気の遮断性の高い触覚センサAを得た。   Then, a silicone adhesive (silicone RTV manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) is applied to both surfaces of the magnetic rubber body to which the electrodes are attached. Further, a polyvinylidene chloride wrap film (Saran Wrap (registered trademark) or Kurewrap ( Registered trademark)). Next, a silicone adhesive (silicone RTV, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) was applied to both surfaces of the magnetic rubber body sealed with the wrap film, and the silicone oil rubber produced as described above was further laminated and adhered. Thereby, the rubber magnetic body was sealed with the wrap film, and the tactile sensor A having high air and moisture blocking properties was obtained.

実施例3の触覚センサAの電気伝導性(抵抗)を調べたところ、作製直後0.02〜0.14Ω、作製から1日後0.05〜10Ω、作製から6日後0.09〜80Ωとなった。ポリ塩化ビニリデンのラップフィルムを使用しないこと以外は同様にして作製した触覚センサAの電気伝導性(抵抗)は、作製直後0.02〜0.14Ω、作製から1日後1〜100kΩ、作製から6日後1MΩ以上(通電せず)となっており、ラップフィルムに密封することにより、劣化を抑制することが確認された。   When the electrical conductivity (resistance) of the tactile sensor A of Example 3 was examined, it was 0.02 to 0.14Ω immediately after production, 0.05 to 10Ω after 1 day from production, and 0.09 to 80Ω after 6 days from production. It was. The electrical conductivity (resistance) of the tactile sensor A produced in the same manner except that a polyvinylidene chloride wrap film is not used is 0.02 to 0.14Ω immediately after production, 1 to 100 kΩ one day after production, and 6 from production. After 1 day, it was 1 MΩ or more (not energized), and it was confirmed that the deterioration was suppressed by sealing the film with a wrap film.

上記のような触覚センサには、色々な発展性が期待される。例えば、表面粗さ計では計測が困難な物体(衣服や動植物の皮膚など)の粗さ測定や、大型物体の製作や点検時における一部の表面計測(例えば、大規模なタービンブレードにおける面を傷を付けることなく計測するなど)など、従来、表面粗さ計測が困難な場合における測定が挙げられる。   Various developments are expected for the tactile sensor as described above. For example, it can measure the roughness of objects that are difficult to measure with a surface roughness meter (such as clothes and skin of animals and plants), or measure some of the surface during the production and inspection of large objects (for example, the surface of a large turbine blade). Conventionally, measurement in the case where it is difficult to measure the surface roughness, such as measurement without scratching).

また、ザラザラ面だけでなく、アクリル板のような鏡面仕上げ面のツルツル面まで、触覚センサにより粗さ計測が可能である。また、物体表面を撫でた時のツルツル感やザラザラ感は、この電流波形の表面粗さの指標と同じく定義されるRa,E、Ry,E、Rq,Eにより物理量として表現することができ、ツルツル度やザラザラ度を数値化することが可能である。 Further, not only the rough surface but also a smooth surface such as a mirror-finished surface such as an acrylic plate can be measured with a tactile sensor. In addition, the smooth feeling and the rough feeling when the object surface is boiled can be expressed as physical quantities by Ra , E , Ry , E , Rq , E , which are defined in the same manner as the surface roughness index of the current waveform. It is possible to digitize the smoothness and roughness.

A 触覚センサ
B 物体
1 磁性ゴム体
2 電極
3 樹脂体
4 ラップフィルム
5 凹凸
5a 凸部
5b 凹部
6 電気配線
7 導電性テープ
8 永久磁石
9 プレート
10 型材
11 スペーサ
A tactile sensor B object 1 magnetic rubber body 2 electrode 3 resin body 4 wrap film 5 unevenness 5a convex portion 5b concave portion 6 electrical wiring 7 conductive tape 8 permanent magnet 9 plate 10 mold material 11 spacer

Claims (10)

磁性流体及びNiを含有する磁気混合流体とゴム成分とを含む混合物を磁場の存在下で硬化させて得た磁性ゴム体に、一対の電極が取り付けられ、前記磁性ゴム体が樹脂体によって被覆されていることを特徴とする触覚センサ。   A pair of electrodes is attached to a magnetic rubber body obtained by curing a mixture containing a magnetic fluid and a magnetic mixed fluid containing Ni and a rubber component in the presence of a magnetic field, and the magnetic rubber body is covered with a resin body. A tactile sensor characterized by 前記樹脂体は、シリコーン樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の触覚センサ。   The tactile sensor according to claim 1, wherein the resin body is formed of a silicone resin. 前記樹脂体の表面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の触覚センサ。   The tactile sensor according to claim 1, wherein unevenness is formed on a surface of the resin body. 前記樹脂体の前記凹凸は、同心円のパターン、複数の直線が平行に並列したパターン、及び、格子状のパターンのいずれかの凹凸パターンであることを特徴とする請求項3に記載の触覚センサ。   The tactile sensor according to claim 3, wherein the unevenness of the resin body is a concavity and convexity pattern selected from a concentric circle pattern, a pattern in which a plurality of straight lines are arranged in parallel, and a lattice pattern. 前記磁性ゴム体は、前記樹脂体の内部において、樹脂性のラップフィルムによって密封されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の触覚センサ。   The tactile sensor according to claim 1, wherein the magnetic rubber body is sealed with a resinous wrap film inside the resin body. 前記ラップフィルムは、ポリ塩化ビニリデンにより形成されたフィルムであることを特徴とする請求項5に記載の触覚センサ。   The tactile sensor according to claim 5, wherein the wrap film is a film formed of polyvinylidene chloride. 前記磁気混合流体はCuを含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の触覚センサ。   The tactile sensor according to claim 1, wherein the magnetic mixed fluid contains Cu. 前記ゴム成分は、風船用のゴム材料であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の触覚センサ。   The tactile sensor according to claim 1, wherein the rubber component is a rubber material for balloons. シート状であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の触覚センサ。   It is a sheet form, The tactile sensor of any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned. 物体の接触、接触力、表面粗さ、及び、柔らかさ、から選ばれるいずれか一つ以上を検出することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の触覚センサ。   The tactile sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein any one or more selected from contact of an object, contact force, surface roughness, and softness is detected.
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