JP2018179806A - 力覚センサ - Google Patents

Abstract

【課題】歪センサの感度や許容トルク、あるいはトルクセンサの機械的な強度を独立に設定することが可能な力覚センサを提供する。【解決手段】第１領域１１は、被計測体に連結される。多方向に変形可能な第３領域１３は、第１領域１１と第２領域１２とを連結する。基板の表面に複数の抵抗体を有する複数の歪みセンサ１４，１５，１６，１７は、第１領域１１と前記第２領域１２の間に設けられる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、例えばロボットに適用される力覚センサに関する。

力覚センサ（６軸力覚センサとも言う）は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚと、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの軸回りのモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを測定することが可能なセンサである（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１及び特許文献２において、力覚センサは、起歪体としての力覚センサチップを有している。力覚センサチップは、枠状の支持部と正方形状の作用部と、支持部と作用部を連結するＴ字状の連結部を有し、複数の歪み抵抗素子は、連結部と作用部との境界の表面に設けられている。

特開２０１０−２５７３６号公報 特開２００８−２９２５１０号公報

上記力覚センサチップは、複数の歪抵抗素子が連結部と作用部との表面に直接配置されている。このため、歪センサとしての歪抵抗素子の感度や許容トルク（最大トルク）と、起歪体としての力覚センサチップの機械的な強度を独立に設定することが困難であった。

本発明の実施形態は、歪センサの感度や許容トルクと、起歪体の機械的な強度を独立に設定することが可能な力覚センサを提供する。

本実施形態の力覚センサは、被計測体に連結される第１領域と、第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを連結し、多方向に変形可能な第３領域と、前記第１領域と前記第２領域の間に設けられ、基板の表面に複数の抵抗体を有する複数の歪みセンサと、を具備する。

第１実施形態に係る力覚センサの一例を示す平面図。 図１に示す歪センサの１つを取り出して示す平面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。 図１に示す第１歪センサ乃至第４歪センサと複数のブリッジ回路との関係を説明するために示す平面図。 図１に示す第１歪センサ乃至第４歪センサに含まれるブリッジ回路を具体的に示す図。 各ブリッジ回路と抵抗体との関係を示す図。 各ブリッジ回路と６軸との関係を示す図。 ブリッジ回路の動作の一例を示す図。 ブリッジ回路の動作の他の例を示す図。 第１実施形態の変形例を示す平面図。 第２実施形態に係る力覚センサの一例を示す斜視図。 図１１の一部を示す斜視図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図において、同一部分には同一符号を付している。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る力覚センサを示している。力覚センサ（第１起歪体とも言う）１０は、第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６、及び第４歪センサ１７を具備している。

第１起歪体１０は、第１構造体（第１領域）１１、第２構造体（第２領域）１２、複数の連結部としての第３構造体（第３領域）１３を具備し、第１構造体１１と第２構造体１２との間に第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６、第４歪センサ１７が配置されている。

第１構造体１１は、例えばほぼ四角形の枠状であり、４つの角部と、４つの辺を有している。第１構造体１１の４つの角部のそれぞれは、図示せぬ例えばボルトを挿入するための第１挿入口１１ａを有している。第１構造体１１は、各第１挿入口１１ａに挿入されたボルトにより、力覚センサ本体としての図示せぬ第１可動体又は被測定体に固定される。

第１構造体１１の４つの辺のそれぞれは、第１突部１１ｂを有している。具体的には、各第１突部１１ｂは、４つの辺のそれぞれのほぼ中央部で内側面に設けられている。第１突部１１ｂの表面の高さは、第１構造体１１の高さと等しくされている。すなわち、第１構造体１１の各辺の厚みと第１突部１１ｂの厚みは等しくされている。

第２構造体１２は、例えばほぼ十字形であり、第２構造体１２の表面の高さは、第１構造体１１の表面の高さと等しくされている。すなわち、第２構造体１２の厚みは、第１構造体１１の厚みと等しくされている。

第２構造体１２は４つの第２突部１２ａを有し、各第２突部１２ａは、第１構造体１１の各第１突部１１ｂに所定間隔離間して対向される。第２構造体１２は、各第２突部１２ａに対応して、図示せぬ例えばボルトを挿入するための第２挿入口１２ｂを有している。第２構造体１２は、各第２挿入口１２ｂに挿入されたボルトにより、力覚センサ本体としての図示せぬ第２可動体又は被測定体に固定される。

例えば４つの第３構造体１３は、第１構造体１１の４つの角部と第２構造体１２の４つの角部との間にそれぞれ設けられている。各第３構造体１３は、例えばほぼ四角形の枠状であり、４つの角部を有している。各第３構造体１３の第１角部は、第１構造体１１の角部に設けられ、第３構造体１３の第１角部と対角にある第３角部は、第２構造体１２の隣接する２つの第２突部１２ａの間の角部に設けられる。

第１構造体１１、第２構造体１２及び第３構造体１３は、金属、例えばステンレススチール（ＳＵＳ）により構成され、図示Ｚ方向に沿ってほぼ等しい厚みを有している。しかし、これに限らず、第１構造体１１、第２構造体１２及び第３構造体１３の厚みをそれぞれ設定してもよい。また、第１構造体１１及び第３構造体１３は、図示Ｘ軸、Ｙ軸方向に所定の幅を有している。

第３構造体１３は、四角形の枠状であるため、図示Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向を含む多方向に変形可能とされている。このため、第２構造体１２は、第３構造体１３により、第１構造体１１に対して多方向に移動可能とされている。

第１構造体１１の４つの第１突部１１ｂと、第２構造体１２の４つの第２突部１２ａとの間に、第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６及び第４歪センサ１７が設けられる。第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚと、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りのモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚが検出される。

図２は、図１の一部を取り出して示すものであり、第１歪センサ１４の取り付け部分を示している。第２歪センサ１５、第３歪センサ１６及び第４歪センサ１７の取り付け部分の構成は、第１歪センサ１４の取り付け部分の構成と同様であり、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６及び第４歪センサ１７の構成は、第１歪センサ１４の構成と同様であるため、これらの説明は省略する。

図２において、第１歪センサ１４は、基板（第２起歪体）２１と、歪ゲージとしての例えば薄膜抵抗により構成された複数の抵抗体２２と、複数の配線パターン２３と、複数の端子２４を具備している。

基板２１は、矩形状の金属板、例えばステンレススチール（ＳＵＳ）により構成されている。基板２１の剛性は、第３構造体１３の剛性より小さい。基板２１の一端部は、第１突部１１ｂに溶接され、他端部は、第２突部１２ａに例えば溶接されている。符号Ｗｐは、溶接部を示している。

第１突部１１ｂ及び第２突部１２ａに対する基板２１の取り付け方法は、溶接に限定されるものではなく、例えば接着剤により接着してもよい。

基板２１は、一端部が第１突部１１ｂに固定され、他端部が第２突部１２ａに固定されているため、一端部と他端部の間の中間部が変形可能とされている。

複数の抵抗体２２、複数の配線パターン２３及び複数の端子２４は、基板２１の中間部に設けられている。

各抵抗体２２の一端部及び他端部は、それぞれ配線パターン２３の一端部に接続され、各配線パターン２３の他端部はそれぞれ端子２４に接続されている。

複数の抵抗体２２は、４つの第１構造体１１側の４つの抵抗体Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２と、４つの第２構造体１２側の４つの抵抗体Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２を含んでいる。

４つの抵抗体Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２と、４つの抵抗体Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２との間に、８個の第１端子２４ａと、８個の第２端子２４ｂが配置される。第１端子２４ａのそれぞれは、配線パターン２３により抵抗体Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２の一端及び他端にそれぞれ接続され、第２端子２４ｂのそれぞれは、配線パターン２３により抵抗体Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２の一端及び他端にそれぞれ接続されている。

第１端子２４ａのそれぞれと、第２端子２４ｂのそれぞれを適宜接続することにより、抵抗体Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２と、抵抗体Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２とによって、後述する２つのブリッジ回路が構成される。

図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を示している。

第１歪センサ１４は、例えば基板２１、絶縁膜２１ａ、抵抗体２２、接着膜２１ｂ、配線パターン２３、接着膜２１ｃ、保護膜としてのガラス膜２１ｄを具備している。

具体的には、基板２１上に絶縁膜２１ａが設けられ、絶縁膜２１ａ上に例えばＣｒ−Ｎにより構成された抵抗体２２が設けられる。抵抗体２２上に接着膜２１ｂを介在して、例えば銅（Ｃｕ）により構成された配線パターン２３が設けられる。配線パターン２３上には接着膜２１ｃが設けられ、接着膜２１ｃ、配線パターン２３、接着膜２１ｂ、抵抗体２２及び絶縁膜２１ａは、例えばガラス膜２１ｄにより覆われる。接着膜２１ｂは、配線パターン２３と抵抗体２２との密着性を高め、接着膜２１ｃは、配線パターン２３とガラス膜２１ｄとの密着性を高めている。接着膜２１ｂ、２１ｃは、例えばクロム（Ｃｒ）を含む導電膜である。

尚、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７の構成は、これに限定されるものではなく、変形可能である。

また、抵抗体Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２と、抵抗体Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２は、同一構成としたが、異なる構成であってもよい。

図４は、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７のそれぞれに含まれる２つのブリッジ回路を示している。第１歪センサ１４は、ブリッジ回路Ｂａ１、Ｂｂ１を含み、第２歪センサ１５は、ブリッジ回路Ｂａ２、Ｂｂ２を含み、第３歪センサ１６は、ブリッジ回路Ｂａ３、Ｂｂ３を含み、第４歪センサ１７は、ブリッジ回路Ｂａ４、Ｂｂ４を含んでいる。

図５（a）（ｂ）は、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７に含まれる２つのブリッジ回路を模式的に示している。

図５（a）は、ブリッジ回路Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３、Ｂａ４を示し、図５（ｂ）は、ブリッジ回路Ｂｂ１、Ｂｂ２、Ｂｂ３、Ｂｂ４を示している。

図５（ａ）（ｂ）において、抵抗体Ｓａ１，Ｓａ３，Ｓａ５，Ｓａ７，Ｓａ２，Ｓａ４，Ｓａ６，Ｓａ８，Ｓｂ１，Ｓｂ３，Ｓｂ５，Ｓｂ７，Ｓｂ２，Ｓｂ４，Ｓｂ６，Ｓｂ８、及び抵抗体Ｒａ１，Ｒａ３，Ｒａ５，Ｒａ７，Ｒａ２，Ｒａ４，Ｒａ６，Ｒａ８、Ｒｂ１，Ｒｂ３，Ｒｂ５，Ｒｂ７，Ｒｂ２，Ｒｂ４，Ｒｂ６，Ｒｂ８は、それぞれ第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６及び第４歪センサ１７の抵抗体を示している。

第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７の構成は、同一であるため、第１歪センサ１４について説明する。

第１歪センサ１４において、ブリッジ回路Ｂａ１は、抵抗体Ｓａ１、Ｓａ２、及び抵抗体Ｒａ１、Ｒａ２を含み、ブリッジ回路Ｂｂ１は、抵抗体Ｓｂ１、Ｓｂ２、及び抵抗体Ｒｂ１、Ｒｂ２を含んでいる。

図５（a）に示すブリッジ回路Ｂａ１において、抵抗体Ｓａ１の一端は抵抗体Ｒａ１の一端に接続され、抵抗体Ｓａ２の一端は抵抗体Ｒａ２の一端に接続される。抵抗体Ｓａ１の他端は抵抗体Ｒａ２の他端に接続され、抵抗体Ｓａ１と抵抗体Ｒａ２の接続点に電源Ｅが供給される。抵抗体Ｓａ２の他端と抵抗体Ｒａ１の他端は、接地される。抵抗体Ｓａ１と抵抗体Ｒａ１の接続点から出力電圧Ｖ−が出力され、抵抗体Ｓａ２と抵抗体Ｒａ２の接続点から出力電圧Ｖ＋が出力される。

図５（ｂ）に示すブリッジ回路Ｂｂ１において、抵抗体Ｓｂ１の一端は抵抗体Ｓｂ２の一端に接続され、抵抗体Ｓｂ１と抵抗体Ｓｂ２の接続点に電源Ｅが供給される。抵抗体Ｒｂ１の一端は抵抗体Ｒｂ２の一端に接続され、抵抗体Ｒｂ１と抵抗体Ｒｂ２の接続点は、接地される。抵抗体Ｓｂ１の他端は抵抗体Ｒｂ１の他端に接続され、抵抗体Ｓｂ１と抵抗体Ｒｂ１の接続点から出力電圧Ｖ−が出力される。抵抗体Ｓｂ２の他端は抵抗体Ｒｂ２の他端に接続され、抵抗体Ｓｂ２と抵抗体Ｒｂ２の接続点から出力電圧Ｖ＋が出力される。

図６は、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７に含まれるブリッジ回路Ｂａ１、Ｂｂ１、ブリッジ回路Ｂａ２、Ｂｂ２、ブリッジ回路Ｂａ３、Ｂｂ４、及びブリッジ回路Ｂａ４、Ｂｂ４を模式的に示している。

上記構成において、第１構造体１１及び第２構造体１２に対して力及び／又はモーメント（トルク）が印加されると、第３構造体１３が変形し、第１構造体１１に対して第２構造体の位置が変化する。このため、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７が変形する。第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７の変形に伴い、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７に含まれるブリッジ回路Ｂａ１、Ｂｂ１、ブリッジ回路Ｂａ２、Ｂｂ２、ブリッジ回路Ｂａ３、Ｂｂ４、及びブリッジ回路Ｂａ４、Ｂｂ４の出力電圧Ｖ−と出力電圧Ｖ＋のバランスが崩れ、印加された力及び／又はモーメントに応じた信号が検出される。

図７は、ブリッジ回路と検出される力およびモーメントの関係を示している。

図７に示すように、Ｘ軸方向の力Ｆｘは、ブリッジ回路Ｂｂ１、Ｂｂ３により検出される。Ｙ軸方向の力Ｆｙは、ブリッジ回路Ｂｂ２，Ｂｂ４により検出される。Ｚ軸方向の力Ｆｚは、ブリッジ回路Ｂａ１、Ｂａ２、Ｂａ３、Ｂａ４により検出される。

Ｘ軸周りのモーメントＭｘは、ブリッジ回路Ｂａ１、Ｂａ３により検出される。Ｙ周りのモーメントＭｙは、ブリッジ回路Ｂａ２、Ｂａ４により検出される。Ｚ軸周りのモーメントＭｚは、ブリッジ回路Ｂｂ１、Ｂｂ２、Ｂｂ３、Ｂｂ４により検出される。

図８は、例えばブリッジ回路Ｂｂ１の動作の一例を示している。ブリッジ回路Ｂｂ１は、起歪体１０の主平面内（図４に示すＸ方向及び／又はＹ方向）の力を検出する。ブリッジ回路Ｂｂ１の出力電圧Ｖoutは、出力電圧Ｖ+及び出力電圧Ｖ-から式（１）により得られる。

Ｖout＝（Ｖ+ − Ｖ-）
＝（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）−Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４））・Ｅ …（１）
図８において、
Ｒ１は、抵抗体Ｓｂ１の抵抗値
Ｒ２は、抵抗体Ｓｂ２の抵抗値
Ｒ３は、抵抗体Ｒｂ２の抵抗値
Ｒ４は、抵抗体Ｒｂ１の抵抗値
であり、力及びモーメントが印加されず歪みがない状態において、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒである。ΔＲは、抵抗値の変化の値である。

図９は、例えばブリッジ回路Ｂａ１の動作の一例を示している。ブリッジ回路Ｂａ１は、起歪体１０の主表面と垂直方向（Ｚ軸方向）の力を検出する。ブリッジ回路Ｂａ１の出力電圧Ｖoutは、出力電圧Ｖ+及び出力電圧Ｖ-から式（１）により得られる。

図９において、
Ｒ１は、抵抗体Ｓａ１の抵抗値
Ｒ２は、抵抗体Ｓａ２の抵抗値
Ｒ３は、抵抗体Ｒａ２の抵抗値
Ｒ４は、抵抗体Ｒａ１の抵抗値
であり、力及びモーメントが印加されず歪みがない状態において、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒである。ΔＲは、抵抗値の変化の値である。

（第１実施形態の効果）
上記第１実施形態によれば、第１構造体１１と第２構造体１２は、第３構造体１３により連結され、第３構造体１３は、ほぼ四角形の枠状であり、多方向に変形することが可能である。このため、第１構造体１１と第２構造体１２は、第３構造体１３を介して多軸方向に移動可能である。また、それぞれ２つのブリッジ回路を含む第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７は、第１構造体１１と第２構造体１２との間に設けられている。このため、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７の出力電圧より、６軸方向のセンサ出力を得ることができる。

しかも、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７は、第３構造体１３とは、別々に設けられ、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７を構成する基板（第２起歪体）２１の剛性は、第３構造体１３の剛性よりも小さい。このため、力覚センサの感度を決定する第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７に設けられた基板２１の構成に係らず、第１起歪体としての第１構造体１１、第２構造体１２及び第３構造体１３だけで力覚センサ１０の剛性を決定することができる。したがって、力覚センサ１０の構造設計を容易化することが可能である。

さらに、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７は、第１構造体１１、第２構造体１２及び第３構造体１３に係りなく、独自に設計することが可能であり、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７の感度を向上させることが可能である。したがって、多軸方向の力やモーメントを高精度に測定することができる。

また、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７は、第１構造体１１と第２構造体１２との間に溶接により取り付けることができる。このため、製造を簡単化することが可能である。

さらに、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７は、基板２１の中央部に複数の端子２４が配置され、これら端子２４を適宜接続することにより、２つのブリッジ回路を形成することが可能とされている。このため、異なる２つのブリッジ回路を容易に形成することが可能である。

（変形例）
第１実施形態において、第３構造体１３は、四角形の枠状であった。しかし、これに限定されるものではない。

図１０は、第１実施形態の変形例を示している。

図１０において、第３構造体３１は、Ｓ字形状であり、第３構造体３１の一端部は、第１構造体１１の角部に設けられ、他端部は、第２構造体１２の隣接する２つの第２突部１２ａの間の角部に設けられる。

本変形例において、第３構造体３１は、Ｓ字形状であるため、図示Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向を含む多方向に変形可能とされている。このため、第２構造体１２は、第３構造体１３により、第１構造体１１に対して多方向に移動可能とされている。したがって、変形例の構成によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、第３構造体３１の形状は、例えばＬ字形状、リング状などが適用可能である。

（第２実施形態）
図１１、図１２は、第２実施形態を示している。

第１実施形態は、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７が第３構造体１３とは別の位置に配置されていた。これに対して、第２実施形態は、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７と第３構造体４１とが同じ位置に配置されている。

図１１、図１２において、力覚センサ（第１起歪体とも言う）４０は、第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６、及び第４歪センサ１７を具備している。

第１起歪体４０は、第１構造体（第１領域）４１、第２構造体（第２領域）４２、複数の連結部としての第３構造体（第３領域）４３を具備し、第１構造体４１と第２構造体４２との間に第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６、第４歪センサ１７が配置されている。

第１構造体４１は、第１実施形態と同様に、例えばほぼ四角形の枠状であり、４つの角部と、４つの辺を有している。第１構造体１１の４つの角部のそれぞれは、図示せぬ例えばボルトを挿入するための第１挿入口１１ａを有している。第１構造体１１は、各第１挿入口１１ａに挿入されたボルトにより、力覚センサ本体としての図示せぬ第１可動体に固定される。

第１構造体４１の各辺の中間部は第１突部１１ｂを有している。第１突部１１ｂの表面の高さは、第１構造体４１の高さと等しくされている。すなわち、第１構造体４１の各辺の厚みと第１突部１１ｂの厚みは等しくされている。

第２構造体４２は、例えばほぼ四角形であり、第２構造体１２の表面の高さは、第１構造体１１の表面の高さと等しくされている。すなわち、第２構造体１２の厚みは、第１構造体１１の厚みと等しくされている。

第２構造体４２は、４つの角部に、図示せぬ例えばボルトを挿入するための第２挿入口１２ｂを有している。第２構造体１２は、各第２挿入口１２ｂに挿入されたボルトにより、力覚センサ本体としての図示せぬ第２可動体に固定される。

第３構造体４３は、第１構造体１１の第１突部１１ｂと第２構造体４２の各辺の中間部との間にそれぞれ設けられる。

図１２に示すように、第３構造体４３は、一端部が第１構造体４１の第１突部１１ｂに連結され、他端部は、第２構造体４２に連結されている。

第３構造体４３の表面４３ａの高さは、第１構造体１１、第１突部１１ｂ及び第２構造体１２の表面の高さより低くされている。すなわち、第３構造体４３の厚みは、第１構造体１１、第１突部１１ｂ及び第２構造体１２の厚みより薄くされている。

第３構造体４３の表面４３ａに隣接する両側面は、凹部４３ｂを有している。このため、第３構造体４３の幅は、第１突部１１ｂの幅より狭くされている。

このように、第３構造体４３の幅は、第１突部１１ｂの幅に比べて狭く、厚みは第１構造体１１、第１突部１１ｂ及び第２構造体１２の厚みより低くされている。このため、第３構造体４３は、第１構造体４１と第２構造体４２とに印加された力に対して、多方向に変形することが可能であり、第２構造体１２は、第３構造体１３により、第１構造体１１に対して図示Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向を含む多方向に移動可能とされている。

第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６、第４歪センサ１７は、第１構造体１１と第２構造体１２との間にそれぞれ設けられる。具体的には、第１構造体１１の第１突部１１ｂの表面及び第１突部１１ｂに対応する第２構造体１２の表面には、それぞれ複数の突起４４が設けられ、これら突起４４により、第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６、第４歪センサ１７の一端部及び他端部が保持される。第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６、第４歪センサ１７の抵抗体２２が設けられた中間部は、第３構造体４３から離間されている。

この状態において、第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６、第４歪センサ１７は、第１突部１１ｂ及び第２構造体１２に対して例えば溶接により固定される。固定方法としては、これに限定されるものではなく、例えば接着剤よる固定などを用いることが可能である。

第１歪センサ１４、第２歪センサ１５、第３歪センサ１６、第４歪センサ１７の構成は、第１実施形態と同一でも良いが、異なっていてもよい。

上記状態において、第１構造体４１及び第２構造体４２に対して力及び／又はモーメント（トルク）が印加されると、第３構造体４３が変形し、第１構造体４１に対して第２構造体の位置が変化する。このため、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７が変形する。第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７の変形に伴い、第１歪センサ１４乃至第４歪センサ１７に含まれるブリッジ回路Ｂａ１、Ｂｂ１、ブリッジ回路Ｂａ２、Ｂｂ２、ブリッジ回路Ｂａ３、Ｂｂ４、及びブリッジ回路Ｂａ４、Ｂｂ４の出力電圧Ｖ−と出力電圧Ｖ＋のバランスが崩れ、印加された力及び／又はモーメントに応じた信号が検出される。

（第２実施形態の効果）
上記第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

しかも、第２実施形態において、第３構造体４３は、第１構造体４１の各辺の中間部と第２構造体４２の各辺の中間部に設けられている。このため、第２構造体４２の一辺の長さが第１実施形態に示す第２構造体１２の一辺の長さと等しいとすると、第１構造体４１の一辺の長さを第１実施形態に示す第１構造体１１の一辺の長さより短くすることができる。したがって、第１起歪体４０のサイズを小型化することが可能である。

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０、４０…力覚センサ（第１起歪体）、１１、４１…第１構造体（第１領域）、１２、４２…第２構造体（第２領域）、１３、４３…第３構造体（第３領域）、１４…第１歪センサ、１５…第２歪センサ、１６…第３歪センサ、１７…第４歪センサ、２１…基板（第２起歪体）、２２…抵抗体、Ｂａ１、Ｂｂ１、Ｂａ２、Ｂｂ２、Ｂａ３、Ｂｂ３、Ｂａ４、Ｂｂ４…ブリッジ回路。

Claims (6)

1. 被計測体に連結される第１領域と、
   第２領域と、
   前記第１領域と前記第２領域とを連結し、多方向に変形可能な第３領域と、
   前記第１領域と前記第２領域の間に設けられ、基板の表面に複数の抵抗体を有する複数の歪みセンサと、
   を具備することを特徴とする力覚センサ。
2. 前記歪みセンサのそれぞれは、前記複数の抵抗体により構成された第１ブリッジ回路と第２ブリッジ回路を含むことを特徴とする請求項１記載の力覚センサ。
3. 前記第１ブリッジ回路は、前記基板の前記表面と垂直方向の力を検出し、前記第２ブリッジ回路は、前記基板の前記表面に沿った方向の力を検出することを特徴とする請求項２記載の力覚センサ。
4. 前記基板の剛性は、前記第３領域の剛性よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の力覚センサ。
5. 前記複数の歪みセンサは、前記第３領域と異なる部分に設けられることを特徴とする請求項１記載の力覚センサ。
6. 前記複数の歪みセンサは、前記第３領域と同じ部分に設けられることを特徴とする請求項１記載の力覚センサ。

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