JP2020143984A - 接触検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット等の外装として使用しても、センサの特性が均一化でき、装置、ロボット等のシステムの正常・異常と、センサ自体の正常・異常を判別できること。【解決手段】特定の弾性形状に形成してなる発泡体１０と、その発泡体１０が含む空気が漏れ難く形成された容積構成体４と、その容積構成体４に加えられた外力の変化を容積構成体４内の空気圧または空気流の変化として検出する容積構成体４の一端に配設されたセンサＳＥＮと、前記センサＳＥＮが配設されていない容積構成体４の他端に連通され、容積構成体４に対して空気の供給と遮断が自在な空気導入部３０と、空気導入部３０に接続され、圧縮空気を容積構成体４に供給する空気圧供給器３９と、前記容積構成体４に供給する空気を浄化処理するフィルタ３７ａ，３７ｂを具備する。【選択図】図３

Description

本発明は、特定の形状に形成された基材と、発泡合成樹脂で特定の弾性形状とした発泡体からなり、前記基材と前記発泡体との間に容積構成体を形成し、その容積構成体の物理量の変化をセンサによって検出し、外装の破れ（破損）や、流量センサの故障、空気流路の詰まりを検出する機能を持たせて、信頼性を向上させる接触検出装置に関するものである。

一般に、発泡合成樹脂成型体とクッションシートとの接着力を強くする技術が公知である。例えば、試作品を形成する原材料として発泡性合成樹脂が使用されているものの、発泡ポリスチレンのような発泡合成樹脂成型体は、脆いので、表面を削って所定の形状に仕上げ、かつ、表面を見栄え良く平滑化することができなかった。
また、発泡性合成樹脂にベントホールと呼ばれる穴が存在すると、当該ベントホールを穴埋めするには、残余の発泡性合成樹脂の厚みによって条件が変化し、熟練者でないと効率良く成型できない。そして、ベントホールを穴埋めすると発泡合成樹脂成型体の重量バランスに微妙な違いが出て、使途によっては、その重量バランスの調整が必要な場合がでてくる。何れにせよ、量産化には不向きであり、接触検出機能は有していなかった。

上記問題点を解消した技術に特許文献１及び特許文献２がある。
この公知の技術は、特定の形状に形成された基材と、前記基材を被覆する１枚の発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料、または発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の形状に形成してなる発泡体と、対向する前記基材と前記発泡体の片側または両側に形成された所定の容積空間と、前記容積空間内の圧縮された空気が、前記基材及び／または前記発泡体から外気に漏れ難くした前記容積空間を形成した補強層と、前記基材と前記発泡体の片側または両側に加えられた外部からの押圧力を、前記補強層で形成した前記容積空間の物理的変化量として検出するセンサと、前記センサからのオン・オフ出力のオン時間またはオフ時間の長さをもって検出出力とする出力回路とを具備し、更に、発泡合成樹脂成型体にクッションシートを接合し、容積空間の物理的変化量を検出するセンサを具備している。
ここで使用する接触センサ、感圧スイッチ等の量産化されている普及型センサは、廉価であるが、量産化されていないセンサは高価である。特に、量産化されている普及型センサを使用しても、それらのセンサが正確に働いていることを検出するには、他のセンサが必要となり、結果的に高価となる。

特許第６３８３７２３号 特許第６３２５７３２号

特許文献１及び特許文献２の発明の接触検出装置は、外力が加わった直後と、外力が除かれた直後の空気圧、空気流の変化を検出している。
しかし、例えば、クレーンが荷物を搬送中にその搬送中の荷物がロボット等に衝突した場合、外力を解くまでに時間を要し、また、衝突した信号を自己保持しておかないと、その間に異常信号が低減する可能性がある。或いはロボット等の特定の外装に損傷を与えた場合には、センサが検出した信号は損傷を与える外力による空気圧の増加または空気圧の減少の何れかとなるが、その結果からその異常の原因を推定することができない。
また、接触検出装置を構成する部品が軽量な部品で形成されているから、振動が加わっても接触検出装置に不良が発生する確率が非常に低い。

そこで、上記従来の問題点を解消すべく、振動が加わっても機械的ストレスが入らないという軽量化を、そのまま生かし、ロボット等の外装として使用しても、センサの特性が均一化でき、装置、ロボット等のシステムの正常・異常と、センサ自体の正常・異常を判別できる接触検出装置の提供を課題とするものである。

請求項１の発明の接触検出装置は、発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の弾性形状に形成し、空気が漏れ難く形成した容積構成体に加えられ、前記容積構成体内の空気圧または空気流の変化として検出する前記容積構成体の一端に配設されたセンサと、前記容積構成体の他端に配設され空気の供給と遮断が自在な空気導入部に空気圧供給器で供給する空気を浄化処理するフィルタと、前記空気導入部に接続された圧縮空気を前記容積構成体に供給するものである。
ここで、上記発泡体は、発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の弾性形状に形成したものである。
また、上記容積構成体は、前記発泡体が含む空気を漏れ難く形成されたものである。
そして、上記センサは、前記容積構成体に加えられた外力の変化を前記容積構成体で物理的変化として検出し、前記容積構成体に連通させるものである。
更に、上記空気導入部は、前記センサが配設されていない前記容積構成体の一端に配設され、前記容積構成体に対して空気の供給とその遮断が自在なものである。
更にまた、上記空気圧供給器は、前記空気導入部に接続され、前記容積構成体に供給する圧縮空気の空気圧源であり、通常正圧を使用しているが、負圧が使用できないものではない。正圧を使用すると管路が硬質のものでなくても軟質のみのでも使用可能である。
加えて、上記フィルタは、空気圧供給器または空気導入部に供給する空気を浄化処理するものである。
なお、前記センサ及び前記容積構成体は、異常の検出からすれば、何れもセンサのみの異常として検出される可能性があるから、それらをまとめて、センサ構成体と呼ぶこととする。

請求項１の発明は、発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の弾性形状に形成してなる発泡体と、前記発泡体が含む空気が漏れ難く形成された容積構成体とを具備し、前記容積構成体の一端に配設されたセンサ及び前記容積構成体の他端に配設された空気導入部は、前記空気導入部に対してバルブを開いて空気の供給を行ったとき、当該空気圧でのセンサ構成体の出力を検出する。センサ構成体が正常に働いているとき、バルブで空気の供給を断つ。バルブで空気の供給を断ち、特定の時間毎にその空気圧または空気流をサンプリングする。そのサンプリングした空気圧または空気流をパターン化して観察し、センサ自体の異常またはセンサ構成体であるかの異常を判断する。
通常は、バルブで空気の供給を断っているから、特定の弾性形状に形成してなる発泡体に加えられた外力は、前記発泡体が含む空気が漏れ難く形成された容積構成体で検出される。

この間、センサの空気圧または空気流からなる振幅を検出し、所定の振幅以上のとき、何れかの個所で接触あり、として異常を検出するものである。
前記発泡体が含む空気が漏れ難く形成された容積構成体は、特定の弾性形状に形成してなる発泡体によって変形する。前記容積構成体の一端に配設されたセンサまたはセンサ付近の構成からなるセンサ構成体は、前記容積構成体に加えられた外力の変化を前記容積構成体内の空気圧または空気流の変化として検出される。
また、センサ自体の正常・異常の確認では、容積構成体の他端から空気を供給する空気導入部を介し、空気導入部のバルブの開状態によって各容積構成体の圧力の増加により、センサまたはセンサ構成体の正常・異常を判断する。そして、通常では、空気を浄化処理するフィルタ、空気を供給する空気導入部を閉じ、空気導入部の閉状態によって各容積構成体とセンサまたはセンサ構成体を独立の構成体とする。
殊に、例えば、何秒かの動作の継続を判断すると空気圧供給器の動作が正常であることを意味するから、そこで、センサ自体の検出異常か、空気が外気に漏れ難い容積構成体４の漏れ、または容積構成体の一部の亀裂により、センサを構成する構成部分が異常検出していることを判断する。特に、パターン化した空気圧力または流速が異常を示すものであるかにより、センサ構成体の異常を検出できる。

図１は本発明の実施の形態１における接触検出装置のセンサ側の構造を説明する断面説明図である。 図２は本発明の実施の形態１における接触検出装置の空気導入部側の構造を説明する断面説明図である。 図３は本発明の実施の形態２における接触検出装置のセンサ側及び空気導入部側の構造を説明する断面説明図である。 図４は本発明の実施の形態３における接触検出装置の空間維持材の事例の説明図で、（ａ）は意匠面側の稜線の断面斜視図、（ｂ）は意匠面側の平面図である。 図５は本発明の実施の形態４における接触検出装置で使用する空間維持材の事例の要部拡大図で、（ａ）は厚みを少なくした容積の概念図、（ｂ）は空気導入部である。 図６は本発明の実施の形態１における接触検出装置のブロック回路図である。 図７は本発明の実施の形態１における接触検出装置のセンサテストルーチンのフローチャートである。 図８は本発明の実施の形態１における接触検出装置のメインルーチンのフローチャートである。 図９は本発明の実施の形態１における接触検出装置を取り付ける人形のロボットの全体斜視図である。 図１０は本発明の実施の形態１における接触検出装置を取り付ける人形ロボットの胸部内側の全体斜視図である。 図１１は本発明の実施の形態１における接触検出装置を人形ロボットの胸部の外側を押圧した場合の要部斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。
［実施の形態］

図１及び図２において、本発明の実施の形態の接触検出装置で使用する基材１は、人形（ひとがた）ロボット、産業用ロボットを含むロボットの外装側に使用されているプロテクタ、ロボット自体の外皮に相当する。この実施の形態の基材１は、例えば、ソリッドタイプまたは発泡性の熱可塑性樹脂材料から構成されている。この基材１の切削加工前は、接着のために確保しているフランジ部２のサイズで略蒲鉾型に形成されている。即ち、基材１の露出している基材側補強面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ（１_d1，１_d2）は、対向する発泡体１０からすれば、基材１または発泡体１０の対向面のみに切削加工が行われた容積構成体４を形成している。勿論、切削加工で形成された容積構成体４は、基材１または発泡体１０側の一方のみ、或いは基材１及び発泡体１０の両方で形成することができる。
なお、基材側補強面１ｄは図示していないが、内訳は基材側補強面１_d1，１_d2からなる。

また、容積構成体４には、その内面に通気性のある発泡合成樹脂材料板で格子状、４角形状、鮫小紋、円形の水玉、市松等の模様を打ち抜き形成し、または交互に打ち抜いて形成した弾性体を収容したものである。
したがって、容積構成体４は、内面に弾性及び通気性のある発泡合成樹脂材料板で何れかの模様を打ち抜き形成し、または交互に打ち抜いて形成したものである。容積構成体４は容積変化を得ればよいことから、複雑な三次元空間であっても検出が可能となる。

なお、基材１の外周側及びフランジ部２と発泡体１０の内表面の発泡側補強面１０ｅ，１０ｆ，１０ｇとの間は、接着剤で接合し、基材側補強面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ及び内表面の発泡側補強面１０ｅ，１０ｆ，１０ｇによるシール性を持たせている。また、基材１の基材側補強面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ（詳しくは１_d1，１_d2）及びフランジ部２と発泡体１０の発泡側補強面１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｄ（詳しくは１０_d1，１０_d2）にコーティング膜、即ち、目止め剤、穴埋め剤、下塗り剤、上塗り剤、仕上げ剤のうちの幾つかを組み合わせて選択される補強層（高密度層）を形成している。この補強層は容積構成体４内の空気が漏れないように処理するものである。
また、具体的には、本実施の形態で説明する補強層（高密度層）は、発泡体１０を形成する金型で形成したスキン層もその例であり、基材１を被覆する１枚の発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料、または複数枚を積層接着した特定の形状に形成してなる発泡体１０とすることもでき、容積構成体４内の空気を漏れることのないように高密度処理を施してもよい。または、基材１の開口及び発泡体１０の開口の接合に従って接合してもよい。または、表面にコーティング膜を塗布してもよい。

本実施の形態１では、基材１を特定の形状に形成した合成樹脂材料としているが、本発明を実施する場合には、アルミニウム板、ステンレス板、鉄板、銅板等として、ソリッドタイプの合成樹脂、発泡合成樹脂材料として形成することもできる。
発泡側補強面１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ及び発泡側補強面１０_d1，１０_d2と対向する基材側補強面１ａ，１ｂ，１ｃ，１_d1，１_d2は、対向する発泡体１０からみれば、片側のみに埋設する切削加工が行われた容積構成体４を形成している。しかし、本発明を実施する場合は、発泡体１０側を切削してもよいし、基材１と発泡体１０の両側を切削してもよい。何れにせよ、容積構成体４は対向する基材１と発泡体１０の片側または両側に容積構成体４が形成されればよい。容積構成体４の厚みは、通常、３〜２０ｍｍ程度である。なお、ここで意匠面とは、露出側の面のみをいうこととする。なお、スペーサ１９は容積構成体４の体積を確保するものである。

基材１と発泡体１０との間に形成された容積構成体４は、容積構成体４自体が閉じられた空間となっている。したがって、外部から発泡体１０に圧力を加えると、その加えた圧力に応じて窪みが生じ、容積構成体４の体積変化が生じ、圧力変化が生じる。容積構成体４の体積変化は空気圧の変化となって、これから説明する空気導入部３０が閉じておれば、センサＳＥＮに空気圧が入るから、センサＳＥＮは発泡体１０に加えた圧力（外力）の検出となる。参考までに、図１１は指４４で押圧した図を示しており、その指の圧力が外力となるものである。

なお、センサＳＥＮとして、市販のマイクロフローセンサ（Ｄ６Ｆ−Ｖ０３Ａ１；オムロン製）を使用する場合には、センサＳＥＮに空気の流れを形成する必要がある。したがって、容積構成体４の体積変化が生じるように、補助空間２０から外部に空気の流れを発生させる。また、基材１と発泡体１０との間に形成された容積構成体４に空気導入部３０が閉じていて、付与する外力を解放すると、容積構成体４の復元力で、センサＳＥＮにはその検出値のゼロクロスポイントを過ぎると逆方向の空気の流れとなる。容積構成体４に付与する外力はセンサ構成体で生じ、センサＳＥＮのみで付与するものではないが、爾後、センサＳＥＮ自体のみの説明とする場合もある。

図２に示すように、略箱型の内枠６の片側端部に金属製の空気導入部３０が配設されている。空気導入部３０は、端部にフランジ部３１を形成し、それを内枠６に接着剤で接合している。また、筒部３２は内部が中空の中空路３３になっており、中空路３３は容積構成体４に空間が繋がっている。中空路３３は容積構成体４からバルブ３６、細かいフィルタ３７ａへと接続されている。
また、空気導入部３０の端部に形成されたフランジ部３１の反対側端部の外側には、外周に長さ方向の断面の鋸刃状に凹凸を形成した抜け止め防止部３４が形成され、ビニール管３５ａとの間が密に接合している。ソリッドのビニール管３５ａは、可撓性に富む架橋ポリエチレン管、フッ素樹脂チューブ、シリコーンチューブ等からなり、抜け止め防止部３４に対して容易にビニール管３５ａが離脱しないようになっている。
ビニール管３５_a1，３５_a2，３５_a3，３５_a4は、バルブ３６から伸びた多数のパラレルに配設したビニール管３５ａを示すものであり、ビニール管３５ａはビニール管３５_a1，３５_a2，３５_a3，３５_a4と同等の意味である。同様に、ビニール管３５_b1，３５_b2，３５_b3，３５_b4は、空気供給器３９から伸びた多数のビニール管３５ｂを示すものであり、ビニール管３５ｂはビニール管３５_b1，３５_b2，３５_b3，３５_b4と同等の意味である。

ビニール管３５ａと接続された空気導入部３０は、フランジ部３１及び中空路３３及び抜け止め防止部３４で構成されている。また、エアーポンプからなる空気圧供給器３９は、目の細かいフィルタ３７ａ及び目の粗いフィルタ３７ｂ、弁を開閉するバルブ３６から構成されている。バルブ３６は、全開状態及び密閉状態となる位置を電気制御できるもので、通常は、閉じており、密閉状態にある。
フィルタ３７ａは、フィルタ３７ｂよりも細かい目で、空気の汚れ、塵埃を除去するものである。また、フィルタ３７ｂは大気中に顕在する大きな空気の汚れ、塵埃を除去するものである。フィルタ３７ｂはビニール管３５ｂを介してエアーポンプからなる空気圧供給器３９に接続されている。
ここで、ビニール管３５_a1，３５_a2，３５_a3，３５_a4とビニール管３５_b1，３５_b2，３５_b3，３５_b4は、太さを問題とするものではなく、適当な弾性を有するものである。なお、各分岐されたビニール管３５_a1，３５_a2，３５_a3，３５_a4とビニール管３５_b1，３５_b2，３５_b3，３５_b4は、流体抵抗が異なるから、通常、各ビニール管に可変絞り弁を接続している。しかし、大きな差が生じていない場合には、可変絞り弁を省略できる。

空気圧供給器３９はその給気口側でフィルタ３７ｂに接続されており、大気中に顕在する大きな空気の汚れ、塵埃を除去し、空気導入部３０に導かないようにしている。したがって、フィルタ３７ａ、フィルタ３７ｂの枚数または配置に左右されるものではなく、1枚のフィルタで全機能の空気の汚れ、塵埃の除去を行っても良いし、フィルタ３７ａ、フィルタ３７ｂの機構を変更してもよい。
殊に、空気圧供給器３９が駆動し、バルブ３６が開状態のとき、空気は粗いフィルタ３７ｂを通り、ビニール管３５ｂによってフィルタ３７ａ、バルブ３６を介して空気導入部３０に空気が移動する。また、空気圧供給器３９が駆動を停止し、バルブ３６が閉状態のとき、バルブ３６によって空気導入部３０を遮断し、空気の流れを阻止する。
このように、空気圧供給器３９のフィルタ３７ｂは、空気圧供給器３９からビニール管３５ｂに供給する空気を浄化している。フィルタ３７ｂに供給された空気は、フィルタ３７ａ及び開閉動作をするバルブ３６を経て、ビニール管３５ａと接続されている。ビニール管３５ａから空気圧供給器３９に供給される空気は、塵埃を除去するフィルタ機能３７ｂ及び微細な塵埃を除去するフィルタ３７ａを介しているから、塵埃等が入っていないクリーンな空気となっている。
空気圧供給器３９はエアーポンプからなるが、本発明を実施する場合には、流体圧を汲み上げるポンプであればよい。

次に、本実施の形態の接触検出装置で使用する発泡体１０は、容積構成体４の容積変化が出現する硬度を有するものであり、特に、発泡体１０は、存在する内部気泡同士が繋がっていない独立気泡体、存在する内部気泡同士が繋がっている連続気泡体の何れであってもよい。しかし、空気の漏れを少なくするには、極めて柔らかく、復元性がある独立気泡体が好ましく、これら発泡体１０の発泡倍率は１０〜４０倍程度である。スポンジ硬度は１０〜４０（ＪＩＳ−ｋ−６２４３）の範囲内が好ましく、通常、スポンジ硬度は１５〜４５がより好適であり、構造によっては多少変化する。

発泡体１０を複数枚接合する場合には、ゴム系の接着剤として、ゴム糊（ノントルエン缶入り（丸末油業））またはゴム糊であるボンド（ＧＳＥＮ０Ｘ７（コニシ（株））を接着する両面に薄く塗り、そして乾燥させ、接着面を対向させて圧縮し接着するとよい。ゴム系の接着剤はボンド（ＧＳＥＮ０Ｘ７(コニシ（株）)であり、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、アセトンが主成分である。
ここで、接着剤の厚みは、その存在が視認できない程度に可能な限り薄くし、接着機能のみが維持できればよい。ここで使用するゴム糊は、基材１と同じポリエチレン等の合成樹脂からなる接着剤も使用できる。

次に、本実施の形態における発泡体１０について詳述する。
本発明を実施する場合の基材１は、ロボットの被覆、各種機器のハウジングの被覆は、アルミニウム板、ステンレス板、鉄板、銅板等で形成されるのが一般的である。合成樹脂の場合には発泡合成樹脂も使用されているものの、主に、射出成型等で形成されている。この射出成型で形成した基材１の殆どは、１ブロックの熱可塑性樹脂材料から構成したものであるが、本実施の形態の接触検出装置では、射出成型等で形成された１ブロックの基材１の事例で説明する。
勿論、発泡合成樹脂材料を特定の形状に形成した基材１も、１個のソリッドタイプの合成樹脂材料または複数枚のソリッドタイプの合成樹脂板を特定の形状に形成してなる基材１も、基本的構成は射出成型等で形成されたものと同じである。

本実施の形態で使用する発泡合成樹脂材料としては、ポリウレタン(ＰＵＲ)、ポリスチレン(ＰＳ)、ポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）、また、フェノール樹脂(ＰＦ)、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)、ユリア樹脂(ＵＦ)、シリコーン(ＳＩ)、ポリイミド(ＰＩ)、メラミン樹脂(ＭＦ)等の発泡化した樹脂が使用でき、内部気泡同士が繋がっている連続気泡体または内部気泡同士が繋がっていない独立気泡体の利用が可能である。しかし、発泡体１０及び基材１から空気が外気に漏れ難い容積構成体４を形成するには、内部気泡同士が繋がっていない独立気泡体の使用が好ましい。

図３に示すように、略箱型の内枠６の片側端部に金属製の空気導入部３０が配設されている。ビニール管３５ａと接続された空気導入部３０は、フランジ部３１Ａ及びフランジ部３１Ｂ及び筒部３２及び抜け止め防止部３４で構成されている。また、エアーポンプからなる空気圧供給器３９は、目の細かいフィルタ３７ａ及び目の粗いフィルタ３７ｂ、開閉を行うバルブ３６から構成されている。図２に示す端部にフランジ部３１Ａを形成し、それを内枠６に接着剤で接合されている。内部が中空の中空路は容積構成体４に繋がっている。その中空路は容積構成体４からバルブ３６、細かいフィルタ３７ａへと接続されている。
また、空気導入部３０の端部に形成されたフランジ部３１Ａの反対側端部の外側には、外周に長さ方向の断面の鋸刃状に凹凸を形成した抜け止め防止部３４が形成され、ビニール管３５ａとの間が密に接合している。ソリッドのビニール管３５ａは、可撓性に富む架橋ポリエチレン管、フッ素樹脂チューブ、シリコーンチューブ等からなり、抜け止め防止部３４に対して容易にビニール管３５ａが離脱しないようになっている。

ビニール管３５ａと接続された空気導入部３０は、図１及び図２に示す実施の形態と同様、バルブ３６、細かいフィルタ３７ａ、エアーポンプからなる空気圧供給器３９、粗いフィルタ３７ｂから構成されている。
バルブ３６は、全開状態及び密閉状態となる全閉状態を電気制御できるもので、通常は、閉じており、密閉状態にある。
フィルタ３７ａは、フィルタ３７ｂよりも細かい目の空気の汚れ、塵埃を除去するものである。フィルタ３７ｂは大気中に顕在する大きな空気の汚れ、塵埃を除去するものである。フィルタ３７ｂはビニール管３５ｂを介してエアーポンプからなる空気圧供給器３９に接続されている。

本実施の形態では、図１及び図２、図３に示すように、基材１は発泡体１０と同一材料とし、また、それらに対する略箱型の内枠６として同一処理をしたものである。略箱型の内枠６は図３に示す補助空間２０が大気と略同一の圧力になるように構成できればよい。基材１の周囲は切削して、基材側補強面１ａ，１ｂ，１ｃ，１_d1，１_d2を形成している。発泡体１０の発泡側補強面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０_d1，１０_d2と内表面の発泡側補強面１０ｅ，１０ｆ，１０ｇには、後述する箱型の内枠６が立体的構成として形成されている。また、基材１の基材側補強面１ａ，１ｂ，１ｃ，１_d1，１_d2と内表面の基材側補強面１ｅ，１ｆ，１ｇにも、後述する箱型の内枠６が立体的に構成されている。勿論、発泡体１０の発泡側補強面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０_d1，１０_d2とその内表面の発泡側補強面１０ｅ，１０ｆ，１０ｇには、基材１の基材側補強面１ａ，１ｂ，１ｃ，１_d1，１_d2と基材側補強面１ｅ，１ｆ，１ｇにも、後述する箱型の内枠６は二次元的構成として形成してもよい。
なお、略箱型の内枠６は、図３に示す基材１の基材側補強面１ａの裏内面側にセンサＳＥＮを接合する０．５〜２ｍｍ厚の円板または正方形のベース板とすることができる。

略箱型の内枠６は、射出成型で形成した箱であり、安定した据え付け位置によりセンサＳＥＮの流入口に案内路５を介して空気圧を導くもので、容積構成体４の容積変化、圧力変化がセンサＳＥＮに正確に伝わるようにしている。内枠６が四角枠の略箱状になっているのは、水平方向及び垂直方向に内枠６が移動しないようにし、外力が加わったときの変化を得やすくしている。内枠６の開口側には、図３に示すように、発泡合成樹脂材料の連続気泡体からなる平板封止板（スポンジ）８が配設されている。内枠６と平板封止板８で形成された空間は、補助空間２０となっている。この補助空間２０は、一時的に容積構成体４の容積変化、圧力変化を吸収させてもよいし、全く独立の空間としてもよい。通常、容積構成体４の圧力は変化するが補助空間２０は大気圧となるように空気流が形成される。
したがって、補助空間２０は容積構成体４に汚れた空気を導入しないので、センサＳＥＮを汚すことがない。なお、四角の箱状になっている内枠６は、金属板または金属を金型加工することもできる。また、内枠６は必ず必要とするものではなく、板状の平板としても良いし、省略してもよい。

即ち、補助空間２０は発泡合成樹脂材料の連続気泡体からなる平板封止板８で形成されているから、容積構成体４から押圧された空気は案内路５を介してセンサＳＥＮの流入口に流れる。このとき、補助空間２０の略空気圧は大気圧を維持する。しかし、このとき、補助空間２０は大気圧と外部圧力の歪を受けているから、原理的には、外気よりも高い圧力となっており、連続気泡体からなる平板封止板８を通して、センサＳＥＮの流入口の空気を漏らすことができる。また、容積構成体４の押圧力を解除すると容積構成体４は不足空気量を案内路５及びセンサＳＥＮを介して外気を導入する。このとき、平板封止板８の全面がフィルタとして機能するから、部分的に外部から塵埃を導入したり、目詰まりしたりすることが極端に少なくなる。
念のため記載するが、平板封止板８から形成された補助空間２０は、発泡合成樹脂材料の連続気泡体からなり、大気圧に等しくなるように形成されている。ここでは、センサＳＥＮは、後述する風量センサを使用している。
圧力センサであっても、空気の流れを検出する市販のマイクロフローセンサ（Ｄ６Ｆ−Ｖ０３Ａ１；オムロン製）でも使用方法は同じである。このときには、容積構成体４から補助空間２０に空気が流れるように構成する必要がある。

ここで使用したセンサＳＥＮは、図示しない補強層によって空気が外気に漏れ難く形成した容積構成体４で圧力を検出している。このセンサＳＥＮは、市販の歪ケージを内蔵するセンサ、ダイヤフラムを介して検出するセンサ、ピエゾ効果素子を使用したセンサ、静電容量型のセンサであれば使用可能である。
本実施の形態で使用したセンサＳＥＮは「ＳＭＣ小形空気圧用圧力センサＰＳＥ４４０Ａ」を使用した。入力の圧力と出力電圧Ｖとの関係は略比例関係で感度の良いものである。なお、センサＳＥＮの出力は電源線２本、出力信号線ＯＵＴ１本の計３本からなり、本実施の形態では、ロボットの危険信号として急停止させる信号、センサＳＥＮの異常信号として使用している。

本実施の形態の発泡体１０は、発泡させた熱可塑性樹脂であり、主な合成樹脂原料は、ポリウレタン(ＰＵＲ)、ポリスチレン(ＰＳ)、ポリオレフィン（主に、ポリエチレン(ＰＥ)やポリプロピレン(ＰＰ)）であり、他にも、フェノール樹脂(ＰＦ)、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)、ユリア樹脂(ＵＦ)、シリコーン(ＳＩ)、ポリイミド(ＰＩ)、メラミン樹脂(ＭＦ)等も発泡化させて用いることができる。しかし、発泡体１０の表面を加熱することにより硬化させることを前提とすると、８０〜２００℃の範囲内の温度で変形する合成樹脂材料の使用が望ましい。また、本発明を実施する場合には、発泡率を問うものではないが、使途によっては弾性を維持するものの、硬く仕上げるために発泡率の制限を受けるものもある。

基材１の内表面の基材側補強面１ｅには、略箱型の内枠６が接着剤で接合して配設されている。この内枠６は、出力が外力に比例する特性のセンサＳＥＮを接合するもので、容積構成体４から空気を導く案内路５の流入口に容積構成体４の圧力を加えている。このとき、容積構成体４の圧力をセンサＳＥＮの案内路５の流入口に導くものであるから、補助空間２０は大気圧であることが望ましい。センサＳＥＮの出力は、リード線Ｌを介して、必要に応じてコネクタ等を介してマイクロプロセッサ６０に入力される。

なお、マイクロプロセッサ６０は、入力にＡ／Ｄ変換機能を有し、直接抵抗Ｒ61を介して圧力の大きさを、その振幅の大きさとして検出している。
また、出力は直接抵抗Ｒ65を介して赤色ＬＥＤ（ＲＬＥＤ）に、直接抵抗Ｒ67を介して黄色ＬＥＤに出力する。赤色ＬＥＤ及び黄色ＬＥＤ（ＹＬＥＤ）はフォトカプラ６２またはフォトカプラ６３を構成していて、抵抗Ｒ68によってセンサ異常出力を、また、抵抗Ｒ69によってセンサ正常出力を出力できる。
但し、本実施の形態では、センサＳＥＮに対して１入力として説明しているが、パラレルに設定した複数回路入力とすることができる。

詳しくは、図１乃至図３において、本実施の形態の基材１は、ロボット等に使用されているプロテクタ、外皮であり、それらの意匠面に空気の漏れを防止する密度の高い発泡側補強面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０_d1，１０_d2及び発泡側補強面１０ｅ，１０ｆ，１０ｇを施した発泡体１０、基材１の開口を閉じる平板封止板８が両面テープ、接着剤等で配設されている。容積構成体４側にはセンサＳＥＮに空気を導く案内路５を設けてあり、容積構成体４によって位置合わせができるようになっている。外力が発泡体１０を変形されると、容積構成体４を介して案内路５がセンサＳＥＮに空気を通過させる。
したがって、「ＭＥＭＳフローセンサ」、「ＭＥＭＳ風量センサ」、「流速センサ」と呼ばれている空気の流れを生じさせる市販のマイクロフローセンサ（Ｄ６Ｆ−Ｖ０３Ａ１；オムロン製）を使用することもできる。原理的には、本発明を実施する場合には、「ＭＥＭＳフローセンサ」、「ＭＥＭＳ風量センサ」、「流速センサ」等と呼ばれている市販のセンサであれば使用可能であるが、本発明者らは、小型化が必要であったことから、Ｄ６Ｆ−Ｖ０３Ａ１（オムロン製）を使用した。なお、リード線Ｌは、センサＳＥＮの電源線２本と、出力信号線ＯＵＴ１本の計３本からなり、この電源及び直接図示しないコンピュータに接続される。

ここで、基材１を被覆する発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を１以上の平面形状に形成してなる発泡体１０は、基材１及び／または発泡体１０から空気が外気に漏れ難くするために、空気の漏れを防止するコーティング膜を塗布して、または薄いフィルムを接合して密封性を出してもよい。
対向する基材１と発泡体１０に形成された所定の容積構成体４を構成している。即ち、容積構成体４は完全な空間で形成することを必要とするものではなく、基材１及び／または発泡体１０が内部に入っていてもよい。センサＳＥＮは発泡体１０によって発泡体１０が面積を変えるとき、その変化を検出するものである。

また、図１乃至図３は、空気が漏れないように、発泡体１０を緻密化することにより、図２の実施の形態に示すように構成することもできる。
図１乃至図３の実施の形態の接触検出装置において、基材１は略コ字状で、その開口側がロボットの本体側になっている。また、基材１は容易に変形しない構造となっている。
その外周に容積構成体４に充填した発泡体１０を有している。発泡体１０が容積構成体４とするために、意匠面から空気の漏れを防止する外側の発泡側補強面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０_d1，１０_d2、内側の発泡側補強面１０ｅ，１０ｆ，１０ｇを形成した発泡体１０が形成されている。

空気導入部３０がバルブ３６で密に閉じているとき、この発泡体１０の外側の発泡側補強面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０_d1，１０_d2に外力を与えると、所定の容積構成体４内の空気が排出される。しかし、その外力を停止すると、容積構成体４内の空気の排出が停止され、そして、外力を開放すると、内の空気が希薄になり、外部から空気が案内路５に導入される。センサＳＥＮを１台のみ使用した場合、平衡が取れているから、圧力損失がないと想定すれば、外力を加えるときから外力が停止になるときの積分値は、外力が停止になってから外力が解放されるまでの積分値と一致する。

具体的には、図１乃至図３の実施の形態のように発泡体１０の外表面から空気が漏れ難くなるように、密度を高くした皮膜として形成することもできる。
図３の実施の形態における接触検出装置において、基材１は略直方体の意匠面側は容易に変形しない構造、即ち、ロボット側になっている。その外周に容積構成体４に格納された発泡体１０を有している。発泡体１０が容積構成体４に収容されると、意匠面から空気の漏れを防止する発泡側補強面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０_d1，１０_d2を形成した発泡体１０が形成されている。また、必要に応じて発泡側補強面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０_d1，１０_d2には、意匠的な塗料の塗膜である化粧層１５を設けてもよい。

この発泡体１０も、コーティング膜またはコーティングフイルム等からなる発泡側補強面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０_d1，１０_d2に外力を与えると、所定の容積構成体４内の空気が排出される。しかし、その外力を解除すると、容積構成体４内の空気の排出が停止され、そして、外力を開放すると、弾性復帰するから、容積構成体４内の空気が希薄になり、外部から空気が案内路５に導入される。センサＳＥＮを１個のみ使用した場合、通常状態では、平衡が取れているから、圧力損失がないと想定すれば、外力を加えるときから外力が停止になるときの積分値は、外力が停止になってから外力が解放されるまでの積分値が一定である。センサＳＥＮを２台以上配設した場合には、全体で平衡が取れているから、圧力損失がないと想定すれば、外力を加えるときから外力がなくなるまでの積分値は、外力が停止になってから外力が解放されるまでの積分値になり両者は一定である。

本実施の形態は、特定の形状に形成された基材１と、基材１を被覆する発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の複数の平面形状に形成してなる発泡体１０と、基材１及び／または発泡体から空気が外気に漏れ難くし、対向する基材１と発泡体１０に形成された所定の容積構成体４と、容積構成体４に加えられた外部からの押圧力の変化を、容積構成体４で形成した物理的変化として検出する風量（リットル／秒）センサＳＥＮとを具備するものである。
特に、容積構成体４は発泡側補強面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０_d1，１０_d2及び発泡側補強面１０ｅ，１０ｆ，１０ｇで囲んでいるので、発泡体１０から空気が外気に漏れ難くなり安定した特性を示す。なお、空気が導入される案内路５は、図２に示す容積構成体４に合わせるように、組み合わせるのが効率的である。

図１乃至図３の実施の形態では、略箱型の内枠６を使用した事例で説明したが、本発明を実施する場合には、発泡体１０の弾性によっては内枠６を省略することができる。但し、
各容積構成体４には、特定の弾性形状に形成してなる発泡体１０が含む空気が漏れ難く形成された容積構成体４とする必要がある。
本発明者らは、容積構成体４の配置を２層以上として積載する構成を創作し、その効果を得ることができた。ここでは、図４及び図５を使用して一般化した２層について説明する。
各容積構成体４_-X1，４_-X2，・・・の間には、所定の距離離れるようにした容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・が形成されており、両者で第１センサユニットＳＵ１を構成している。同様に、第２センサユニットＳＵ２は、容積構成体４_-N1，４_-N2，４_-N3，・・・と容積構成体４_-M1，４_-M2，４_-M3，・・・で構成されている。第１センサユニットＳＵ１と第２センサユニットＳＵ２には、容積構成体内の空気圧または空気流の変化として検出する容積構成体の一端に配設されたセンサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・と、センサＳＥＮ２１，ＳＥＮ２２，・・・，ＳＥＮ２５が配設されていない容積構成体４_-X1，４_-X2，・・・、４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3の他端に配設された空気導入部３０を構成している。

各容積構成体４_-X1，４_-X2，・・・は、発泡体１０を充填しており、内部には各
センサＳＥＮを配設している。即ち、センサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・は、容積構成体４の外部から外力を加えると、容積構成体４内を発泡体１０が空気を移動させ、何れかのセンサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・を当該空気が移動する。即ち、発泡体１０が容積構成体４内の空気を移動させると、その空気は、全てまたは殆ど全ての空気がセンサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・を通過する。故に、センサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・の積分値の和が、外力によって排出された空気量となり、外力を解除することにより、センサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・の積分値の和が、補充された空気量の和となる。

また、容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・は、各容積構成体４_-X1，４_-X2，４_-X3，・・・の配置を決定するもので、例えば、上下の第１センサユニットＳＵ１と第２センサユニットＳＵ２の間に不織布を挟んで、センサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，ＳＥＮ１３の空気の出入りを自在とする隙間を形成しているＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・。この容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・の間隔は、所定の距離離れるようにした容積構成体４_-X1，４_-X2，４_-X3，・・・の間に形成し、容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・と、各容積構成体４_-X1，４_-X2，４_-X3，・・・とを対応させるものである。本実施の形態では、容積構成体４_-X1，４_-X2，４_-X3，・・・と容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・を同一材料で形成しているが、全く別な材料で形成してもよい。また、上下の第１センサユニットＳＵ１と第２センサユニットＳＵ２の間に配設した不織布は、必ずしも必要とするものではない。例えば、センサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・を容積構成体４の端部に配設することにより、上下の第１センサユニットＳＵ１と第２センサユニットＳＵ２の密着性による問題は生じない。

このように、図４の実施の形態では、各容積構成体４_-X1，４_-X2，・・・の間で所定の距離離れるようにした容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・が形成され、両者で下平面に配置する第１センサユニットＳＵ１を構成している。また、容積構成体４_-N1，４_-N2，４_-N3，・・・と容積構成体４_-M1，４_-M2，・・・で上面に配置する第２センサユニットＳＵ２が構成されている。容積構成体４_-X1，４_-X2，４_-X3，・・・は、端部を接着によって形成され、楕円柱の発泡体１０がそこに挿入されている。発泡体１０は必ずしも楕円柱形状を必要とするものではなく、直方体のものでもよい。容積構成体４_-X1，４_-X2，４_-X3，・・・は、センサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・またはセンサＳＥＮ２１，ＳＥＮ２２，ＳＥＮ２３，・・・が接着剤で接着され、発泡体１０から空気のみ通過するようになっている。

この容積構成体４_-X1，４_-X2，４_-X3，・・・と容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・は、容積構成体４_-X1，４_-X2，４_-X3，・・・の幅に対して、容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・を、１／２倍と狭くしている。
また、図４及び図５の実施の形態では、各容積構成体４_-X1，４_-X2，・・・の間で所定の距離離れるようにした容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・が形成され、両者で第１センサユニットＳＵ１を構成している。また、容積構成体４_-N1，４_-N2，４_-N3，・・・と容積構成体４_-M1，４_-M2，・・・で第２センサユニットＳＵ２が構成されている。

容積構成体４_-X1，４_-X2，・・・と容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・は、容積構成体４_-X1，４_-X2，・・・の幅に対して、容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・を、２倍と広くしている。即ち、容積構成体４_-X1，４_-X2，・・・を１倍とすると、容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3,・・・の幅比が１／３〜３倍とすることができる。
ここで、容積構成体４_-X1，４_-X2，・・・を１、容積構成体４_-Y1，４_-Y2，４_-Y3，・・・の幅比が１のとき、そのベクトル方向が相違している可能性があるものの外力を検出することができた。

そこで、図５に示すように、空気導入部３０を２枚のフランジ部３１Ａとフランジ部３１Ｂで１枚の容積構成体４_-X1，４_-X2，・・・または３枚の容積構成体４_-M1，４_-M2，・・・等を挟み、そして、接着剤で接合したものである。この中空路３３（図示しない）は、空気導入部３０の長さ方向及びフランジ部３１Ａとフランジ部３１Ｂを貫通する挿通孔が設けられ、抜け止め防止部３４に装着されたビニール管３５ａによって形成されている。
このビニール管３５ａと接続された空気導入部３０は、フランジ部３１Ａ及びとフランジ部３１Ｂ、中空路３３及び抜け止め防止部３４で構成されている。

次に、本実施の形態の接触検出装置の電気的制御についての具体的事例を説明する。
例えば、図６乃至図８において、本発明の実施の形態における接触検出装置を取り付けたロボットは、内部に汎用のハードウェア及びソフトウェアを搭載している。また、図９乃至図１１の要部斜視図でロボットの胸部４１及び肩部４２の外観を示している。図９に示すコーナ（角）４５は、二次元的または三次元的に空間を形成し、そこに、センサＳＥＮから離れて配置したマイクロプロセッサ６０を取り付けてもよい。また、必要に応じてそこに電池を配設してもよい。平板封止板８（図示しない）の上に可撓性のフィルムを接合させて、基材１（ロボット外装）とそれを被覆する発泡体１０を構成している。

本実施の形態では、センサＳＥＮはソリッドタイプの板に孔を設けた板状体４６に接着させている。特に、本実施の形態のロボットは、胸部４１の内側に、図示しない連続気泡体の発泡合成樹脂材料板で体積を確保し、基材１（ロボット）を被覆する発泡体１０との間に容積構成体４を形成し、更に、容積構成体４を閉じる空気を通過させない、かつ、センサＳＥＮのみに圧力が加わるようにしている。結果的に、基材１（ロボット）が金属であるから、センサＳＥＮが固定される。なお、リード線止４９は、リード線Ｌの配線用止めである。

センサＳＥＮ１，ＳＥＮ２，・・・と容積構成体４内の発泡体１０は、その発泡体１０の空気がセンサＳＥＮ１，ＳＥＮ２，・・・を介して出入りするように必要な弾性を有している。図示では、長さ方向の垂直断面が楕円形の発泡体１０を挿入しているが、本発明を実施する場合には、長さ方向の垂直断面が長方形のものであってもよい。
特に、発泡体１０を直方体としていない形状のものは、発泡体１０の変形が自在であり３次元的に特性を良くすることができる。

本実施の形態の接触検出装置のロボット異常検出は、センサＳＥＮの出力が所定の振幅に到達したとき、ロボットの接触検出によるシステムの異常として検出する。
また、センサＳＥＮ自体またはセンサ構成体の異常は、センサＳＥＮ出力を０．１秒単位にサンプリングし、そのサンプリングのパターンがセンサ自体の異常か、フィルタの目詰まりか、センサの誤動作か、予測していたパターンであるか否かを判断するものであり、端的には、サンプリングのパターンとして好ましいパターンを選択し、それ以外を異常として検出するものである。
ここで、ロボットの胸部４１外側のコーナを押圧すると、コーナのみが指と接触しており、そこが窪むように見受けられるが、この窪みによる歪が、容積構成体４を形成した機械的強度の弱い部分に集中し、容積構成体４が体積変化を生じ、それをセンサＳＥＮで検出することができる。

結果的には、ロボットの胸部４１に付与する外力が検出できる。本実施の形態のロボットには、肩部４２の接触を検出していないが、全体に設けなくても、一部にストレス（歪）が入ると、動作することが確認された。
したがって、基材１及び発泡体１０との間の片側または両側に、基材１及び発泡体１０から空気が外気に漏れ難い容積構成体４を形成し、センサＳＥＮの出力によって容積構成体４にどれだけの外力が加わったかを判断することにより、基材１及び発泡体１０の何れかに押圧力が加わり、容積構成体４の体積が変化した要因の存在を把握し、基材１及び発泡体１０との間の片側または両側に人体等が接触したことを判断するものである。

特定の本実施の形態における形成された基材１は、１枚の発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料、または複数枚を積層接着した発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料としたものである。または、本実施の形態のように、ロボットの一部とすることができる。
したがって、基材１と発泡体１０が同じ特性の材料とすることができるので、対向する基材１と発泡体１０が同一材料となり軽量化及び加工が容易となる。また、伸縮が自在でない、即ち、伸縮しないシートを使用することもでき、これによって、基材１の用途を広げることができる。

次に、センサＳＥＮは、流入口に空気の圧力を導入するものである。したがって、図１に示す案内路５を介して流入口に空気を通し、その体積変化をマイクロプロセッサ６０のセンサＳＥＮの異常振幅検出部分によって振幅が所定の閾値Ｖｔ以上であるか否かを検出する。即ち、異常振幅検出部によって所定の閾値Ｖｔ以上の振幅が検出されると、その振幅のピーク値の検出を停止する。なお、閾値Ｖｔ以上の振幅検出部の出力は、ロボット装置全体の停止信号となる。
マイクロプロセッサ６０のセンサＳＥＮの入力は、振幅が所定の閾値よりも大のとき、ロボットのシステムの異常と判断する。赤ＬＥＤ６２はセンサＳＥＮを含む何らかの異常を『センサ異常』の出力でシステムの異常と点灯表示する。黄ＬＥＤ６３はセンサＳＥＮの異常がないとき、『センサ異常』と点灯表示する。
即ち、マイクロプロセッサ６０のセンサＳＥＮの振幅検出部によって所定の閾値Ｖｔ以上の振幅が検出されると、『センサ検出異常』と判断する。

次に、「センサテスト」ルーチンについて、図７に示すフローチャートで具体的に説明する
この「センサテスト」ルーチンは、電源投入時または１千〜１万回に１回のタイミングで、図７に示すフローチャートを実行する。
まず、ステップＳ１で初期設定を行い、ステップＳ２で空気導入部３０のバルブ３６が密閉状態から全開状態とする。ステップＳ３でエアーポンプからなる空気圧供給器３９を動作させ、そして、ステップＳ２乃至ステップＳ４のルーチンを繰返して実施し、例えば、ステップＳ４では５秒以上動作の継続を判断する。ステップＳ４で５秒以上動作の継続を判断すると、ステップＳ５で所定の圧力以上であるか否かを判断する。所定の圧力以上にないとき、ステップＳ６でセンサ自体の検出異常であるか、または空気が外気に漏れ難い容積構成体４の漏れ、または容積構成体４の一部の亀裂として『センサ検出異常（１）』としてステップＳ６で本実施の形態の接触検出装置の異常停止を行う。

また、ステップＳ５で所定の圧力以上と認識したとき、ステップＳ７でバルブ３６を全閉とし、ステップＳ８で例えば、０．１秒間隔のセンサの空気圧力または流速をメモリに書き込み、次に、ステップＳ８で１秒間の空気圧力または流速をパターン化するため、例えば、０．１秒間隔でメモリに空気圧力または流速を格納し、そのパターン化を行う。ステップＳ８でパターン化した空気圧力または流速が異常を示すものであるか否かをステップＳ９で判断する。即ち、センサ自体の検出異常であるか、または空気が外気に漏れ難い容積構成体４の漏れ、または容積構成体４の一部の亀裂として『センサ検出異常（２）』として、ステップＳ１０で本実施の形態の接触検出装置の異常停止を行う。
ステップＳ８で０．１秒間隔のセンサの空気圧力または流速をメモリに書き込み、１秒間の空気圧力または流速をパターン化して、ステップＳ９でパターン化した空気圧力または流速が異常でないと判断されるとき、ステップＳ１１で容積構成体４の空気圧が外気圧と同じになる時間、例えば、数秒、３０秒、１分間等の経過を待ってこのルーチンを終了する。

「センサテスト」ルーチンで、所定の閾値Ｖｔ以上の振幅が検出されないとき、メインプログラムの実行となる。まず、ステップＳ２１で異常振幅を検出し、異常振幅を検出したとき、ステップＳ２４で赤色ＬＥＤを点灯させ、ステップＳ２５でセンサ異常出力を検出し、フォトカプラを介して本実施の形態の接触検出装置の異常停止を行う。
また、ステップＳ２１で異常振幅を検出し、異常振幅を検出しなかったとき、ステップＳ２２で黄色ＬＥＤを点灯させ、ステップＳ２３で運転を出力し、フォトカプラを介して本実施の形態の接触検出装置の異常停止を行う。

このように、図４及び図５に示す本実施の形態の接触検出装置の第１センサユニットＳＵ１は、発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の間隔毎に弾性形状に形成してなる第１の発泡体１０、第１の発泡体１０が含む空気が漏れ難く形成された第１の容積構成体４、第１の容積構成体４に加えられた外力の変化を第１の容積構成体４で形成した物理的変化量として検出する第１の容積構成体４に連通させた第１のセンサＳＥＮから構成されている。
また、第２センサユニットＳＵ２は、発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の間隔毎に弾性形状に形成し、第１センサユニットＳＵ１の第１の発泡体４に並行する第２の発泡体４、第２の発泡体１０が含む空気が漏れ難く、かつ、第１の容積構成体４の垂直方向に並行して所定の間隔毎に離れ、隣接して形成された第２の容積構成体４、第２の容積構成体４に加えられた外力の変化を、第２の容積構成体４で形成した物理的変化量として検出する第２のセンサＳＥＮからなる。
本実施の形態の接触検出装置は、第１センサユニットＳＵ１、第２センサユニットＳＵ２から構成されるものである。

したがって、本実施の形態の接触検出装置は、発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の間隔毎に弾性形状に形成してなる第１の発泡体１０、第１の発泡体１０が含む空気が漏れ難く形成された第１の容積構成体４、第１の容積構成体４に加えられた外力の変化を第１の容積構成体４で形成した物理的変化量として検出する第１の容積構成体４に連通させた第１のセンサＳＥＮからなる第１センサユニットＳＵ１と、発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の間隔毎に弾性形状に形成し、第１センサユニットＳＵ１の第１の発泡体１０に並行する第２の発泡体１０、第２の発泡体１０が含む空気が漏れ難く、かつ、第１の容積構成体１０の垂直方向に並行して離れ、隣接して形成された第２の容積構成体４、第２の容積構成体４に加えられた外力の変化を、第２の容積構成体４で形成した物理的変化量として検出する第２のセンサＳＥＮからなる第２センサユニットＳＵ２からなるものである。

したがって、平面配置した第１センサユニットＳＵ１と特定の間隔毎に弾性形状に形成してなる第２センサユニットＳＵ２の容積構成体４が、交互に配置できるから、第１センサユニットＳＵ１と第２センサユニットＳＵ２の属性が近似し、第１センサユニットＳＵ１と第２センサユニットＳＵ２との属性を単一化できる。容積構成体４の体積が大きくなっても、スポット暖房・冷房に近いとか、その風当たりがあるとか、悪いとかの環境条件によってセンサの出力が変化することがない。

故に、１個の容積構成体４に２個のセンサＳＥＮを配設する場合であっても、比較的広範に２個のセンサＳＥＮを配置でき、また、２個以上のセンサＳＥＮを配置することもできる。
何れにしても、本実施の形態では、容積構成体４の容積の増加と減少は限られた空間の容積を変化させているものであるから、センサＳＥＮで得られる容積の増加量と減少量は結果的に等しくなる。よって、容積構成体４の容積の均一化が容易であり、センサＳＥＮの特性が均一化可能であり、ロボット等の接触検出装置というシステムの正常・異常と、そのセンサ自体の正常・異常を判別できる。

第１センサユニットＳＵ１の第１の容積構成体４と第１センサユニットＳＵ１の第２の容積構成体４との間、即ち、第１センサユニットＳＵ１と第２センサユニットＳＵ２の特定の間隔毎に弾性形状に位相ずれを生じさせて、第１センサユニットＳＵ１の第１の容積構成体４と容積構成体４との間に、第２センサユニットＳＵ２の前記第２の容積構成体４を嵌め込めば、平面的のみでなく、立体的にも安定した配置が選択できる。
したがって、容積構成体４の容積の均一化が容易であり、センサＳＥＮの特性が均一化可能であり、ロボット等のシステムの正常・異常と、センサ自体の正常・異常を判別できる。

本実施の形態の接触検出装置は、第１センサユニットＳＵ１の第１の容積構成体４と第２センサユニットＳＵ２の第２の容積構成体４との間に、第１センサユニットＳＵ１と第２センサユニットＳＵ２との間に積載する容積構成体４を設けたものである。
第１センサユニットＳＵ１の第１の容積構成体４と第２センサユニットＳＵ２の第２の容積構成体４との間、即ち、第１センサユニットＳＵ１と第２センサユニットＳＵ２の特定の間隔毎に弾性形状に位相ずれを生じさせて、第１センサユニットＳＵ１の第１の容積構成体４と容積構成体４との間に、第２センサユニットＳＵ２の第２の容積構成体４を嵌め込めば、平面的のみでなく、立体的にも安定した配置が選択できる。
したがって、容積構成体４の容積の均一化が容易であり、センサＳＥＮの特性が均一化可能であり、ロボット等のシステムの正常・異常と、センサ自体の正常・異常を判別できる。

本実施の形態の接触検出装置は、発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の弾性形状に形成してなる発泡体１０と、その発泡体１０が含む空気が漏れ難く形成された容積構成体４と、その容積構成体４に加えられた外力の変化を容積構成体４内の空気圧または空気流の変化として検出する容積構成体４の一端に配設されたセンサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・またはセンサＳＥＮ２１，ＳＥＮ２２，ＳＥＮ２３，・・・と、センサＳＥＮ１１，ＳＥＮ１２，・・・またはセンサＳＥＮ２１，ＳＥＮ２２，ＳＥＮ２３，・・・が配設されていない容積構成体４の他端に配設された空気導入部３０と、空気導入部３０に対して空気の供給と遮断が自在なバルブ３６と、空気導入部３０に接続され、容積構成体４に圧縮空気を供給する空気圧供給器３９と、空気圧供給器３９で供給する空気を浄化処理するフィルタ３７ａ，３７ｂとを具備し、基材１及び／または発泡体１０に形成された所定の容積構成体４は、容積構成体４を略均一な体積としてセンサＳＥＮを割り当てて異常を判断するものである。
したがって、基材１及び／または発泡体１０に形成された所定の容積構成体４は、容積構成体４を略均一な体積としてセンサＳＥＮを割り当てて異常を判断するものであるから、各容積構成体４が均一な体積であるから、各異常出力として得られるセンサ出力は略均一となる。故に、固定抵抗またはＩＣ回路によって均一なものを製造することができる。

このように、基材１及び／または発泡体１０から物理的変化量として、漏れ難くした容積構成体４内の物理的変量を検出するものであるから、広範な範囲に加えられた圧力を検出することができ、二次元的な平面的構成であっても、三次元的な立体的構成であっても施工でき、外部から所定の圧力を検出できる。
また、容積構成体４の物理的変化として検出するセンサＳＥＮは、容積構成体４に加えられた外力を、容積構成体４の物理的変化量としてセンサＳＥＮで検出し、通常の容積構成体４に加えられた接触圧等として検出する。
即ち、本願発明の容積構成体４の物理的変化量を検出するセンサＳＥＮが、略均一な容積構成体４に取り付けられているので、その物理的変化量の検出に向けて、センサ自体の正常・異常を判別でき、殊に、起動時に対して、何時発生するか分からない接触直前のタイミングにセンサ異常が発生していないかを判別できる。

本実施の形態では、フィルタ３７ａ，３７ｂを２枚としているが、本発明を実施する場合には、フィルタ３７ａまたはフィルタ３７ｂを１枚とすることもできる。特に、フィルタ３７ａまたはフィルタ３７ｂを１枚としたものでは、フィルタの目の細かいものが１枚となる。
また、本実施の形態のビニール管３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、ソリッドのビニール管からなり、可撓性に富む架橋ポリエチレン管、フッ素樹脂チューブ、シリコーンチューブ等からなり、抜け止め防止部３４に対して容易にビニール管３５ａが離脱しないようになっている。
そして、前記センサ及び前記容積構成体は、何れもセンサ異常として信号が出力される可能性の高いものを呼んでいる。しかし、基材１または発泡体１０と特定できないし、基材１及び発泡体１０とも特定できない。このような空気圧の漏れ等がある場合も存在するから、前記センサ及び前記容積構成体の異常はセンサ構成体の異常となる。
センサ自体の問題であるか否かを特定できないものは、検出される異常の可能性があることから、それらをまとめて、センサ構成体と呼ぶこととする。

本発明を実施する場合には、まず、バルブ３６を全開状態とし、容積構成体４を介して空気圧供給器３９から空気圧を供給する。容積構成体４に継続的に所定の圧力が維持できないとき、前記センサの異常または前記容積構成体４の亀裂等により、前記容積構成体４からの空気圧の漏れ等により、空気圧が低下したとして『センサ検出異常』を出力する。また、一度に空気圧が低下しなかった時でも、１０回程度の事例で説明したが、現実の電子処理では１０〜１０００回程度のサンプリングを行い、そのパターン認識により、前記センサと前記容積構成体４が正常であるか否かを判断する。ここでは、前記センサと前記容積構成体の挙動から、前記センサＳＥＮと容積構成体４の異常を『センサ検出異常』とするものである。

常にメインルーチンは、ステップＳ２１で異常振幅検出を行い、その振幅値が大きいと、赤ＬＥＤを点灯し、フォトカプラ６２を介してセンサ異常として運転出力を停止する。ステップＳ２１で異常振幅検出を行い、その振幅値が小さいと、黄ＬＥＤを点灯し、フォトカプラ６３を介してセンサ異常がないとして運転出力を許容する。
このとき、本実施の形態のビニール管３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、ソリッドのビニール管からなり、可撓性に富むから、バルブ３６で密閉状態となったとき、前記センサと容積構成体４の異常を検出できる。

本発明を実施する場合には、寿命試験等で機械的振動を付与しても、センサＳＥＮが発泡体１０で保持され、または、内枠６を介して保持され、かつ、センサＳＥＮも軽量であるから、発泡体１０との振動時の位相遅れが少なく、センサＳＥＮ及び本実施の形態の接触検出装置の負担は少なくなっている。
特に、ソリッドのビニール管３５ａ，３５ｂ，３５ｃを配設した場合でも、バルブ３６が密閉状態になると、空気導入部３０との間で振動が遮断され、特に、バルブ３６の密閉状態では振動が生じないものであるから、ビニール管３５ａ，３５ｂ，３５ｃによるストレスも無視できる程度に少ない。

本実施の形態の接触検出装置の空気圧供給器３９は、バルブ３６の密閉状態で連通状態をオフとするものであるが、所定の定量値を空気流としてセンサＳＥＮに流し、センサＳＥＮの出力が所定の範囲内で正常と判断し、それを脱すると異常と判断する構成とすることもできる。
このとき、空気導入部３０から空気圧供給器３９の間には、ビニール管３５ａ，３５ｂ，３５ｃが配設されるが、当該ビニール管３５ａ，３５ｂ，３５ｃが密閉状態で衝撃吸収機能を持つことから、ビニール管３５ａ，３５ｂ，３５ｃの負担が殆どない。

ＳＥＮ センサ
１ 基材
１ａ，１ｂ，１ｃ，１_d1，１_d2、１ｅ，１ｆ，１ｇ 基材側補強面
４ 容積構成体
６ 内枠
１０ 発泡体
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０_d1，１０_d2、１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ 発泡側補強面
３０ 空気導入部
３１ フランジ部
３２ 筒部
３４ 抜け止め防止部
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ ビニール管
３６ バルブ
３７ａ，３７ｂ フィルタ
３９ 空気圧供給器
６０ マイクロプロセッサ

Claims (1)

1. 発泡合成樹脂材料または発泡ゴム材料を特定の弾性形状に形成してなる発泡体と、
   前記発泡体が含む空気が漏れ難く形成された容積構成体と、
   前記容積構成体に加えられた外力の変化を前記容積構成体内の空気圧または空気流の変 化として検出する前記容積構成体の一端に配設されたセンサと、
   前記センサが配設されていない前記容積構成体の他端に配設された空気導入部と、
   前記空気導入部に対して空気の供給と遮断が自在なバルブと、
   前記空気導入部に接続され、前記容積構成体に圧縮空気を供給する空気圧供給器と、
   前記空気圧供給器で供給する空気を浄化処理するフィルタと
   を具備することを特徴とする接触検出装置。

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