JP2022035826A - 触覚センシングシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】コントローラに対してロボットの制御に有益な触覚情報を効率よく提供する。【解決手段】触覚センシングシステム１において、触覚センサ１０のセンサ部１８は、ロボット１０２の把持部１１４に設けられ、第二電極に対向する複数の第一電極のそれぞれに対応する複数の信号を出力する。出力部１２は、複数の信号の全部又は一部に基づいてセンサ部１８のワークＷとの接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値を算出し、圧力分布のデータを出力する。また、出力部１２は、複数の信号の全部又は一部に基づいて接触面２８全体について１つの集約せん断力値を算出し、集約せん断力値のデータを出力する。【選択図】図１

Description

本願の開示する技術は、触覚センシングシステムに関する。
対象物と接触する触覚センサを備える触覚センシングシステムとしては、例えば、以下の技術が知られている。
すなわち、特許文献１には、対象物と接触する接触面の圧力分布及びせん断力分布に応じた信号を出力可能な触覚センサと、触覚センサから出力された信号が入力されるマイクロコントローラと備えるタッチパッド装置が開示されている。
また、特許文献２には、対象物と接触する接触面の圧力分布及びせん断力分布に応じた信号を出力可能な触覚センサと、この触覚センサと接続される外部電源とを備える触覚検出技術が開示されている。
特許第６２８０５７９号公報 特開第６４８８４１４号公報
特許文献１には、触覚センサで検出された圧力分布及びせん断力分布の具体的な用途について記載されていない。
特許文献２には、上述の触覚検出技術が人間生活をサポートすることのできる個人用便宜ロボットに適用され得ることが記載されているが、ワークを把持する一対の把持部を有するロボットに関する事項は記載されていない。
ワークを把持する一対の把持部を有するロボットを高精度に制御するためには、このロボットを制御するコントローラに対して、ロボットの制御に有益な触覚情報を効率よく提供することが要求される。
本願の開示する技術は、一つの側面として、一対の把持部を有するロボットを制御するコントローラに対して、ロボットの制御に有益な触覚情報を効率よく提供できる触覚センシングシステムを得ることを目的とする。
上記目的を達成するために、本願の開示する技術の一観点によれば、ロボットに設けられた一対の把持部における互いの対向面にそれぞれ設けられ、前記一対の把持部によって把持されたワークと接触する一対の触覚センサと、前記一対の触覚センサと電気的に接続された出力部と、を備え、各前記触覚センサは、前記ワークとの接触面を有すると共に、弾力層と、前記弾力層を挟んだ両側に位置する第一電極層及び第二電極層とが前記接触面の法線方向に積層された積層構造を有する静電容量方式のセンサ部を備え、前記第一電極層は、複数の第一電極を有し、前記第二電極層は、１又は複数の第二電極を有し、前記複数の第一電極のうちの２以上は、前記法線方向に見て前記第二電極と部分的に重なる部分重畳電極であり、前記センサ部は、前記複数の第一電極のそれぞれに対応する複数の信号を出力し、前記出力部は、前記複数の信号の全部又は一部に基づいて前記接触面内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値を算出すると共に、前記複数の信号のうち前記複数の部分重畳電極のそれぞれに対応する複数の部分重複電極信号の全部又は一部に基づいて前記接触面全体について１つの集約せん断力値を算出し、前記複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値を表す圧力分布のデータ及び前記集約せん断力値のデータを出力する、触覚センシングシステムが提供される。
本願の開示する技術の一観点に係る触覚センシングシステムによれば、一対の把持部を有するロボットを制御するコントローラに対して、ロボットの制御に有益な触覚情報を効率よく提供できる。
ロボットシステムの一例を示す斜視図である。 図１の一対の触覚センサの一例を示す斜視図である。 第一実施形態に係る触覚センサの縦断面図である。 図３の基板の平面図である。 図３の第二電極層の平面図である。 図３の複数の第二電極と弾力層と基板とを重ねた状態を示す平面図である。 図３の基板の底面図である。 図３の触覚センサの製造方法の一例を説明する図である。 図１の一対の把持部でワークを把持した状態の第一例を示す図である。 図１の一対の把持部でワークを把持した状態の第二例を示す図である。 図３の触覚センサの接触面に作用するせん断力及びモーメントの一例を説明する図である。 図３の触覚センサにおけるモーメント長の一例を説明する図である。 図３の触覚センサにおける変位Δｘと変位Δｙの一例を説明する平面図である。 図３の触覚センサにおける変位Δｘと変位Δｚの一例を説明する図である。 図３の触覚センサにおける変位Δｙと変位Δｚの一例を説明する図である。 図１の触覚センサ、出力部及びコントローラのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図１６の出力部における複数のモードの一例を説明する図である。 図１６の出力部における圧力分布のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１６の出力部における把持位置のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１６の出力部における把持力Ｆｚ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１６の出力部における集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１６の出力部における集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１６の出力部におけるモーメントＭｘ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１６の出力部におけるモーメントＭｙ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１６の出力部におけるモーメントＭｚ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１の一対の把持部で把持したワークに作用するＸ軸方向の並進力ΔＦｘの一例を説明する平面図である。 図１６の出力部における並進力ΔＦｘ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１の一対の把持部で把持したワークに作用するＹ軸方向の並進力ΔＦｙの一例を説明する平面図である。 図１６の出力部における並進力ΔＦｙ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１６の出力部における回転モーメントＭＲｘ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１６の出力部における回転モーメントＭＲｙ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第二実施形態に係る触覚センサの縦断面図である。 図３２の第二電極層の平面図である。 図３２の第二電極と弾力層と基板とを重ねた状態を示す平面図である。 図３２の触覚センサにおけるモーメント長の一例を説明する図である。 第三実施形態に係る触覚センサの縦断面図である。 図３６の第二電極層の平面図である。 図３６の第二電極と弾力層と基板とを重ねた状態を示す平面図である。 図３６の触覚センサにおけるモーメント長の一例を説明する図である。 第四実施形態に係る触覚センサの縦断面図である。 図４０の第二電極層の平面図である。 図４０の第二電極と弾力層と基板とを重ねた状態を示す平面図である。
以下、添付図面を参照しながら、本願の開示する技術の一実施形態について詳細に説明する。
（ロボットシステム１００の一例）
はじめに、ロボットシステム１００の一例の概略を説明する。
図１は、ロボットシステム１００の一例を示す斜視図である。ロボットシステム１００は、ロボット１０２と、コントローラ１０４とを備える。ロボット１０２は、例えば、多関節ロボットであり、ロボットアーム１０６と、ロボットハンド１０８とを備える。ロボットアーム１０６は、複数の関節部１１０を備える。ロボットハンド１０８は、ロボットアーム１０６の先端部に設けられている。ロボットハンド１０８は、手首関節部１１２を介してロボットアーム１０６の先端部に接続されている。
ロボットハンド１０８には、一対の把持部１１４が設けられている。一対の把持部１１４は、互いに対向して配置されている。この一対の把持部１１４は、図示しない駆動部の駆動によって、互いに対向する方向に接離する。一対の把持部１１４の間にワークＷが配置された状態で、一対の把持部１１４が互いに接近する方向に移動すると、一対の把持部１１４でワークＷが把持される。
コントローラ１０４は、ロボット１０２を制御するものであり、ロボット１０２と電気的に接続されている。図１では、一例として、コントローラ１０４が有線によりロボット１０２と接続されているが、コントローラ１０４が無線によりロボット１０２と接続されてもよい。
（触覚センシングシステム１の一例）
続いて、触覚センシングシステム１の一例の概略を説明する。
ロボットシステム１００には、触覚センシングシステム１が搭載されている。触覚センシングシステム１は、一対の触覚センサ１０と、出力部１２とを備える。一対の触覚センサ１０は、一対の把持部１１４における互いの対向面１１４Ａにそれぞれ設けられている。一対の触覚センサ１０は、一対の把持部１１４でワークＷが把持された状態においてワークＷと接触する位置、すなわち、一例として、一対の把持部１１４の先端部の互いに対向する部分に設けられている。
出力部１２は、一対の触覚センサ１０と電気的に接続されている。出力部１２は、有線により一対の触覚センサ１０と接続されてもよく、無線により一対の触覚センサ１０と接続されてもよい。この出力部１２は、後に詳述する通り、一対の触覚センサ１０から出力されたデータに基づいて各種処理を行い、この処理の結果に基づくデータをコントローラ１０４に出力する機能を有する。出力部１２は、一例として、手首関節部１１２に設けられている。
図２は、図１の一対の触覚センサ１０の一例を示す斜視図である。一対の触覚センサ１０は、一例として、互いに対向する方向に面対称である。Ｘ軸方向は、一対の触覚センサ１０が対向する方向と直交する第一方向に相当し、Ｙ軸方向は、一対の触覚センサ１０が対向する方向と直交する第二方向に相当し、Ｚ軸方向は、一対の触覚センサ１０が対向する方向に相当する。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向と直交している。一例として、Ｘ軸方向は、触覚センサ１０の縦方向に相当し、Ｙ軸方向は、触覚センサ１０の横方向に相当する。
触覚センサ１０は、支持プレート１４と、基板１６と、センサ部１８とを備える。支持プレート１４は、上述の把持部１１４（図１参照）と別体に構成されており、把持部１１４に固定される。支持プレート１４は、把持部１１４と一体に構成されていてもよい。基板１６は、支持プレート１４に固定されており、センサ部１８は、基板１６上に設けられている。センサ部１８の詳細については、後に詳述する。
続いて、触覚センシングシステム１の第一乃至第四実施形態を説明する。
［第一実施形態］
はじめに、第一実施形態を説明する。
（触覚センサ１０の構成）
図３は、第一実施形態に係る触覚センサ１０の縦断面図である。第一実施形態に係る触覚センサ１０は、センサ部１８と、基板１６とを備える。
センサ部１８は、静電容量方式である。このセンサ部１８は、より具体的には、自己容量方式であり、複数の層が積層された積層構造を有する。すなわち、センサ部１８は、複数の層として、絶縁層２０と、弾力層２２と、第一電極層２４と、第二電極層２６とを有する。第一電極層２４及び第二電極層２６は、弾力層２２を挟んだ両側に位置する。
絶縁層２０は、第二電極層２６に対する弾力層２２と反対側に位置する。絶縁層２０は、センサ部１８の表層部を形成している。この絶縁層２０の表面は、ワークＷ（図１参照）との接触面２８として形成されている。なお、絶縁層２０は省略されてもよい。絶縁層２０が省略された場合には、第二電極層２６や第二電極層２６の上に形成された表層の表面が接触面２８とされる。
弾力層２２は、誘電体である。弾力層２２は、柔軟性及び弾力性を有している。この弾力層２２は、例えば、ゲルによって形成される。絶縁層２０、弾力層２２、第一電極層２４及び第二電極層２６は、Ｚ軸方向に積層されている。Ｚ軸方向は、接触面２８の法線方向に相当する。絶縁層２０、弾力層２２、第一電極層２４及び第二電極層２６は、例えば、接着剤等により互いに接着されている。絶縁層２０は、センサ部１８の全体の接着強度を高めるために、第二電極層２６の全面を覆う大きさを有することが好ましい。
第一電極層２４は、複数の第一電極３４を有する。複数の第一電極３４は、基板１６のセンサ部１８側の第一面１６Ａに形成されている。基板１６のセンサ部１８と反対側の第二面１６Ｂには、複数の静電容量検出ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４４が実装されている。複数の第一電極３４と複数の静電容量検出ＩＣ４４とは、基板１６の板厚方向に延びるスルーホールビア４６によって接続されている。
図４は、図３の基板１６の平面図である。基板１６の第一面１６Ａに形成された複数の第一電極３４は、Ｘ－Ｙ平面に沿って行列状に配列されている。つまり、複数の第一電極３４は、Ｘ軸方向を縦方向とし、Ｙ軸方向を横方向として配列されている。Ｘ－Ｙ平面は、上述の接触面２８（図２参照）と平行な面である。
複数の第一電極３４は、互いに独立している。この複数の第一電極３４は、同一の形状である。複数の第一電極３４は、一例として、平面視で正方形に形成されている。平面視とはＺ軸方向に見ることに相当する。複数の第一電極３４は、一例として、Ｘ軸方向に６個ずつ、Ｙ軸方向に６個ずつ配列されている。つまり、複数の第一電極３４の数は３６個である。この複数の第一電極３４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ等間隔に配列されている。
図５は、図３の第二電極層２６の平面図である。第二電極層２６は、単層である複数の第二電極３６によって構成されている。複数の第二電極３６は、例えば、導電ゴムによって形成される。この複数の第二電極３６は、それぞれ平板状に形成されている。複数の第二電極３６は、基板１６のグランドに接続されていてもよく、グランドに対して浮いていてもよい。
複数の第二電極３６は、互いに独立した複数の島部を形成している。この複数の第二電極３６は、Ｘ－Ｙ平面に沿って行列状に配列されている。つまり、複数の第二電極３６は、Ｘ軸方向を縦方向とし、Ｙ軸方向を横方向として配列されている。
複数の第二電極３６は、同一の形状である。複数の第二電極３６は、一例として、それぞれ平面視で正方形に形成されている。複数の第二電極３６の数は、上述の複数の第一電極３４（図４参照）の数よりも少ない。この複数の第二電極３６は、一例として、Ｘ軸方向に３個ずつ、Ｙ軸方向に３個ずつ配列されている。つまり、複数の第二電極３６の数は９個である。この複数の第二電極３６は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ等間隔に配列されている。
図６は、図３の複数の第二電極３６と弾力層２２と基板１６とを重ねた状態を示す平面図である。複数の第二電極３６は、平面視で複数の第一電極３４の全てと重なるように配置されている。複数の第二電極３６のそれぞれは、平面視で複数の第一電極３４のうちＸ軸方向及びＹ軸方向に隣接する４個の第一電極３４のそれぞれと部分的に重なるように形成されている。各第二電極３６は、平面視で４個の第一電極３４の中心部に位置し、この４個の第一電極３４と部分的に重なっている。
このように、第一実施形態では、複数の第一電極３４の全てが複数の第二電極３６と部分的に重なっている。この第一実施形態では、複数の第一電極３４の全てが、「複数の第二電極と部分的に重なる複数の部分重畳電極」の一例に相当し、複数の第一電極３４から出力される複数の信号は、「複数の部分重複電極信号」の一例に相当する。
第一電極３４と第二電極３６との間の静電容量Ｃ［Ｆ］は、次式によって求められる。
Ｃ＝ε×Ａ／ｄ
εは弾力層２２の誘電定数［Ｆｍ－１］であり、Ａは第一電極３４と第二電極３６の平面視で重なり合う面積［ｍ２］であり、ｄはＺ軸方向に沿った第一電極３４と第二電極３６との間の距離［ｍ］である。
このセンサ部１８では、接触面２８に圧力が加わり、各第一電極３４と第二電極３６との間の距離ｄが変化すると、この距離ｄの変化に応じて静電容量Ｃが変化する。また、センサ部１８では、接触面２８にせん断力が加わり、各第一電極３４と第二電極３６の重なり合う面積Ａが変化すると、この面積Ａの変化に応じて静電容量Ｃが変化する。
なお、後に詳述するが、接触面２８に加わる圧力とは、Ｚ軸方向に沿って接触面２８に加わる力に相当する。また、接触面２８に加わるせん断力とは、Ｚ軸方向と直交する方向に沿って接触面２８に加わる力に相当する。Ｚ軸方向と直交する方向には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及び、Ｘ軸方向とＹ軸方向とを組み合わせた方向がある。
複数の第一電極３４は、後述する静電容量検出ＩＣ４４（図３、図７参照）によって駆動され、第二電極３６との間の静電容量Ｃに応じた信号をそれぞれ出力する。つまり、センサ部１８は、複数の第一電極３４のそれぞれに対応する複数の信号を出力する。この複数の信号は、アナログ信号である。
図７は、図３の基板１６の底面図である。複数の静電容量検出ＩＣ４４は、Ｘ－Ｙ平面に沿って行列状に配列されている。つまり、複数の静電容量検出ＩＣ４４は、Ｘ軸方向を縦方向とし、Ｙ軸方向を横方向として配列されている。複数の静電容量検出ＩＣ４４は、同一の構成である。複数の静電容量検出ＩＣ４４は、一例として、Ｘ軸方向に３個ずつ、Ｙ軸方向に３個ずつ配列されている。つまり、複数の静電容量検出ＩＣ４４の数は９個である。
各静電容量検出ＩＣ４４には、この静電容量検出ＩＣと平面視で重なる４個の第一電極３４が接続されている。各静電容量検出ＩＣ４４は、４個の第一電極３４を駆動し、この４個の第一電極３４から出力された信号に応じたデータを出力可能な構成である。
（触覚センサ１０の製造方法）
図８は、図３の触覚センサ１０の製造方法の一例を説明する図である。触覚センサ１０は、例えば、次の要領で製造される。すなわち、複数の第一電極３４がパターンによって第一面１６Ａに形成された基板１６の第二面１６Ｂに複数の静電容量検出ＩＣ４４が実装される。基板１６には、複数のスルーホールビア４６が形成されており、複数の静電容量検出ＩＣ４４は、複数のスルーホールビア４６を介して複数の第一電極３４と接続される。
続いて、複数の第一電極３４を有する第一電極層２４の上に弾力層２２が積層される。また、弾力層２２の上に、複数の第二電極３６（図５参照）によって構成された第二電極層２６が積層され、さらに、この第二電極層２６の上に、絶縁層２０が積層される。絶縁層２０、弾力層２２、第一電極層２４及び第二電極層２６は、例えば、接着剤等により互いに接着される。以上の要領で、触覚センサ１０は製造される。
（圧力分布）
図９は、図１の一対の把持部１１４でワークＷを把持した状態の第一例を示す図である。ワークＷは、一例として、円柱又は球体である。円柱又は球体であるワークＷを一対の把持部１１４で把持した場合、接触面２８内には、ワークＷと接触して圧力が高い位置と、ワークＷと接触せずに圧力が加わらない位置とが生じる。すなわち、接触面２８の圧力分布は不均一となる。
図１０は、図１の一対の把持部１１４でワークＷを把持した状態の第二例を示す図である。ワークＷは、一例として、四角柱又は直方体である。このワークＷの表面は、接触面２８よりも大きい。このような四角柱又は直方体であるワークＷを一対の把持部１１４で把持した場合、接触面２８には、均等に圧力が加わる。すなわち、接触面２８の圧力分布は均一となる。
（把持力Ｆｚ及び垂直荷重Ｆｚ’）
図９、図１０に示されるように、一対の把持部１１４でワークＷを把持した場合には、一対の把持部１１４の把持力Ｆｚと反対方向に把持力Ｆｚの反力である垂直荷重Ｆｚ’が接触面２８に作用する。把持力Ｆｚ及び垂直荷重Ｆｚ’は、Ｚ軸方向に沿った力である。
（せん断力Ｆｘ、Ｆｙ及びモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）
図１１は、図３の触覚センサ１０の接触面２８に作用するせん断力Ｆｘ、Ｆｙ及びモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚの一例を説明する図である。触覚センサ１０の接触面２８には、図示しないワークに力が作用することに伴って、せん断力Ｆｘ、Ｆｙ及びモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚが作用する場合がある。せん断力Ｆｘは、Ｘ軸方向に沿った力であり、せん断力Ｆｙは、Ｙ軸方向に沿った力である。また、モーメントＭｘは、Ｘ軸方向周りのモーメントであり、モーメントＭｙは、Ｙ軸方向周りのモーメントであり、モーメントＭｚは、Ｚ軸方向周りのモーメントである。
図１２は、図３の触覚センサ１０におけるモーメント長ｄｘ、ｄｙの一例を説明する図である。なお、図１２では、複数の第二電極３６に対して識別番号１～９が示されている。複数の第二電極３６を識別する場合には、複数の第二電極３６のそれぞれを、第二電極３６－１～９と称する。
図１２に示されるモーメント長ｄｘは、Ｘ軸方向周りのモーメントＭｘ（図１１参照）を算出する際に用いられる長さである。モーメント長ｄｘは、一例として、接触面２８の中心からＹ軸方向に離れた位置にある第二電極３６－３の中心と接触面２８の中心との間のＹ軸方向に沿った距離に相当する。
図１２に示されるモーメント長ｄｙは、Ｙ軸方向周りのモーメントＭｙ（図１１参照）を算出する際に用いられる長さである。モーメント長ｄｙは、一例として、接触面２８の中心からＸ軸方向に離れた位置にある第二電極３６－１の中心と接触面２８の中心との間のＸ軸方向に沿った距離に相当する。
（変位Δｘ、Δｙ、Δｚの説明）
図１３は、図３の触覚センサ１０における変位Δｘと変位Δｙの一例を説明する平面図である。なお、図１３では、複数の第一電極３４のそれぞれと第二電極３６との間の静電容量Ｃ００～Ｃ５５が複数の第一電極３４のそれぞれに対応して示されている。
図１４は、図３の触覚センサ１０における変位Δｘと変位Δｚの一例を説明する図である。図１４には、（Ａ）垂直荷重Ｆｚ’なし、（Ｂ）垂直荷重Ｆｚ’あり、（Ｃ）せん断力Ｆｘあり、（Ｄ）垂直荷重Ｆｚ’あり＋せん断力Ｆｘありの場合がそれぞれ示されている。
図１５は、図３の触覚センサ１０における変位Δｙと変位Δｚの一例を説明する図である。図１５には、（Ａ）垂直荷重Ｆｚ’なし、（Ｂ）垂直荷重Ｆｚ’あり、（Ｃ）せん断力Ｆｙあり、（Ｄ）垂直荷重Ｆｚ’あり＋せん断力Ｆｙありの場合がそれぞれ示されている。
図１３、図１４に示されるように、変位Δｘは、せん断力Ｆｘが作用することに伴って第二電極３６がＸ軸方向に沿って移動した距離に相当する。同様に、図１３、図１５に示されるように、変位Δｙは、せん断力Ｆｙが作用することに伴って第二電極３６がＹ軸方向に沿って移動した距離に相当する。
図１４、図１５に示されるように、距離Ｚ０は、垂直荷重Ｆｚ’が作用していないときの第一電極３４と第二電極３６との間のＺ軸方向に沿った距離に相当する。変位Δｚは、垂直荷重Ｆｚ’が作用することに伴って第二電極３６がＺ軸方向に沿って第一電極３４側に移動した距離に相当する。
以下、１つの第二電極３６と部分的に重なる隣り合わせの第一電極３４を例に変位Δｘ、Δｙ、Δｚの計算例を説明する。
（垂直荷重Ｆｚ’が作用していないとき：Δｘ、Δｙ、Δｚ＝０）
図１４（Ａ）、図１５（Ａ）に示されるように、垂直荷重Ｆｚ’が作用していないときには、Δｘ、Δｙ、Δｚ＝０であり、第二電極３６と部分的に重なる隣り合わせの第一電極３４については、式１が成立する。
[式１]
Ｃ００＿０＝Ｋ１／Ｚ０
Ｃ０１＿０＝Ｋ２／Ｚ０
Ｃ００＿０、Ｃ０１＿０は垂直荷重Ｆｚ’が作用していないときの隣り合わせの第一電極３４と第二電極３６との間の静電容量であり、Ｋ１、Ｋ２は定数である。
他の隣り合わせの第一電極３４と第二電極３６との間の静電容量についても、式１と同様の式が成立する。
（垂直荷重Ｆｚ’のみが作用しているとき：Δｘ、Δｙ＝０、Δｚ≠０）
図１４（Ｂ）、図１５（Ｂ）に示されるように、垂直荷重Ｆｚ’のみが作用しているときには、Δｘ、Δｙ＝０、Δｚ≠０であり、第二電極３６と部分的に重なる隣り合わせの第一電極３４については、式２が成立する。
［式２］
Ｃ００＿ｚ＝Ｋ１／（Ｚ０－Δｚ）
Ｃ０１＿ｚ＝Ｋ２／（Ｚ０－Δｚ）
Ｃ００＿ｚ、Ｃ０１＿ｚは垂直荷重Ｆｚ’のみが作用しているときの隣り合わせの第一電極３４と第二電極３６との間の静電容量である。
式２より、以下が求まる。
Ｃ００＿ｚ／Ｋ１＝１／（Ｚ０－Δｚ）
Ｚ０－Δｚ＝Ｋ１／Ｃ００＿ｚ
Δｚ＝Ｚ０－Ｋ１／Ｃ００＿ｚ
式１より、一方の第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｚについて以下が求まる。
Ｚ０＝Ｋ１／Ｃ００＿０
∴Δｚ＝Ｋ１（１／Ｃ００＿０－１／Ｃ００＿ｚ)
同様に、他方の第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｚについて以下が求まる。
Δｚ＝Ｋ２（１／Ｃ０１＿０－１／Ｃ０１＿ｚ)
他の第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｚについても、上記と同様に求まる。
（せん断力Ｆｘのみが作用しているとき：Δｙ、Δｚ＝０、Δｘ≠０）
図１４（Ｃ）に示されるように、せん断力Ｆｘのみが作用しているときには、Δｙ、Δｚ＝０、Δｘ≠０であり、第二電極３６と部分的に重なる隣り合わせの第一電極３４については、式３が成立する。
［式３］
Ｃ００＿ｘ＝Ｋ１／Ｚ０＋Δｘ・Ｋｐ／Ｚ０
Ｃ０１＿ｘ＝Ｋ２／Ｚ０－Δｘ・Ｋｐ／Ｚ０
Ｃ００＿ｘ、Ｃ０１＿ｘはせん断力Ｆｘのみが作用しているときのｘ方向に隣り合わせの第一電極３４と第二電極３６との間の静電容量であり、Ｋｐは定数である。
式３より、以下が求まる。
Δｘ・Ｋｐ／Ｚ０＝Ｃ００＿ｘ－Ｋ１／Ｚ０
Δｘ・Ｋｐ＝Ｚ０・Ｃ００＿ｘ－Ｋ１
Δｘ＝（Ｚ０・Ｃ００＿ｘ－Ｋ１）／Ｋｐ
式１より、Ｋ１＝Ｚ０×Ｃ００＿０であるため、一方の第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｘについて以下が求まる。
Δｘ＝（Ｚ０・Ｃ００＿ｘ－Ｚ０×Ｃ００＿０）／Ｋｐ
Δｘ＝Ｚ０／Ｋｐ×（Ｃ００＿ｘ－Ｃ００＿０）
同様に、他方の第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｘについて以下が求まる。
Δｘ＝Ｚ０／Ｋｐ×（Ｃ０１＿０－Ｃ０１＿ｘ）
他の第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｘについても、上記と同様に求まる。
（せん断力Ｆｙのみが作用しているとき：Δｘ、Δｚ＝０、Δｙ≠０）
図１５（Ｃ）に示されるように、せん断力Ｆｙのみが作用しているときには、せん断力Ｆｘのみが作用しているときと同様の計算により、第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｙが求まる。
（垂直荷重Ｆｚ’及びせん断力Ｆｘのみが作用しているとき：Δｙ＝０、Δｘ、Δｚ≠０）
図１４（Ｄ）に示されるように、垂直荷重Ｆｚ’及びせん断力Ｆｘのみが作用しているときには、Δｙ＝０、Δｘ、Δｚ≠０であり、第二電極３６と部分的に重なるｘ方向に隣り合わせの第一電極３４については、式４が成立する。
［式４］
Ｃ００＿ｚｘ＝Ｋ１／（Ｚ０－Δｚ）＋Δｘ・Ｋｐ／（Ｚ０－Δｚ）
Ｃ０１＿ｚｘ＝Ｋ２／（Ｚ０－Δｚ）－Δｘ・Ｋｐ／（Ｚ０－Δｚ）
Ｃ００＿ｚｘ、Ｃ０１＿ｚｘは垂直荷重Ｆｚ’及びせん断力Ｆｘのみが作用しているときの第一電極３４と第二電極３６との間の静電容量である。
式４より、第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｚ、Δｘについて以下が求まる。
Δｚ＝（Ｋ１＋Ｋ２）｛１／（Ｃ００＿０＋Ｃ０１＿０）－１／（Ｃ００＿ｚｘ＋Ｃ０１＿ｚｘ）｝
Δｘ＝（Ｋ１＋Ｋ２）／２Ｋｐ・（Ｃ００＿ｚｘ－Ｃ０１＿ｚｘ）／（Ｃ００＿ｚｘ＋Ｃ０１＿ｚｘ）
他の第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｚ、Δｘについても、上記と同様に求まる。
（垂直荷重Ｆｚ’及びせん断力Ｆｙのみが作用しているとき：Δｘ＝０、Δｙ、Δｚ≠０）
図１５（Ｄ）に示されるように、垂直荷重Ｆｚ’及びせん断力Ｆｙのみが作用しているときには、垂直荷重Ｆｚ’及びせん断力Ｆｘのみが作用しているときと同様の計算により、隣り合わせの第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｚ、Δｙが求まる。
（垂直荷重Ｆｚ’及びせん断力Ｆｘ、Ｆｙが作用しているとき：Δｘ、Δｙ、Δｚ≠０）
垂直荷重Ｆｚ’及びせん断力Ｆｘ、Ｆｙが作用しているときには、第一電極３４に対する第二電極３６の変位Δｘ、Δｙ、Δｚを次のようにして求めることができる。１つの第二電極３６と部分的に重なる４つの第一電極３４の範囲では、各第一電極３４における変位Δｚの値は互いに近似している場合が多いので、変位Δｚの値は共通であると仮定する。その場合、各第一電極３４に対応する信号の大きさ（静電容量値）は、各第一電極３４の第二電極３６との重なり面積に比例する。よって、静電容量値Ｃ００、Ｃ０１、Ｃ１０、Ｃ１１の比は、重なり面積Ｓ００、Ｓ０１、Ｓ１０、Ｓ１１の比と等しい。すなわち、式５が成立する。
［式５］
Ｃ００：Ｃ０１：Ｃ１０：Ｃ１１＝Ｓ００：Ｓ０１：Ｓ１０：Ｓ１１
重なり面積Ｓ００、Ｓ０１、Ｓ１０、Ｓ１１は、無負荷状態での重なり面積の平方根をａとすると、式６で表される。
［式６］
Ｓ００=(ａ-Δｘ)×(ａ-Δｙ)、Ｓ０１=(ａ-Δｘ)×(ａ+Δｙ)、Ｓ１０=(ａ+Δｘ)×(ａ-Δｙ)、Ｓ１１=(ａ+Δｘ)×(ａ+Δｙ)
式６より、４つの重なり面積の和は、４ａ２となり定数である。したがって、４つの重なり面積の和４ａ２と式５から重なり面積Ｓ００、Ｓ０１、Ｓ１０、Ｓ１１が既知の値となる。以上より、式６の連立方程式により、未知の変位Δｘ、Δｙが算出可能である。
変位Δｘ、Δｙを算出したら、それらを既知の値として、共通の値であると仮定した変位Δｚを各第一電極３４における個別の変位Δｚに補正してもよい。この補正は、例えば別の手段で４つの変位Δｚの真値が測定できる環境で事前に変位Δｘ、Δｙと４つの変位Δｚとの間の相関関係を取得しておいてそれを利用することにより行うことができる。この相関関係の取得を機械学習により行ってもよい。
各第一電極３４に対応する４つの静電容量値がほぼ等しく、すなわち変位Δｘ及び変位Δｙがゼロに近いことが分かった場合には、上記のΔｘ、Δｙ＝０、Δｚ≠０の場合について説明した方法により、４つの第一電極３４における変位Δｚを個別に算出してもよい。Δｘ、Δｙ＝０、Δｚ≠０の場合というのは、例えば台に置かれた状態のワークＷを把持していて接触面２８にワークＷの重量がかかっていない場合である。この状態からワークＷを台から持ち上げると、変位Δｚはあまり変化しないまま、変位Δｘ、Δｙが主に変化するので、変位Δｚを既知の値と扱って変位Δｘ、Δｙをより正確に求めることができる。
本明細書において、「複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値を算出する」ことは、４つの第一電極３４のような複数の圧力検出位置における変位Δｚが共通と仮定した場合に、算出した共通の変位Δｚに基づく圧力値をそれぞれの圧力検出位置における圧力値として扱うことを含む。また、「複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出を行うことで集約圧力値を算出する」ことは、４つの第一電極３４のような複数の圧力検出位置における変位Δｚが共通と仮定した場合に、算出した共通の変位Δｚに基づく圧力値を代表値として集約圧力値を算出することを含む。
以上説明したように、出力部１２は、それぞれのせん断力Ｆｘ、Ｆｙ値を、第二電極３６と部分的に重なる第一電極３４である少なくとも１つの部分重複電極を含む複数の第一電極３４のそれぞれに対応する複数の信号に基づいて、圧力が複数の信号に及ぼす影響を除去するようにして算出する。
（触覚センサ１０、出力部１２及びコントローラ１０４のハードウェア構成）
図１６は、図１の触覚センサ１０、出力部１２及びコントローラ１０４のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。出力部１２は、第一のマルチプレクサ５０と、第二のマルチプレクサ５２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５４と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５６と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５８とを備える。
第一のマルチプレクサ５０及び第二のマルチプレクサ５２には、複数の静電容量検出ＩＣ４４が接続されている。複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータは、第一のマルチプレクサ５０及び第二のマルチプレクサ５２に入力される。
ＣＰＵ５４には、第一のマルチプレクサ５０及び第二のマルチプレクサ５２が接続されている。第一のマルチプレクサ５０及び第二のマルチプレクサ５２から出力されたデータは、ＣＰＵ５４に入力される。また、ＣＰＵ５４には、後述するコントローラ１０４から出力されたデータが入力される。
ＣＰＵ５４は、ＲＡＭ５８を一次記憶領域として利用し、ＲＯＭ５６に記憶されているプログラム６０を実行する。プログラム６０には、後述する如くＣＰＵ５４が触覚センサ１０から出力されたデータやコントローラ１０４から出力されたデータに基づいて演算を行い、コントローラ１０４にデータを出力するための種々のプロセスが記録されている。
コントローラ１０４には、出力部１２が有線又は無線により通信可能に接続される。コントローラ１０４は、ＣＰＵ１２４と、ＲＯＭ１２６と、ＲＡＭ１２８とを備える。ＣＰＵ１２４には、出力部１２から出力されたデータが入力される。
ＣＰＵ１２４は、ＲＡＭ１２８を一次記憶領域として利用し、ＲＯＭ１２６に記憶されているプログラム１３０を実行する。プログラム１３０には、後述する如くコントローラ１０４がロボット１０２を動かしたり、出力部１２にデータを要求したりするデータを出力するための種々のプロセスが記録されている。
（出力部１２における複数のモード）
図１７は、図１６の出力部１２における複数のモードの一例を説明する図である。出力部１２は、衝突検知モードと、動作内容判断モードと、要求指令対応モードとを有する。
衝突検知モードは、触覚センサ１０から出力されたデータに基づいてワークの衝突を検知した場合に衝突検知データをコントローラ１０４に出力するモードである。ワークの衝突とは、ワークに想定外の物体が衝突することである。
衝突検知データには、例えば、衝突を検知した旨のデータに加えて、後述する把持力（集約圧力）Ｆｚ値のデータ、集約せん断力Ｆｘ値のデータ、及び、集約せん断力Ｆｙ値のデータの少なくともいずれかを選択的に含めてもよい。出力部１２は、コントローラ１０４からの指示の有無にかかわらずに衝突検知データをコントローラ１０４に出力し、コントローラ１０４は、衝突検知データを割り込み処理で処理する。
ワークの衝突を検知する処理では、例えば、後述する如く接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値を算出し、この複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値のうち少なくとも所定数の圧力値が閾値を超えた場合、後述する集約圧力値が閾値を超えた場合、後述する集約せん断力Ｆｘ値が閾値を超えた場合、又は、後述する集約せん断力Ｆｙ値が閾値を超えた場合に、ワークの衝突が検知される。
動作内容判断モードは、コントローラ１０４から出力されたデータに基づいてロボット１０２の動作内容を判断し、この動作内容に応じて後述する圧力分布のデータ、把持力Ｆｚ値のデータ、集約せん断力Ｆｘ値のデータ、集約せん断力Ｆｙ値のデータ、モーメントＭｘ値のデータ、モーメントＭｙ値のデータ、及び、モーメントＭｚ値のデータの少なくともいずれかを選択的に出力するモードである。ロボット１０２の動作内容に応じてどのデータを出力するかは出力部１２が判断して決定する。
ロボット１０２の動作内容とは、例えば、図１に示されるロボットハンド１０８でワークＷを掴む、ロボットハンド１０８でワークＷを掴んだままワークＷを移動させるようにロボットアーム１０６が動く、ワークＷが対象物に接触しながら移動先を探るようにロボットアーム１０６が動く、ワークＷが移動先に挿入されるようにロボットアーム１０６が動く、及び、ロボットハンド１０８がワークＷを放す等の動作である。
図１７に示される要求指令対応モードは、コントローラ１０４から出力されたデータに含まれる要求指令に応じて後述する圧力分布のデータ、把持力Ｆｚ値のデータ、把持位置のデータ、集約せん断力Ｆｘ値のデータ、集約せん断力Ｆｙ値のデータ、モーメントＭｘ値のデータ、モーメントＭｙ値のデータ、及び、モーメントＭｚ値のデータの少なくともいずれかを選択的に出力するモードである。
要求指令対応モードには、一例として、把持位置検知モードと、把持力検知モードと、挿入特徴量検知モードが含まれる。
把持位置検知モードは、図１に示される一対の把持部１１４がワークＷを把持したときにコントローラ１０４から指定されるモードである。この把持位置検知モードは、圧力分布のデータ又は把持位置のデータを出力するモードである。
把持力検知モードは、例えば、図１に示される一対の把持部１１４が開状態から閉状態に移行する過程でコントローラ１０４から指定されるモードである。この把持力検知モードは、把持力Ｆｚ値のデータを出力するモードである。
挿入特徴量検知モードは、例えば、コントローラ１０４が、図１に示されるロボットハンド１０８のワークＷへの接触検出、ロボットハンド１０８のワークＷへの接触維持検出、ワークＷの移動先への嵌合位置検出、ワークＷの移動先への嵌合位置ずれ検出、ワークＷの移動先への挿入姿勢ずれ検出、ワークＷの移動先への挿入完了検出、ワークＷの移動先からの引き抜き完了検出等を行う際に、コントローラ１０４から指定されるモードである。
この挿入特徴量検知モードは、６軸情報として、把持力Ｆｚ値のデータ、集約せん断力Ｆｘ値のデータ、集約せん断力Ｆｙ値のデータ、モーメントＭｘ値のデータ、モーメントＭｙ値のデータ、及び、モーメントＭｚ値のデータを出力するモードである。
なお、動作内容判断モード及び要求指令対応モードにおいて、出力部１２は、必要に応じて後述する並進力ΔＦｘ値のデータ、並進力ΔＦｙ値のデータ、又は、回転モーメントＭｒ値を出力する。
（圧力分布のデータ出力処理）
出力部１２は、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値を表す圧力分布のデータを出力する。第一実施形態において、圧力検出位置は各第一電極３４の位置である。第一電極３４の位置は、第一電極３４の中心又はいずれかの角などの第一電極３４の特定部位の位置によって表される。この圧力分布のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。
図１８は、図１６の出力部１２における圧力分布のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ１で取得するデータは、後述するステップＳ２で変位Δｚを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ１で取得したデータに基づいて、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚを算出する。このとき、センサ部１８から出力された複数の信号の全部のデータに基づいて複数の第一電極３４の全てに対応する複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚを算出してもよく、センサ部１８から出力された複数の信号の一部のデータに基づいて複数の第一電極３４の一部に対応する複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚを算出してもよい。第一実施形態では、上記のΔｘ、Δｙ、Δｚ≠０の場合の説明にしたがい、１つの第二電極３６に部分的に重なる４つの第一電極３４に対応する信号から、圧力検出位置である４つの第一電極３４の位置における４つのΔｚを算出することを、各第二電極３６について行う。
このようにして算出された複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚは、複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値に比例する。したがって、複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚが算出されることで、複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値が算出される。
ステップＳ３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ２で算出した接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値に基づいて圧力分布のデータを生成する。
ステップＳ４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３で生成した圧力分布のデータをコントローラ１０４に出力する。この圧力分布のデータは、例えば、コントローラ１０４において、形状が既知であるワークＷの把持位置や把持姿勢を把握したり、形状に基づいたワークＷの識別を行ったりするのに利用される。
（把持位置のデータ出力処理）
出力部１２は、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値に基づいて接触面２８内におけるワークＷの把持位置を特定し、把持位置のデータを出力する。この把持位置のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。
図１９は、図１６の出力部１２における把持位置のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ１１で取得するデータは、後述するステップＳ１２で変位Δｚを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ１２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ１１で取得したデータに基づいて、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚを算出する。このとき、センサ部１８から出力された複数の信号の全部のデータに基づいて複数の第一電極３４の全てに対応する複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚを算出してもよく、センサ部１８から出力された複数の信号の一部のデータに基づいて複数の第一電極３４の一部に対応する複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚを算出してもよい。第一実施形態では、上記のΔｘ、Δｙ、Δｚ≠０の場合の説明にしたがい、１つの第二電極３６に部分的に重なる４つの第一電極３４に対応する信号から、圧力検出位置である４つの第一電極３４の位置における４つのΔｚを算出することを、各第二電極３６について行う。
このようにして算出された複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚは、複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値に比例する。したがって、複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚが算出されることで、複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値が算出される。
ステップＳ１３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ１２で算出した接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値が所定の相互関係となる位置を特定する。例えば、圧力が加えられている領域の重心位置を把持位置として特定してもよい。圧力が加えられている領域の形状としては、面状、帯状、点状（面積の小さな面状）、線状（幅の小さな帯状）などがありうる。圧力が加えられている領域と加えられていない領域との境界線の位置を把持位置として特定してもよい。これにより、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値に基づいて接触面２８内におけるワークＷの把持位置が特定される。
ステップＳ１４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ１３で特定した把持位置のデータ（Ｘ－Ｙ座標のデータ）をコントローラ１０４に出力する。この把持位置のデータは、例えば、コントローラ１０４において、ワークＷの把持位置の特定に利用される。
（把持力Ｆｚ値のデータ出力処理）
出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約圧力値を算出し、集約圧力値のデータを把持力Ｆｚ値のデータとして出力する。この把持力Ｆｚ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。
図２０は、図１６の出力部１２における把持力Ｆｚ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ２１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ２１で取得するデータは、後述するステップＳ２２で変位Δｚを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ２２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ２１で取得したデータに基づいて、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚを算出する。このとき、センサ部１８から出力された複数の信号の全部のデータに基づいて複数の第一電極３４の全てに対応する複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚを算出してもよく、センサ部１８から出力された複数の信号の一部のデータに基づいて複数の第一電極３４の一部に対応する複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚを算出してもよい。第一実施形態では、上記のΔｘ、Δｙ、Δｚ≠０の場合の説明にしたがい、１つの第二電極３６に部分的に重なる４つの第一電極３４に対応する信号から、圧力検出位置である４つの第一電極３４の位置における４つのΔｚを算出することを、各第二電極３６について行う。
このようにして算出された複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚは、複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値に比例する。したがって、複数の圧力検出位置のそれぞれの変位Δｚが算出されることで、複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値が算出される。
ステップＳ２３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ２２で算出した接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約圧力値を算出する。
ステップＳ２４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ２３で算出した集約圧力値のデータを把持力Ｆｚ値のデータとしてコントローラ１０４に出力する。この把持力Ｆｚ値のデータは、例えば、コントローラ１０４において、ワークＷが落下しないようにするための把持力Ｆｚの調整や、ワークＷの重量や潰れやすさ等に応じた把持力Ｆｚの調整等に利用される。
（集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理）
出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｘ値を算出し、集約せん断力Ｆｘ値のデータを出力する。この集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。
図２１は、図１６の出力部１２における集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ３１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ３１で取得するデータは、後述するステップＳ３２で変位Δｘを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ３２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３１で取得したデータに基づいて、「複数のせん断力検出位置」の一例として、複数の第二電極３６の位置について変位Δｘをそれぞれ算出する。第二電極３６の位置は、第二電極３６の中心又はいずれかの角などの第二電極３６の特定部位の位置によって表される。変位Δｘの算出は、上記のΔｘ、Δｙ、Δｚ≠０の場合の説明にしたがい、１つの第二電極３６に部分的に重なる４つの第一電極３４に対応する信号の全部又は一部を用いて行う。一部の信号を用いる場合は、１つの第二電極３６と重なる４つの第一電極３４のうちｘ方向の位置が異なる少なくとも２つの電極に対応する信号が用いられる。このとき、変位Δｘの算出の対象となる複数の第二電極３６は、第二電極３６の全ての第二電極３６でもよく、第二電極３６の一部の第二電極３６でもよい。また、ステップＳ３２では、センサ部１８から出力された複数の信号の全部が用いられてもよいし、複数の信号の一部が用いられてもよい。
このようにして算出された複数の第二電極３６のそれぞれの位置について算出された変位Δｘは、複数の第二電極３６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値に比例する。したがって、複数の第二電極３６のそれぞれの位置について変位Δｘが算出されることで、複数の第二電極３６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値が算出される。
なお、第一実施形態に係る集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理において、複数の第二電極３６のそれぞれの位置について算出されたせん断力Ｆｘ値は、「接触面内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ３３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３２で算出した複数の第二電極３６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｘ値を算出する。
ステップＳ３４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３３で算出した集約せん断力Ｆｘ値のデータをコントローラ１０４に出力する。この集約せん断力Ｆｘ値のデータは、ワークＷの衝突検知、ロボットハンド１０８で把持したワークＷの他の物体への接触維持検出、ワークＷの移動先への嵌合位置検出、ワークＷの移動先への挿入完了検出、ワークＷの移動先からの引き抜き完了検出等に利用される。
（集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理）
出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｙ値を算出し、集約せん断力Ｆｙ値のデータを出力する。この集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。
図２２は、図１６の出力部１２における集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ４１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ４１で取得するデータは、後述するステップＳ４２で変位Δｙを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ４２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４１で取得したデータに基づいて、「複数のせん断力検出位置」の一例として、複数の第二電極３６の位置について変位Δｙをそれぞれ算出する。第二電極３６の位置は、第二電極３６の中心又はいずれかの角などの第二電極３６の特定部位の位置によって表される。変位Δｙの算出は、上記のΔｘ、Δｙ、Δｚ≠０の場合の説明にしたがい、１つの第二電極３６に部分的に重なる４つの第一電極３４に対応する信号の全部又は一部を用いて行う。一部の信号を用いる場合は、１つの第二電極３６と重なる４つの第一電極３４のうちｙ方向の位置が異なる少なくとも２つの電極に対応する信号が用いられる。このとき、変位Δｙの算出の対象となる複数の第二電極３６は、第二電極３６の全ての第二電極３６でもよく、第二電極３６の一部の第二電極３６でもよい。また、ステップＳ４２では、センサ部１８から出力された複数の信号の全部が用いられてもよいし、複数の信号の一部が用いられてもよい。
このようにして複数の第二電極３６のそれぞれの位置について算出された変位Δｙは、複数の第二電極３６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値に比例する。したがって、複数の第二電極３６のそれぞれの位置について変位Δｙが算出されることで、複数の第二電極３６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値が算出される。
なお、第一実施形態に係る集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理において、複数の第二電極３６のそれぞれの位置について算出されたせん断力Ｆｙ値は、「接触面内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ４３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４２で算出した複数の第二電極３６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｙ値を算出する。
ステップＳ４４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４３で算出した集約せん断力Ｆｙ値のデータをコントローラ１０４に出力する。この集約せん断力Ｆｙ値のデータは、ワークＷの衝突検知、ロボットハンド１０８で把持したワークＷの他の物体への接触維持検出、ワークＷの移動先への嵌合位置検出、ワークＷの移動先への挿入完了検出、ワークＷの移動先からの引き抜き完了検出等に利用される。
（モーメントＭｘ値のデータ出力処理）
出力部１２は、接触面２８におけるＹ軸方向に離間した２箇所の第二電極３６について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。このとき、触覚センサ１０は、少なくともこの２箇所の第二電極３６の位置においてワークＷから力を受けているものとする。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＸ軸方向周りのモーメントＭｘの値をモーメントＭｘ値として算出し、モーメントＭｘ値のデータを出力する。このモーメントＭｘ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。
図２３は、図１６の出力部１２におけるモーメントＭｘ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ５１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ５１で取得するデータは、後述するステップＳ５２で変位Δｚを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ５２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ５１で取得したデータに基づいて、「第一集約圧力検出位置」の一例として、接触面２８の中心からＹ軸方向に離れた第二電極３６－４（図１２参照）が選択され、第二電極３６－４と部分的に重なる４つの第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚを算出する。この４つの第一電極３４の位置は、「第一集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置」の一例である。さらに、「第二集約圧力検出位置」の一例として、接触面２８の中心から第二電極３６－４とは反対方向に離れた第二電極３６－６（図１２参照）が選択され、第二電極３６－６と部分的に重なる４つの第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚを算出する。この４つの第一電極３４の位置は、「第二集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置」の一例である。
このようにして複数の第二電極３６－４、６と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された変位Δｚは、第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値に比例する。したがって、第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚが算出されることで、第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値が算出される。
なお、第一実施形態に係るモーメントＭｘ値のデータ出力処理において、第二電極３６－４と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち第一集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。また、第二電極３６－６と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち第二集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。
ステップＳ５３では、ＣＰＵ５４が、第二電極３６－４と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置の圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第一集約圧力値とする。これにより、第二電極３６－４について第一集約圧力値が算出される。第一集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
同様に、ステップＳ５３では、ＣＰＵ５４が、第二電極３６－６と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置の圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第二集約圧力値とする。これにより、第二電極３６－６について第二集約圧力値が算出される。第二集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
ステップＳ５２及びＳ５３では、第二電極３６－４について第一集約圧力値を算出したのと同様にして第二電極３６－１、７についても第一集約圧力値を算出し、これら３つの第一集約圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を最終的な第一集約圧力値としてもよい。この場合の第一集約圧力検出位置は、第二電極３６－１、４、７の各位置である。また、ステップＳ５２及びＳ５３では、第二電極３６－６について第二集約圧力値を算出したのと同様にして第二電極３６－３、９についても第二集約圧力値を算出し、これら３つの第二集約圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を最終的な第二集約圧力値としてもよい。この場合の第二集約圧力検出位置は、第二電極３６－３、６、９の各位置である。このとき、触覚センサ１０は、少なくともこれら６箇所の第二電極３６の位置においてワークＷから力を受けているものとする。
ステップＳ５４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ５３で第二電極３６－４又は３６－１、４、７の組について算出した第一集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｘを乗じた値と、ステップＳ５３で第二電極３６－６又は３６－３、６、９の組について算出した第二集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｘを乗じた値の差を算出し、この差をモーメントＭｘ値とする。これにより、モーメントＭｘ値（モーメントの大きさ及び方向）が算出される。モーメントＭｘ値は、「第一モーメント値」の一例である。
ステップＳ５５では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ５４で算出したモーメントＭｘ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
（モーメントＭｙ値のデータ出力処理）
出力部１２は、接触面２８におけるＸ軸方向に離間した２箇所の第二電極３６について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。このとき、触覚センサ１０は、少なくともこの２箇所の第二電極３６の位置においてワークＷから力を受けているものとする。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＹ軸方向周りのモーメントＭｙの値をモーメントＭｙ値として算出し、モーメントＭｙ値のデータを出力する。このモーメントＭｙ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。
図２４は、図１６の出力部１２におけるモーメントＭｙ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ６１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ６１で取得するデータは、後述するステップＳ６２で変位Δｚを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ６２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ６１で取得したデータに基づいて、「第一集約圧力検出位置」の一例として、接触面２８の中心からＸ軸方向に離れた第二電極３６－２（図１２参照）が選択され、第二電極３６－２と部分的に重なる４つの第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚを算出する。この４つの第一電極３４の位置は、「第一集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置」の一例である。さらに、「第二集約圧力検出位置」の一例として、接触面２８の中心から第二電極３６－２とは反対方向に離れた第二電極３６－８（図１２参照）が選択され、第二電極３６－８と部分的に重なる４つの第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚを算出する。この４つの第一電極３４の位置は、「第二集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置」の一例である。
このようにして複数の第二電極３６－２、８と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された変位Δｚは、第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値に比例する。したがって、第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚが算出されることで、第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値が算出される。
なお、第一実施形態に係るモーメントＭｙ値のデータ出力処理において、第二電極３６－２と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち第一圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。また、第二電極３６－８と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち第二集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。
ステップＳ６３では、ＣＰＵ５４が、第二電極３６－２と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第一集約圧力値とする。これにより、第二電極３６－２について第一集約圧力値が算出される。第一集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
同様に、ステップＳ６３では、ＣＰＵ５４が、第二電極３６－８と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第二集約圧力値とする。これにより、第二電極３６－８について第二集約圧力値が算出される。第二集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
ステップＳ６２及びＳ６３では、第二電極３６－２について第一集約圧力値を算出したのと同様にして第二電極３６－１、３についても第一集約圧力値を算出し、これら３つの第一集約圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を最終的な第一集約圧力値としてもよい。この場合の第一集約圧力検出位置は、第二電極３６－１、２、３の各位置である。また、ステップＳ６２及びＳ６３では、第二電極３６－８について第二集約圧力値を算出したのと同様にして第二電極３６－７、９についても第二集約圧力値を算出し、これら３つの第二集約圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を最終的な第二集約圧力値としてもよい。この場合の第二集約圧力検出位置は、第二電極３６－７、８、９の各位置である。このとき、触覚センサ１０は、少なくともこれら６箇所の第二電極３６の位置においてワークＷから力を受けているものとする。
ステップＳ６４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ６３で第二電極３６－２又は３６－１、２、３の組について算出した第一集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｙを乗じた値と、ステップＳ６３で第二電極３６－８又は３６－７、８、９の組について算出した第二集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｙを乗じた値の差を算出し、この差をモーメントＭｙ値とする。これにより、モーメントＭｙ値（モーメントの大きさ及び方向）が算出される。モーメントＭｙ値は、「第一モーメント値」の一例である。
ステップＳ６５では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ６４で算出したモーメントＭｙ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
（モーメントＭｚ値のデータ出力処理）
出力部１２は、接触面２８の中心からＸ軸方向又はＹ軸方向に離間した２箇所の第二電極３６について第一集約せん断力値及び第二集約せん断力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約せん断力値及び第二集約せん断力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＺ軸方向周りのモーメントＭｚの値をモーメントＭｚ値として算出し、モーメントＭｚ値のデータを出力する。
図２５は、図１６の出力部１２におけるモーメントＭｚ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。このモーメントＭｚ値のデータ出力処理には、以下の第一例及び第二例がある。
第一例に係るモーメントＭｚ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。ステップＳ７１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ７１で取得するデータは、後述するステップＳ７２で変位Δｙを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ７２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７１で取得したデータに基づいて、「第一せん断力検出位置」及び「第二せん断力検出位置」の一例として、接触面２８の中心からＸ軸方向に離れた第二電極３６－２、８のそれぞれの位置について変位Δｙを算出する。
このようにして第二電極３６－２、８のそれぞれの位置について算出された変位Δｙは、第二電極３６－２、８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値に比例するので、第二電極３６－２、８のそれぞれの位置について変位Δｙが算出されることで、第二電極３６－２、８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値が算出される。以下、このように第二電極３６－２について算出されたせん断力Ｆｙ値を第一せん断力Ｆｙ値と称し、第二電極３６－８について算出されたせん断力Ｆｙ値を第二せん断力Ｆｙ値と称する。
また、第二電極３６－２について算出された第一せん断力Ｆｙ値は、「接触面内における第一せん断力検出位置について算出された第一せん断力値」の一例に相当する。また、第二電極３６－８について算出された第二せん断力Ｆｙ値は、「接触面内における第二せん断力検出位置について算出された第二せん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ７３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７２で第二電極３６－２について算出した第一せん断力Ｆｙ値に距離ｄｙを乗じた値と、ステップＳ７２で第二電極３６－８について算出した第二せん断力Ｆｙに距離ｄｙを乗じた値の差を算出し、この差をモーメントＭｚ値とする。これにより、モーメントＭｚ値（モーメントの大きさ及び方向）が算出される。モーメントＭｚ値は、「第二モーメント値」の一例である。
ステップＳ７４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７３で算出したモーメントＭｚ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
なお、上述のステップＳ７２では、第二電極３６－２について第一せん断力Ｆｙ値が算出されるが、第二電極３６－１、２、３のうち少なくとも１つの第二電極３６について第一せん断力Ｆｙ値が算出されてもよい。同様に、上述のステップＳ７２では、第二電極３６－８について第二せん断力Ｆｙ値が算出されるが、第二電極３６－７、８、９のうち少なくとも１つの第二電極３６について第二せん断力Ｆｙ値が算出されてもよい。
第二例に係るモーメントＭｚ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。ステップＳ７１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ７１で取得するデータは、後述するステップＳ７２で変位Δｘを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ７２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７１で取得したデータに基づいて、「第一せん断力検出位置」及び「第二せん断力検出位置」の一例として、接触面２８の中心からＹ軸方向に離れた第二電極３６－４、６のそれぞれの位置について変位Δｘを算出する。
このようにして第二電極３６－４、６のそれぞれの位置について算出された変位Δｘは、第二電極３６－４、６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値に比例するので、第二電極３６－４、６のそれぞれの位置について変位Δｘが算出されることで、第二電極３６－４、６のそれぞれにおけるせん断力Ｆｘ値が算出される。
また、第二電極３６－４について算出された第一せん断力Ｆｘ値は、「接触面内における第一せん断力検出位置について算出された第一せん断力値」の一例に相当する。また、第二電極３６－６について算出された第二せん断力Ｆｘ値は、「接触面内における第二せん断力検出位置について算出された第二せん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ７３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７２で第二電極３６－４について算出した第一せん断力Ｆｘ値に距離ｄｘを乗じた値と、ステップＳ７２で第二電極３６－６について算出した第二せん断力Ｆｘに距離ｄｘを乗じた値の差を算出し、この差をモーメントＭｚ値とする。これにより、モーメントＭｚ値（モーメントの大きさ及び方向）が算出される。モーメントＭｚ値は、「第二モーメント値」の一例である。
ステップＳ７４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７３で算出したモーメントＭｚ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
なお、上述のステップＳ７２では、第二電極３６－４について第一せん断力Ｆｘ値が算出されるが、第二電極３６－１、４、７のうち少なくとも１つの第二電極３６について第一せん断力Ｆｘ値が算出されてもよい。同様に、上述のステップＳ７２では、第二電極３６－６について第二せん断力Ｆｘ値が算出されるが、第二電極３６－３、６、９のうち少なくとも１つの第二電極３６について第二せん断力Ｆｘ値が算出されてもよい。
（並進力ΔＦｘ値のデータ出力処理）
図２６は、図１の一対の把持部１１４で把持したワークＷに作用するＸ軸方向の並進力ΔＦｘの一例を説明する平面図である。ワークＷに対してＹ軸方向周りの回転モーメントＭＲｙが作用することにより、一対の触覚センサ１０のうち第一の触覚センサ１０にはＸ軸方向の第一せん断力Ｆｘ１が作用し、一対の触覚センサ１０のうち第二の触覚センサ１０には第一せん断力Ｆｘ１と逆向きの第二せん断力Ｆｘ２が作用する場合がある。この場合、符号付きの値である第一せん断力Ｆｘ１及び第二せん断力Ｆｘ２の和は、Ｘ軸方向の並進力ΔＦｘに相当する。
並進力ΔＦｘを算出する出力部１２には、一対の触覚センサ１０の両方からの信号が入力されるように構成される。出力部１２は、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて算出された第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値の和を並進力ΔＦｘ値として算出し、並進力ΔＦｘ値のデータを出力する。
図２７は、図１６の出力部１２における並進力ΔＦｘ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ８１では、ＣＰＵ５４が、第一の触覚センサ１０についてＸ軸方向の第一集約せん断力Ｆｘ１値を算出する。同様に、ステップＳ８１では、ＣＰＵ５４が、第二の触覚センサ１０についてＸ軸方向の第二集約せん断力Ｆｘ２値を算出する。
Ｘ軸方向の第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値の算出方法は、上述の集約せん断力Ｆｘ値の算出方法（図２１参照）の通りである。これにより、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値が算出される。第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値は、「一対の触覚センサのそれぞれについて算出された集約せん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ８２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ８１で算出した第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値の和を並進力ΔＦｘ値として算出する。
ステップＳ８３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ８２で算出した並進力ΔＦｘ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
（並進力ΔＦｙ値のデータ出力処理）
図２８は、図１の一対の把持部１１４で把持したワークＷに作用するＹ軸方向の並進力ΔＦｙの一例を説明する平面図である。ワークＷに対してＸ軸方向周りの回転モーメントＭＲｘが作用することにより、一対の触覚センサ１０のうち第一の触覚センサ１０にはＹ軸方向の第一せん断力Ｆｙ１が作用し、一対の触覚センサ１０のうち第二の触覚センサ１０には第一せん断力Ｆｙ１と逆向きの第二せん断力Ｆｙ２が作用する場合がある。この場合、符号付きの値である第一せん断力Ｆｙ１及び第二せん断力Ｆｙ２の和は、Ｙ軸方向の並進力ΔＦｙに相当する。
並進力ΔＦｙを算出する出力部１２には、一対の触覚センサ１０の両方からの信号が入力されるように構成される。出力部１２は、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて算出された第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値の和を並進力ΔＦｙ値として算出し、並進力ΔＦｙ値のデータを出力する。
図２９は、図１６の出力部１２における並進力ΔＦｙ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ９１では、ＣＰＵ５４が、第一の触覚センサ１０についてＹ軸方向の第一集約せん断力Ｆｙ１値を算出する。同様に、ステップＳ９１では、ＣＰＵ５４が、第二の触覚センサ１０についてＹ軸方向の第二集約せん断力Ｆｙ２値を算出する。
Ｙ軸方向の第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値の算出方法は、上述の集約せん断力Ｆｙ値の算出方法（図２２参照）の通りである。これにより、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値が算出される。第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値は、「一対の触覚センサのそれぞれについて算出された集約せん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ９２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ９１で算出した第一集約せん断力Ｆｙ１値と第二集約せん断力Ｆｙ２値の和を並進力ΔＦｙ値として算出する。
ステップＳ９３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ９２で算出した並進力ΔＦｙ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
（回転モーメントＭＲｘ値のデータ出力処理）
図２８に示されるように、一対の触覚センサ１０のうち第一の触覚センサ１０にはＹ軸方向の第一せん断力Ｆｙ１が作用し、一対の触覚センサ１０のうち第二の触覚センサ１０には第一せん断力Ｆｙ１と逆向きの第二せん断力Ｆｙ２が作用する場合がある。この場合、一対の触覚センサ１０には、Ｘ軸方向周りの回転モーメントＭＲｘが作用する。
回転モーメントＭＲｘを算出する出力部１２には、一対の触覚センサ１０の両方からの信号が入力されるように構成される。出力部１２は、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて算出された符号付きの値である第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値の差に基づいてＸ軸方向周りの回転モーメントＭＲｘ値を算出し、回転モーメントＭＲｘ値のデータを出力する。
図３０は、図１６の出力部１２における回転モーメントＭＲｘ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、ＣＰＵ５４が、第一の触覚センサ１０についてＹ軸方向の第一集約せん断力Ｆｙ１値を算出する。同様に、ステップＳ１０１では、ＣＰＵ５４が、第二の触覚センサ１０についてＹ軸方向の第二集約せん断力Ｆｙ２値を算出する。
Ｙ軸方向の第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値の算出方法は、上述の集約せん断力Ｆｙ値の算出方法（図２２参照）の通りである。これにより、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値が算出される。第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値は、「一対の触覚センサのそれぞれについて算出された集約せん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ１０２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ１０１で算出した第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値の差に基づいてＸ軸方向周りの回転モーメントＭＲｘ値を算出する。
ステップＳ１０３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ１０２で算出した回転モーメントＭＲｘ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
（回転モーメントＭＲｙ値のデータ出力処理）
図２６に示されるように、一対の触覚センサ１０のうち第一の触覚センサ１０にはＸ軸方向の第一せん断力Ｆｘ１が作用し、一対の触覚センサ１０のうち第二の触覚センサ１０には第一せん断力Ｆｘ１と逆向きの第二せん断力Ｆｘ２が作用する場合がある。この場合、一対の触覚センサ１０には、Ｙ軸方向周りの回転モーメントＭＲｙが作用する。
回転モーメントＭＲｙを算出する出力部１２には、一対の触覚センサ１０の両方からの信号が入力されるように構成される。出力部１２は、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて算出された符号付きの値である第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値の差に基づいてＹ軸方向周りの回転モーメントＭＲｙ値を算出し、回転モーメントＭＲｙ値のデータを出力する。
図３１は、図１６の出力部１２における回転モーメントＭＲｙ値のデータ出力処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１１では、ＣＰＵ５４が、第一の触覚センサ１０についてＸ軸方向の第一集約せん断力Ｆｘ１値を算出する。同様に、ステップＳ１１１では、ＣＰＵ５４が、第二の触覚センサ１０についてＸ軸方向の第二集約せん断力Ｆｘ２値を算出する。
Ｘ軸方向の第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値の算出方法は、上述の集約せん断力Ｆｘ値の算出方法（図２１参照）の通りである。これにより、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値が算出される。第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値は、「一対の触覚センサのそれぞれについて算出された集約せん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ１１２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ１１１で算出した第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値の差に基づいてＹ軸方向周りの回転モーメントＭＲｙ値を算出する。
ステップＳ１１３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ１１２で算出した回転モーメントＭＲｙ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
次に、第一実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）出力部１２における複数のモード（図１７参照）について説明した通り、出力部１２は、所定の条件の場合に、衝突検知データを出力する衝突検知モードを有する。出力部１２は、所定の条件として、具体的には、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値のうち少なくとも所定数の圧力値が閾値を超えた場合、複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで算出した集約圧力値が閾値を超えた場合、又は、接触面２８全体について算出した１つの集約せん断力値が閾値を超えた場合に、衝突検知データを出力する。したがって、コントローラ１０４で衝突を判断しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（２）出力部１２における複数のモード（図１７参照）について説明した通り、出力部１２は、ロボット１０２の動作内容を判断し動作内容に応じて各種データを選択的に出力する動作内容判断モードを有する。出力部１２は、具体的には、圧力分布のデータ、把持力値Ｆｚ値のデータ、集約せん断力Ｆｘ値のデータ、集約せん断力Ｆｙ値のデータ、モーメントＭｘ値のデータ、モーメントＭｙ値のデータ、及び、モーメントＭｚ値のデータの少なくともいずれかを選択的に出力する。したがって、ロボット１０２の動作内容に応じて各種データをコントローラ１０４に提供することができるので、コントローラ１０４によってロボット１０２を適切に制御することができる。
また、出力部１２における複数のモード（図１７参照）について説明した通り、出力部１２は、コントローラ１０４からの要求指令に応じて各種データを選択的に出力する要求指令対応モードを有する。出力部１２は、具体的には、圧力分布のデータ、把持力Ｆｚ値のデータ、集約せん断力Ｆｘ値のデータ、集約せん断力Ｆｙ値のデータ、モーメントＭｘ値のデータ、モーメントＭｙ値のデータ、及び、モーメントＭｚ値のデータの少なくともいずれかを選択的に出力する。したがって、コントローラ１０４の要求指令に応じて各種データをコントローラ１０４に提供することができるので、コントローラ１０４によってロボット１０２を適切に制御することができる。
（３）把持位置のデータ出力処理（図１９参照）において、出力部１２は、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力に基づいて接触面２８内におけるワークＷの把持位置を特定し、把持位置のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で把持位置を特定しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（４）把持力Ｆｚ値のデータ出力処理（図２０参照）において、出力部１２は、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約圧力値を算出する。そして、出力部１２は、集約圧力値のデータを把持力Ｆｚ値のデータとして出力する。したがって、コントローラ１０４で集約圧力値としての把持力Ｆｚ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（５）集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理（図２１参照）において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｘ値を算出し、集約せん断力Ｆｘ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で集約せん断力Ｆｘ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。また、例えば、接触面２８内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力Ｆｘ値を表すせん断力分布のデータを出力する場合に比して、せん断力Ｆｘ値を集約する分、出力部１２とコントローラ１０４との間のデータ通信量を減らすことができる。これにより、出力部１２及びコントローラ１０４の応答速度を向上させることができるので、一対の把持部１１４を有するロボット１０２を制御するコントローラ１０４に対して、ロボット１０２の制御に有益な触覚情報を効率よく提供できる。
同様に、集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理（図２２参照）において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｙ値を算出し、集約せん断力Ｆｙ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で集約せん断力Ｆｙ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。また、例えば、接触面２８内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力Ｆｘ値を表すせん断力分布のデータを出力する場合に比して、せん断力Ｆｘ値を集約する分、出力部１２とコントローラ１０４との間のデータ通信量を減らすことができる。これにより、出力部１２及びコントローラ１０４の応答速度を向上させることができるので、一対の把持部１１４を有するロボット１０２を制御するコントローラ１０４に対して、ロボット１０２の制御に有益な触覚情報を効率よく提供できる。
（６）集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理（図２１参照）において、出力部１２は、センサ部１８から出力された複数の信号の全部又は一部に基づいて接触面２８内における複数の第二電極３６のそれぞれの位置のせん断力Ｆｘ値を算出する。そして、出力部１２は、複数の第二電極３６のそれぞれの位置のせん断力Ｆｘ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｘ値を算出する。したがって、例えば、任意に選択した１つの第二電極３６について算出したせん断力Ｆｘ値に比して、接触面２８全体のせん断力Ｆｘ値をより的確に表す集約せん断力Ｆｘ値を出力することができる。
同様に、集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理（図２２参照）において、出力部１２は、センサ部１８から出力された複数の信号の全部又は一部に基づいて接触面２８内における複数の第二電極３６のそれぞれの位置のせん断力Ｆｙ値を算出する。そして、出力部１２は、複数の第二電極３６のそれぞれの位置のせん断力Ｆｙ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｙ値を算出する。したがって、例えば、任意に選択した１つの第二電極３６について算出したせん断力Ｆｙ値に比して、接触面２８全体のせん断力Ｆｙ値をより的確に表す集約せん断力Ｆｙ値を出力することができる。
（７）モーメントＭｘ値のデータ出力処理（図２３参照）において、出力部１２は、接触面２８におけるＹ軸方向に離間した２箇所の第二電極３６について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＸ軸方向周りのモーメントＭｘの値をモーメントＭｘ値として算出し、モーメントＭｘ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｘ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
同様に、モーメントＭｙ値のデータ出力処理（図２４参照）において、出力部１２は、接触面２８におけるＸ軸方向に離間した２箇所の第二電極３６について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＹ軸方向周りのモーメントＭｙの値をモーメントＭｙ値として算出し、モーメントＭｙ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｙ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（８）モーメントＭｚ値のデータ出力処理（図２５参照）の第一例において、出力部１２は、接触面２８におけるＸ軸方向に離間した２箇所の第二電極３６について第一せん断力Ｆｙ値及び第二せん断力Ｆｙ値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一せん断力Ｆｙ値及び第二せん断力Ｆｙ値に基づいて触覚センサ１０に作用するＺ軸方向周りのモーメントＭｚの値をモーメントＭｚ値として算出し、モーメントＭｚ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｚ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
同様に、モーメントＭｚ値のデータ出力処理（図２５参照）の第二例において、出力部１２は、接触面２８におけるＹ軸方向に離間した２箇所の第二電極３６について第一せん断力Ｆｘ値及び第二せん断力Ｆｘ値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一せん断力Ｆｘ値及び第二せん断力Ｆｘ値に基づいて触覚センサ１０に作用するＺ軸方向周りのモーメントＭｚの値をモーメントＭｚ値として算出し、モーメントＭｚ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｚ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（９）並進力ΔＦｘ値のデータ出力処理（図２７参照）において、出力部１２は、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて算出された第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値の和を並進力ΔＦｘ値として算出し、並進力ΔＦｘ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で並進力ΔＦｘ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
同様に、並進力ΔＦｙ値のデータ出力処理（図２９参照）において、出力部１２は、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて算出された第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値の和を並進力ΔＦｙ値として算出し、並進力ΔＦｙ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で並進力ΔＦｙ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（１０）回転モーメントＭＲｘ値のデータ出力処理（図３０参照）において、出力部１２は、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて算出された第一集約せん断力Ｆｙ１値及び第二集約せん断力Ｆｙ２値の差に基づいてＸ軸方向周りの回転モーメントＭＲｘの値を回転モーメントＭＲｘ値として算出する。そして、出力部１２は、回転モーメントＭＲｘ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で回転モーメントＭＲｘ値のデータを算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
同様に、回転モーメントＭＲｙ値のデータ出力処理（図３１参照）において、出力部１２は、一対の触覚センサ１０のそれぞれについて算出された第一集約せん断力Ｆｘ１値及び第二集約せん断力Ｆｘ２値の差に基づいてＹ軸方向周りの回転モーメントＭＲｙの値を回転モーメントＭＲｙ値として算出する。そして、出力部１２は、回転モーメントＭＲｙ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で回転モーメントＭＲｙ値のデータを算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（１１）触覚センサ１０（図３～図７参照）において、第二電極層２６は、単層である複数の第二電極３６によって構成されている。したがって、触覚センサ１０の構造及び製造工程を簡素化することができる。
また、第一電極３４と第二電極３６との間の距離に応じて変化する静電容量を検出することにより、複数の第一電極３４のそれぞれの位置で圧力を検出できる。さらに、各第二電極３６は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に隣接する４個の第一電極３４のそれぞれと部分的に重なっているので、この４個の第一電極３４と第二電極３６の重なり合う面積に応じて変化する静電容量を検出することにより、各第二電極３６の位置でせん断力も検出できる。
しかも、複数の第二電極３６の数が、複数の第一電極３４の数よりも少ないことにより、１つの第二電極３６に対して複数の第一電極３４がマッチングされるので、例えば、複数の第一電極３４が複数の第二電極３６と１対１にマッチングされる場合に比して、複数の第一電極３４の互いの間隔を狭めることができる。これにより、複数の第一電極３４の数を確保できるので、圧力分布の分解能を確保できる。
このように、第一実施形態に係る触覚センサ１０によれば、簡素な構造及び製造工程でもせん断力を検出できると共に、圧力分布の分解能を確保できる。
次に、第一実施形態の変形例について説明する。
（１）出力部１２は、触覚センサ１０と別々に構成されているが、触覚センサ１０及び出力部１２は、ユニット化されていてもよい。
（２）出力部１２は、ロボットアーム１０６にロボットハンド１０８を接続する手首関節部１１２に設けられているが、出力部１２の少なくとも一部は、ロボットハンド１０８、ロボットアーム１０６、コントローラ１０４の入力部、及び、コントローラ１０４に設けられプログラム処理を実行するプログラム部品のいずれかに設けられていてもよい。なお、出力部１２がコントローラ１０４において実行されるプログラム部品である場合において出力部１２と対比して言及されるコントローラ１０４は、物理的なコントローラ１０４のうち出力部１２であるプログラム部品以外の部分を指す。
また、コントローラ１０４の入力部は、例えば、コントローラ１０４のＣＰＵ５４に接続されるアンプユニット、又は、触覚センサ１０から出力されたデータを入力してプログラム処理を実行するプログラム部品（ファンクションブロック）でもよい。出力部１２の少なくとも一部がコントローラ１０４の入力部に設けられていると、コントローラ１０４のプログラミングを行うユーザの負担を軽減することができる。
（３）出力部１２は、好ましい例として、動作内容判断モード及び要求指令対応モードの両方を有するが、動作内容判断モード及び要求指令対応モードのいずれか一方は省かれてもよい。
（４）出力部１２は、圧力分布、把持位置、把持力Ｆｚ値、集約せん断力Ｆｘ値、集約せん断力Ｆｙ値、モーメントＭｘ値、モーメントＭｙ値、モーメントＭｚ値、並進力ΔＦｘ値、並進力ΔＦｙ値、回転モーメントＭＲｘ値及び回転モーメントＭＲｙ値の各データ出力処理を行うが、これら複数のデータ出力処理のうちのいずれか又はいくつかは省かれてもよい。
（５）触覚センサ１０は、好ましくは、上記構成とされるが、第一電極層２４が複数の第一電極３４を有し、第二電極層２６が複数の第二電極３６を有し、複数の第一電極３４のうちの２以上が、平面視で第二電極３６と部分的に重なる構成であれば、触覚センサ１０は、上記以外の構成でもよい。
（６）触覚センサ１０は、３６個の第一電極３４を有するが、複数の第一電極３４の数は、いくつでもよい。
（７）複数の第二電極３６の数は、複数の第一電極３４の数よりも少なければ、いくつでもよい。
（８）複数の第一電極３４は、好ましくは、接触面２８に沿って行列状に配列されるが、接触面２８内で所望の圧力分布が得られるのであれば、行列状以外の態様で配置されていてもよい。
［第二実施形態］
次に、第二実施形態を説明する。
（触覚センサ１０の構成）
図３２は、第二実施形態に係る触覚センサ１０の縦断面図である。第二実施形態に係る触覚センサ１０は、上述の第一実施形態に係る触覚センサ１０（図３～図６参照）に対し、第二電極層２６の構成が次のように変更されている。
図３３は、図３２の第二電極層２６の平面図である。第二電極層２６は、単層である１の第二電極３６によって構成されている。つまり、第二電極３６は、１つの島部を形成している。第二電極３６は、例えば、導電ゴムによって形成される。この第二電極３６は、平板状に形成されている。第二電極３６は、基板１６のグランドに接続されていてもよく、グランドに対して浮いていてもよい。
図３４は、図３２の第二電極３６と弾力層２２と基板１６とを重ねた状態を示す平面図である。一例として、複数の第一電極３４の数は３６個であるのに対し、第二電極３６は、１つの島部を形成するので、第二実施形態では、第二電極３６によって形成される島部の数が複数の第一電極３４の数よりも少ない。
第二電極３６は、一例として、接触面２８（図３２参照）よりも小さい正方形に形成されている。この第二電極３６は、平面視で複数の第一電極３４の全てと重なる大きさを有している。具体的には、第二電極３６は、複数の第一電極３４のうち第二電極３６の外周部に沿って並ぶ第一電極３４と第二電極３６の外周部とが平面視で重なる大きさを有している。これにより、第二電極３６の外周部に沿って並ぶ第一電極３４は、平面視で第二電極３６と部分的に重なっており、複数の第一電極３４のうち第二電極３６の外周部の内側に位置する第一電極３４は、第二電極３６と全体的に重なっている。
第二実施形態では、複数の第一電極３４のうち第二電極３６と部分的に重なる第一電極３４が、「第二電極と部分的に重なる複数の部分重畳電極」の一例に相当し、この第二電極３６と部分的に重なる第一電極３４から出力される複数の信号は、「複数の部分重複電極信号」の一例に相当する。
図３２に示される触覚センサ１０のセンサ部１８では、接触面２８に圧力が加わり、各第一電極３４と第二電極３６との間の距離ｄが変化すると、この距離ｄの変化に応じて静電容量Ｃが変化する。また、センサ部１８では、接触面２８にせん断力が加わり、第二電極３６と部分的に重なる第一電極３４（図３４参照）と第二電極３６の重なり合う面積Ａが変化すると、この面積Ａの変化に応じて静電容量Ｃが変化する。
このような構成の触覚センサ１０は、上述の第一実施形態に係る触覚センサ１０（図３～図６参照）と同様に製造される。
図３５は、図３２の触覚センサ１０におけるモーメント長ｄｘ、ｄｙの一例を説明する図である。なお、図３５では、複数の第一電極３４に対して識別番号１～２８が示されている。複数の第一電極３４を識別する場合には、複数の第一電極３４のそれぞれを、第一電極３４－１～２８と称する。
モーメント長ｄｘは、Ｘ軸方向周りのモーメントＭｘ（図１１参照）を算出する際に用いられる長さである。モーメント長ｄｘは、一例として、接触面２８の中心からＹ軸方向に離れた位置にある第一電極３４－４の中心と接触面２８の中心との間のＹ軸方向に沿った距離に相当する。
図３５に示されるモーメント長ｄｙは、Ｙ軸方向周りのモーメントＭｙ（図１１参照）を算出する際に用いられる長さである。モーメント長ｄｙは、一例として、第二電極３６の中心からＸ軸方向に離れた位置にある第一電極３４－１３の中心と第二電極３６の中心との間のＸ軸方向に沿った距離に相当する。
第二実施形態において、変位Δｘ、Δｙ、Δｚの計算は、第一実施形態の場合と同様の考え方に基づいて行う。第二実施形態において、触覚センサ１０、出力部１２及びコントローラ１０４のハードウェア構成と、出力部１２における複数のモードは、第一実施形態と同じである。また、第二実施形態において、圧力分布、把持位置、把持力Ｆｚ値、並進力ΔＦｘ値、並進力ΔＦｙ値、回転モーメントＭＲｘ値及び回転モーメントＭＲｙ値の各データ出力処理は、第一実施形態と同じである。
一方、第二実施形態において、集約せん断力Ｆｘ値、集約せん断力Ｆｙ値、モーメントＭｘ値、モーメントＭｙ値及びモーメントＭｚ値の各データ出力処理は、第一実施形態と異なる。
（集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理）
第二実施形態において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｘ値を算出し、集約せん断力Ｆｘ値のデータを出力する。この集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。以下、図２１を参照しながら、第二実施形態における集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理の流れを説明する。
ステップＳ３１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ３１で取得するデータは、後述するステップＳ３２で変位Δｘを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ３２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３１で取得したデータに基づいて、第二電極３６と部分的に重なる複数の第一電極３４－１～８のそれぞれの位置について変位Δｘを算出する。このとき、変位Δｘの算出の対象となる複数の第一電極３４は、複数の第一電極３４－１～８の全てでもよく、複数の第一電極３４－１～８の一部でもよい。
第二実施形態では、一例として、ＣＰＵ５４が、複数の第一電極３４－１～８のそれぞれの位置について変位Δｘを算出する。このステップＳ３２では、センサ部１８から出力された複数の信号の一部に基づいて複数の第一電極３４－１～８のそれぞれの位置について変位Δｘが算出される。なお、第二実施形態では、第一電極３４－１７～２０、２１～２４について算出された変位Δｚの値で変位Δｘの補正を行うことが望ましい。
このようにして複数の第一電極３４－１～８のそれぞれの位置について算出された変位Δｘは、複数の第一電極３４－１～８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値に比例する。したがって、複数の第一電極３４－１～８のそれぞれの位置について変位Δｘが算出されることで、複数の第一電極３４－１～８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値が算出される。
なお、第二実施形態に係る集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理において、複数の第一電極３４－１～８のそれぞれの位置について算出されたせん断力Ｆｘ値は、「接触面内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ３３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３２で算出した複数の第一電極３４－１～８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｘ値を算出する。
ステップＳ３４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３３で算出した集約せん断力Ｆｘ値のデータをコントローラ１０４に出力する。この集約せん断力Ｆｘ値のデータは、ワークＷの衝突検知、ロボットハンド１０８で把持したワークＷの他の物体への接触維持検出、ワークＷの移動先への嵌合位置検出、ワークＷの移動先への挿入完了検出、ワークＷの移動先からの引き抜き完了検出等に利用される。
（集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理）
第二実施形態において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｙ値を算出し、集約せん断力Ｆｙ値のデータを出力する。この集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。以下、図２２を参照しながら、第二実施形態における集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理の流れを説明する。
ステップＳ４１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ４１で取得するデータは、後述するステップＳ４２で変位Δｙを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ４２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４１で取得したデータに基づいて、第二電極３６と部分的に重なる複数の第一電極３４－９～１６のそれぞれの位置について変位Δｙを算出する。このとき、変位Δｙの算出の対象となる複数の第一電極３４は、複数の第一電極３４－９～１６の全てでもよく、複数の第一電極３４－９～１６の一部でもよい。
第二実施形態では、一例として、ＣＰＵ５４が、複数の第一電極３４－９～１６のそれぞれの位置について変位Δｙを算出する。このステップＳ４２では、センサ部１８から出力された複数の信号の一部に基づいて複数の第一電極３４－９～１６のそれぞれの位置について変位Δｙが算出される。なお、第二実施形態では、第一電極３４－１７～２５、２６、２１、２０、２７、２８、２４について算出された変位Δｚの値で変位Δｙの補正を行うことが望ましい。
このようにして複数の第一電極３４－９～１６のそれぞれの位置について算出された変位Δｙは、複数の第一電極３４－９～１６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値に比例する。したがって、複数の第一電極３４－９～１６のそれぞれの位置について変位Δｙが算出されることで、複数の第一電極３４－９～１６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値が算出される。
なお、第二実施形態に係る集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理において、複数の第一電極３４－９～１６のそれぞれの位置について算出されたせん断力Ｆｙ値は、「接触面内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ４３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４２で算出した複数の第一電極３４－９～１６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｙ値を算出する。
ステップＳ４４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４３で算出した集約せん断力Ｆｙ値のデータをコントローラ１０４に出力する。この集約せん断力Ｆｙ値のデータは、ワークＷの衝突検知、ロボットハンド１０８で把持したワークＷの他の物体への接触維持検出、ワークＷの移動先への嵌合位置検出、ワークＷの移動先への挿入完了検出、ワークＷの移動先からの引き抜き完了検出等に利用される。
（モーメントＭｘ値のデータ出力処理）
第二実施形態において、出力部１２は、接触面２８におけるＹ軸方向に離間した２箇所の第一電極３４について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＸ軸方向周りのモーメントＭｘの値をモーメントＭｘ値として算出し、モーメントＭｘ値のデータを出力する。
このモーメントＭｘ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。以下、図２３を参照しながら、第二実施形態におけるモーメントＭｘ値のデータ出力処理の流れを説明する。
ステップＳ５１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ５１で取得するデータは、後述するステップＳ５２で変位Δｚを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ５２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ５１で取得したデータに基づいて、「複数の第一集約圧力検出位置」及び「複数の第二集約圧力検出位置」の一例として、接触面２８の中心からＹ軸方向に離れた第一電極３４－２０、２７、２８、２４及び第一電極３４－１７、２５、２６、２１のそれぞれの位置について変位Δｚを算出する。
このようにして複数の第一電極３４のそれぞれの位置について算出された変位Δｚは、複数の第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値に比例する。したがって、複数の第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚが算出されることで、複数の第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値が算出される。
なお、第二実施形態に係るモーメントＭｘ値のデータ出力処理において、第一電極３４－２０、２７、２８、２４のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち複数の第一集約圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。また、第一電極３４－１７、２５、２６、２１のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち複数の第二集約圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。
ステップＳ５３では、ＣＰＵ５４が、第一電極３４－２０、２７、２８、２４のそれぞれの位置の圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第一集約圧力値とする。これにより、第一電極３４－２０、２７、２８、２４について第一集約圧力値が算出される。第一集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
同様に、ステップＳ５３では、ＣＰＵ５４が、第一電極３４－１７、２５、２６、２１のそれぞれの位置の圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第二集約圧力値とする。これにより、第一電極３４－１７、２５、２６、２１について第二集約圧力値が算出される。第二集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
ステップＳ５４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ５３で第一電極３４－１７、２５、２６、２１について算出した第一集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｘを乗じた値と、ステップＳ５３で第一電極３４－１７、２５、２６、２１について算出した第二集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｘを乗じた値の差を算出し、この差をモーメントＭｘ値とする。これにより、モーメントＭｘ値（モーメントの大きさ及び方向）が算出される。モーメントＭｘ値は、「第一モーメント値」の一例である。
ステップＳ５５では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ５４で算出したモーメントＭｘ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
なお、上述のステップＳ５２では、第一電極３４－２０、２７、２８、２４のそれぞれの位置における圧力値が算出されるが、第一電極３４－２０、２７、２８、２４のうちいずれか２つの第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値が算出されてもよい。同様に、上述のステップＳ５２では、第一電極３４－１７、２５、２６、２１のそれぞれの位置における圧力値が算出されるが、第一電極３４－１７、２５、２６、２１のうちいずれか２つの第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値が算出されてもよい。
（モーメントＭｙ値のデータ出力処理）
第二実施形態において、出力部１２は、接触面２８におけるＸ軸方向に離間した２箇所の第一電極３４について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＹ軸方向周りのモーメントＭｙの値をモーメントＭｙ値として算出し、モーメントＭｙ値のデータを出力する。
このモーメントＭｘ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。以下、図２４を参照しながら、第二実施形態におけるモーメントＭｙ値のデータ出力処理の流れを説明する。
ステップＳ６１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ６１で取得するデータは、後述するステップＳ６２で変位Δｚを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ６２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ６１で取得したデータに基づいて、「複数の第一集約圧力検出位置」及び「複数の第二集約圧力検出位置」の一例として、接触面２８の中心からＸ軸方向に離れた第一電極３４－１７，１８、１９、２０及び第一電極３４－２１、２２、２３、２４のそれぞれの位置について変位Δｚを算出する。
このようにして複数の第一電極３４のそれぞれの位置について算出された変位Δｚは、複数の第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値に比例する。したがって、複数の第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚが算出されることで、複数の第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値が算出される。
なお、第二実施形態に係るモーメントＭｘ値のデータ出力処理において、第一電極３４－１７，１８、１９、２０のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち複数の第一集約圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。また、第一電極３４－２１、２２、２３、２４のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち複数の第二集約圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。
ステップＳ６３では、ＣＰＵ５４が、第一電極３４－１７，１８、１９、２０のそれぞれの位置の圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第一集約圧力値とする。これにより、第一電極３４－１７，１８、１９、２０について第一集約圧力値が算出される。第一集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
同様に、ステップＳ６３では、ＣＰＵ５４が、第一電極３４－２１、２２、２３、２４のそれぞれの位置の圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第二集約圧力値とする。これにより、第一電極３４－２１、２２、２３、２４について第二集約圧力値が算出される。第二集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
ステップＳ６４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ６３で第一電極３４－１７，１８、１９、２０について算出した第一集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｙを乗じた値と、ステップＳ６３で第一電極３４－２１、２２、２３、２４について算出した第二集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｙを乗じた値の差を算出し、この差をモーメントＭｙ値とする。これにより、モーメントＭｙ値（モーメントの大きさ及び方向）が算出される。モーメントＭｙ値は、「第一モーメント値」の一例である。
ステップＳ６５では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ６４で算出したモーメントＭｙ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
なお、上述のステップＳ６２では、第一電極３４－１７，１８、１９、２０のそれぞれの位置における圧力値が算出されるが、第一電極３４－１７，１８、１９、２０のうちいずれか２つの第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値が算出されてもよい。同様に、上述のステップＳ６２では、第一電極３４－２１、２２、２３、２４のそれぞれの位置における圧力値が算出されるが、第一電極３４－２１、２２、２３、２４のうちいずれか２つの第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値が算出されてもよい。
（モーメントＭｚ値のデータ出力処理）
第二実施形態において、出力部１２は、接触面２８の中心からＸ軸方向又はＹ軸方向に離間した２箇所の第一電極３４について第一せん断力値及び第二せん断力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一せん断力値及び第二せん断力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＺ軸方向周りのモーメントＭｚの値をモーメントＭｚ値として算出し、モーメントＭｚ値のデータを出力する。
以下、図２５を参照しながら、第二実施形態におけるモーメントＭｚ値のデータ出力処理の流れを説明する。このモーメントＭｚ値のデータ出力処理には、以下の第一例及び第二例がある。
第一例に係るモーメントＭｚ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。ステップＳ７１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ７１で取得するデータは、後述するステップＳ７２で変位Δｘを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ７２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７１で取得したデータに基づいて、「第一せん断力検出位置」及び「第二せん断力検出位置」の一例として、第一電極３４－１～４、５～８のうち互いにＹ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｘを算出する。
このとき、例えば、ＣＰＵ５４は、第一電極３４－１～４のうち互いにＹ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４－１、４のそれぞれの位置について変位Δｘを算出してもよく、第一電極３４－５～８のうち互いにＹ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４－５、８のそれぞれの位置について変位Δｘを算出してもよい。
また、例えば、ＣＰＵ５４は、第一電極３４－１～４のうち互いにＹ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４－２、３のそれぞれの位置について変位Δｘを算出してもよく、第一電極３４－５～８のうち互いにＹ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４－６、７のそれぞれの位置について変位Δｘを算出してもよい。
このようにして互いにＹ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４のそれぞれの位置について算出された変位Δｘは、その２箇所の第一電極３４のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値に比例する。したがって、互いにＹ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｘが算出されることで、その２箇所の第一電極３４のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値が算出される。
以下、このように２箇所の第一電極３４のうち一方の第一電極３４について算出されたせん断力Ｆｘ値を第一せん断力Ｆｘ値と称し、２箇所の第一電極３４のうち他方の第一電極３４について算出されたせん断力Ｆｘ値を第二せん断力Ｆｘ値と称する。
ステップＳ７３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７２で算出した第一せん断力Ｆｘ値と第二せん断力Ｆｘとの差を算出し、この差に基づいてモーメントＭｚ値（モーメントの大きさ及び方向）を算出する。モーメントＭｚ値は、「第二モーメント値」の一例である。
ステップＳ７４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７３で算出したモーメントＭｚ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
第二例に係るモーメントＭｚ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。ステップＳ７１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ７１で取得するデータは、後述するステップＳ７２で変位Δｙを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ７２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７１で取得したデータに基づいて、「第一せん断力検出位置」及び「第二せん断力検出位置」の一例として、第一電極３４－９～１２、１３～１６のうち互いにＸ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｙを算出する。
このとき、例えば、ＣＰＵ５４は、第一電極３４－９～１２のうち互いにＸ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４－９、１２のそれぞれの位置について変位Δｙを算出してもよく、第一電極３４－１３～１６のうち互いにＸ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４－１３、１６のそれぞれの位置について変位Δｙを算出してもよい。
また、例えば、ＣＰＵ５４は、第一電極３４－９～１２のうち互いにＸ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４－１０、１１のそれぞれの位置について変位Δｙを算出してもよく、第一電極３４－１３～１６のうち互いにＸ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４－１４、１５のそれぞれの位置について変位Δｙを算出してもよい。
このようにして互いにＸ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４のそれぞれの位置について算出された変位Δｙは、その２箇所の第一電極３４のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値に比例する。したがって、互いにＸ軸方向に離れた２箇所の第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｙが算出されることで、その２箇所の第一電極３４のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値が算出される。
以下、このように２箇所の第一電極３４のうち一方の第一電極３４について算出されたせん断力Ｆｙ値を第一せん断力Ｆｙ値と称し、２箇所の第一電極３４のうち他方の第一電極３４について算出されたせん断力Ｆｙ値を第二せん断力Ｆｙ値と称する。
ステップＳ７３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７２で算出した第一せん断力Ｆｙ値と第二せん断力Ｆｙとの差を算出し、この差に基づいてモーメントＭｚ値（モーメントの大きさ及び方向）を算出する。モーメントＭｚ値は、「第二モーメント値」の一例である。
ステップＳ７４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７３で算出したモーメントＭｚ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
次に、第二実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理（図２１参照）において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｘ値を算出し、集約せん断力Ｆｘ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で集約せん断力Ｆｘ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。また、例えば、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれのせん断力Ｆｘ値を表すせん断力分布のデータを出力する場合に比して、せん断力Ｆｘ値を集約する分、出力部１２とコントローラ１０４との間のデータ通信量を減らすことができる。これにより、出力部１２及びコントローラ１０４の応答速度を向上させることができるので、一対の把持部１１４を有するロボット１０２を制御するコントローラ１０４に対して、ロボット１０２の制御に有益な触覚情報を効率よく提供できる。
同様に、集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理（図２２参照）において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｙ値を算出し、集約せん断力Ｆｙ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で集約せん断力Ｆｙ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。また、例えば、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれのせん断力Ｆｘ値を表すせん断力分布のデータを出力する場合に比して、せん断力Ｆｘ値を集約する分、出力部１２とコントローラ１０４との間のデータ通信量を減らすことができる。これにより、出力部１２及びコントローラ１０４の応答速度を向上させることができるので、一対の把持部１１４を有するロボット１０２を制御するコントローラ１０４に対して、ロボット１０２の制御に有益な触覚情報を効率よく提供できる。
（２）集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理（図２１参照）において、出力部１２は、センサ部１８から出力された複数の信号の一部に基づいて接触面２８内における複数の第一電極３４のそれぞれの位置のせん断力Ｆｘ値を算出する。そして、出力部１２は、複数の第一電極３４のそれぞれの位置のせん断力Ｆｘ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｘ値を算出する。したがって、例えば、任意に選択した１つの第一電極３４について算出したせん断力Ｆｘ値に比して、接触面２８全体のせん断力Ｆｘ値をより的確に表す集約せん断力Ｆｘ値を出力することができる。
同様に、集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理（図２２参照）において、出力部１２は、センサ部１８から出力された複数の信号の一部に基づいて接触面２８内における複数の第一電極３４のそれぞれの位置のせん断力Ｆｙ値を算出する。そして、出力部１２は、複数の第一電極３４のそれぞれの位置のせん断力Ｆｙ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｙ値を算出する。したがって、例えば、任意に選択した１つの第一電極３４について算出したせん断力Ｆｙ値に比して、接触面２８全体のせん断力Ｆｙ値をより的確に表す集約せん断力Ｆｙ値データを出力することができる。
（３）モーメントＭｘ値のデータ出力処理（図２３参照）において、出力部１２は、接触面２８におけるＹ軸方向に離間した２箇所の第一電極３４について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＸ軸方向周りのモーメントＭｘの値をモーメントＭｘ値として算出し、モーメントＭｘ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｘ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
同様に、モーメントＭｙ値のデータ出力処理（図２４参照）において、出力部１２は、接触面２８におけるＸ軸方向に離間した２箇所の第一電極３４について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＹ軸方向周りのモーメントＭｙの値をモーメントＭｙ値として算出し、モーメントＭｙ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｙ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（４）モーメントＭｚ値のデータ出力処理（図２５参照）の第一例において、出力部１２は、接触面２８におけるＹ軸方向に離間した２箇所の第一電極３４について第一集約せん断力Ｆｘ値及び第二集約せん断力Ｆｘ値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約せん断力Ｆｘ値及び第二集約せん断力Ｆｘ値に基づいて触覚センサ１０に作用するＺ軸方向周りのモーメントＭｚの値をモーメントＭｚ値として算出し、モーメントＭｚ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｚ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
同様に、モーメントＭｚ値のデータ出力処理（図２５参照）の第二例において、出力部１２は、接触面２８におけるＸ軸方向に離間した２箇所の第一電極３４について第一集約せん断力Ｆｙ値及び第二集約せん断力Ｆｙ値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約せん断力Ｆｙ値及び第二集約せん断力Ｆｙ値に基づいて触覚センサ１０に作用するＺ軸方向周りのモーメントＭｚの値をモーメントＭｚ値として算出し、モーメントＭｚ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｚ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（５）触覚センサ１０（図３２～図３４参照）において、第二電極層２６は、単層である１の第二電極３６によって構成されている。したがって、触覚センサ１０の構造及び製造工程を簡素化することができる。
また、第一電極３４と第二電極３６との間の距離に応じて変化する静電容量を検出することにより、複数の第一電極３４のそれぞれの位置で圧力を検出できる。さらに、複数の第一電極３４の一部、すなわち、第二電極３６の外周部に沿って並ぶ第一電極３４は、平面視で第二電極３６と部分的に重なっているので、この第一電極３４と第二電極３６の重なり合う面積に応じて変化する静電容量を検出することにより、第二電極３６の外周部に沿って並ぶ第一電極３４の位置でせん断力も検出できる。
しかも、第二電極３６の数が、１であり、複数の第一電極３４の数よりも少ないことにより、１つの第二電極３６に対して複数の第一電極３４がマッチングされるので、例えば、複数の第一電極３４が複数の第二電極３６と１対１にマッチングされる場合に比して、複数の第一電極３４の互いの間隔を狭めることができる。これにより、複数の第一電極３４の数を確保できるので、圧力分布の分解能を確保できる。
このように、第二実施形態に係る触覚センサ１０によれば、簡素な構造及び製造工程でもせん断力を検出できると共に、圧力分布の分解能を確保できる。
（６）第二電極３６は、単一の構成であるので、例えば、第二電極３６が複数の部材によって構成される場合に比して、製造効率を向上させることができると共に、部品点数を削減することができる。
（７）第二実施形態において、第一実施形態と同様の構成については、第一実施形態と同様の作用効果を奏する。
次に、第二実施形態の変形例について説明する。
（１）触覚センサ１０は、好ましくは、上記構成とされるが、第一電極層２４が複数の第一電極３４を有し、第二電極層２６が１の第二電極３６を有し、複数の第一電極３４のうちの２以上が、平面視で第二電極３６と部分的に重なる構成であれば、触覚センサ１０は、上記以外の構成でもよい。
（２）触覚センサ１０は、３６個の第一電極３４を有するが、複数の第一電極３４の数は、いくつでもよい。
（３）第二電極３６の数は、１であるが、複数の第一電極３４の数よりも少なければ、第二電極３６の数は、いくつでもよい。
（４）複数の第一電極３４は、好ましくは、接触面２８に沿って行列状に配列されるが、接触面２８内で所望の圧力分布が得られるのであれば、行列状以外の態様で配置されていてもよい。
（５）第二実施形態において、第一実施形態と同様の構成については、第一実施形態と同様の変形例を採用してもよい。
［第三実施形態］
次に、第三実施形態を説明する。
（触覚センサ１０の構成）
図３６は、第三実施形態に係る触覚センサ１０の縦断面図である。第三実施形態に係る触覚センサ１０は、上述の第一実施形態に係る触覚センサ１０（図３～図６参照）に対し、第二電極層２６の構成が次のように変更されている。
図３７は、図３６の第二電極層２６の平面図である。第二電極層２６は、単層である１の第二電極３６によって構成されている。第二電極３６は、例えば、導電ゴムによって形成される。この第二電極３６は、平板状に形成されている。第二電極３６は、一例として、平面視で正方形に形成されている。第二電極３６は、基板１６（図３参照）のグランドに接続されていてもよく、グランドに対して浮いていてもよい。
第二電極３６には、複数の開口３８が形成されている。複数の開口３８は、第二電極３６の板厚方向、すなわち、Ｚ軸方向に貫通している。この複数の開口３８は、Ｘ－Ｙ平面に沿って行列状に配列されている。つまり、複数の開口３８は、Ｘ軸方向を縦方向とし、Ｙ軸方向を横方向として配列されている。
複数の開口３８は、同一の形状である。複数の開口３８は、一例として、平面視で正方形に形成されている。複数の開口３８の数は、上述の複数の第一電極３４（図４参照）の数よりも少ない。複数の開口３８は、一例として、Ｘ軸方向に３個ずつ、Ｙ軸方向に３個ずつ配列されている。つまり、複数の開口３８の数は９個である。この複数の開口３８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ等間隔に配列されている。
図３８は、図３６の第二電極３６と弾力層２２と基板１６とを重ねた状態を示す平面図である。第二電極３６は、平面視で複数の第一電極３４の全てと重なる大きさを有している。具体的には、第二電極３６は、平面視で第二電極３６の外形部の内側に複数の第一電極３４の全てが収まる大きさを有している。
複数の開口３８のそれぞれは、平面視で複数の第一電極３４のうちＸ軸方向及びＹ軸方向に隣接する４個の第一電極３４のそれぞれと部分的に重なるように形成されている。具体的には、各開口３８は、平面視で４個の第一電極３４の中心部に位置し、この４個の第一電極３４と部分的に重なっている。
このように、第三実施形態では、複数の第一電極３４の全てが平面視で第二電極３６の外形部の内側に収まっており、また、複数の第一電極３４の全てが開口３８と部分的に重なっている。複数の第一電極３４の全てが開口３８と部分的に重なることは、複数の第一電極３４の全てが第二電極３６と部分的に重なることに相当する。
第三実施形態では、複数の第一電極３４の全てが、「第二電極と部分的に重なる複数の部分重畳電極」の一例に相当し、複数の第一電極３４から出力される複数の信号は、「複数の部分重複電極信号」の一例に相当する。
図３６に示される触覚センサ１０のセンサ部１８では、接触面２８に圧力が加わり、各第一電極３４と開口３８との間の距離ｄが変化すると、この距離ｄの変化に応じて静電容量Ｃが変化する。また、センサ部１８では、接触面２８にせん断力が加わり、各第一電極３４と開口３８の重なり合う面積Ａが変化すると、この面積Ａの変化に応じて静電容量Ｃが変化する。
このような構成の触覚センサ１０は、上述の第一実施形態に係る触覚センサ１０（図３～図６参照）と同様に製造される。
図３９は、図３６の触覚センサ１０におけるモーメント長ｄｘ、ｄｙの一例を説明する図である。なお、図３５では、複数の開口３８に対して識別番号１～９が示されている。複数の開口３８を識別する場合には、複数の開口３８のそれぞれを、開口３８－１～９と称する。
図３９に示されるモーメント長ｄｘは、Ｘ軸方向周りのモーメントＭｘ（図１１参照）を算出する際に用いられる長さである。モーメント長ｄｘは、一例として、接触面２８の中心からＹ軸方向に離れた位置にある開口３８－３の中心と接触面２８の中心との間のＹ軸方向に沿った距離に相当する。
図３９に示されるモーメント長ｄｙは、Ｙ軸方向周りのモーメントＭｙ（図１１参照）を算出する際に用いられる長さである。モーメント長ｄｙは、一例として、接触面２８の中心からＸ軸方向に離れた位置にある開口３８－１の中心と接触面２８の中心との間のＸ軸方向に沿った距離に相当する。
第三実施形態において、変位Δｘ、Δｙ、Δｚの計算は、第一実施形態の場合と同様の考え方に基づいて行う。第三実施形態において、触覚センサ１０、出力部１２及びコントローラ１０４のハードウェア構成と、出力部１２における複数のモードは、第一実施形態と同じである。また、第三実施形態において、圧力分布、把持位置、把持力Ｆｚ値、並進力ΔＦｘ値、並進力ΔＦｙ値、回転モーメントＭＲｘ値及び回転モーメントＭＲｙ値の各データ出力処理は、第一実施形態と同じである。
一方、第三実施形態において、集約せん断力Ｆｘ値、集約せん断力Ｆｙ値、モーメントＭｘ値、モーメントＭｙ値及びモーメントＭｚ値の各データ出力処理は、第一実施形態と異なる。
（集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理）
第三実施形態において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｘ値を算出し、集約せん断力Ｆｘ値のデータを出力する。この集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。以下、図２１を参照しながら、第三実施形態における集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理の流れを説明する。
ステップＳ３１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ３１で取得するデータは、後述するステップＳ３２で変位Δｘを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ３２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３１で取得したデータに基づいて、「複数のせん断力検出位置」の一例として、複数の開口３８のそれぞれの位置について変位Δｘを算出する。開口３８の位置は、開口３８の中心又はいずれかの角などの開口３８の特定部位の位置によって表される。変位Δｘの算出は、第一実施形態におけるΔｘ、Δｙ、Δｚ≠０の場合の説明と同様の考え方に基づき、１つの開口３８に部分的に重なる４つの第一電極３４に対応する信号の全部又は一部を用いて行う。一部の信号を用いる場合は、１つの開口３８と重なる４つの第一電極３４のうちｘ方向の位置が異なる少なくとも２つの電極に対応する信号が用いられる。このとき、変位Δｘの算出の対象となる複数の開口３８は、全ての開口３８でもよく、一部の開口３８でもよい。また、ステップＳ３２では、センサ部１８から出力された複数の信号の全部が用いられてもよいし、複数の信号の一部が用いられてもよい。
このようにして複数の開口３８のそれぞれの位置について算出された変位Δｘは、複数の開口３８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値に比例する。したがって、複数の開口３８のそれぞれの位置について変位Δｘが算出されることで、複数の開口３８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値が算出される。
なお、第三実施形態に係る集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理において、複数の開口３８のそれぞれの位置について算出されたせん断力Ｆｘ値は、「接触面内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ３３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３２で算出した複数の開口３８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｘ値を算出する。
ステップＳ３４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３３で算出した集約せん断力Ｆｘ値のデータをコントローラ１０４に出力する。この集約せん断力Ｆｘ値のデータは、ワークＷの衝突検知、ロボットハンド１０８で把持したワークＷの他の物体への接触維持検出、ワークＷの移動先への嵌合位置検出、ワークＷの移動先への挿入完了検出、ワークＷの移動先からの引き抜き完了検出等に利用される。
（集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理）
第三実施形態において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｙ値を算出し、集約せん断力Ｆｙ値のデータを出力する。この集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。以下、図２２を参照しながら、第三実施形態における集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理の流れを説明する。
ステップＳ４１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ４１で取得するデータは、後述するステップＳ４２で変位Δｙを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ４２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４１で取得したデータに基づいて、「複数のせん断力検出位置」の一例として、複数の開口３８のそれぞれの位置について変位Δｙを算出する。開口３８の位置は、開口３８の中心又はいずれかの角などの開口３８の特定部位の位置によって表される。変位Δｙの算出は、第一実施形態におけるΔｘ、Δｙ、Δｚ≠０の場合の説明と同様の考え方に基づき、１つの開口３８に部分的に重なる４つの第一電極３４に対応する信号の全部又は一部を用いて行う。一部の信号を用いる場合は、１つの開口３８と重なる４つの第一電極３４のうちｙ方向の位置が異なる少なくとも２つの電極に対応する信号が用いられる。このとき、変位Δｙの算出の対象となる複数の開口３８は、全ての開口３８でもよく、一部の開口３８でもよい。また、ステップＳ４２では、センサ部１８から出力された複数の信号の全部が用いられてもよいし、複数の信号の一部が用いられてもよい。
このようにして複数の開口３８のそれぞれの位置について算出された変位Δｙは、複数の開口３８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値に比例する。したがって、複数の開口３８のそれぞれの位置について変位Δｙが算出されることで、複数の開口３８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値が算出される。
なお、第三実施形態に係る集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理において、複数の開口３８のそれぞれの位置について算出されたせん断力Ｆｙ値は、「接触面内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ４３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４２で算出した複数の開口３８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｙ値を算出する。
ステップＳ４４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４３で算出した集約せん断力Ｆｙ値のデータをコントローラ１０４に出力する。この集約せん断力Ｆｙ値のデータは、ワークＷの衝突検知、ロボットハンド１０８で把持したワークＷの他の物体への接触維持検出、ワークＷの移動先への嵌合位置検出、ワークＷの移動先への挿入完了検出、ワークＷの移動先からの引き抜き完了検出等に利用される。
（モーメントＭｘ値のデータ出力処理）
第三実施形態において、出力部１２は、接触面２８におけるＹ軸方向に離間した２箇所の開口３８について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。このとき、触覚センサ１０は、少なくともこの２箇所の開口３８の位置においてワークＷから力を受けているものとする。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＸ軸方向周りのモーメントＭｘの値をモーメントＭｘ値として算出し、モーメントＭｘ値のデータを出力する。
このモーメントＭｘ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。以下、図２３を参照しながら、第三実施形態におけるモーメントＭｘ値のデータ出力処理の流れを説明する。
ステップＳ５１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ５１で取得するデータは、後述するステップＳ５２で変位Δｚを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ５２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ５１で取得したデータに基づいて、「複数の第一集約圧力検出位置」の一例として、接触面２８の中心からＹ軸方向に離れた開口３８－４（図３９参照）が選択され、開口３８－４と部分的に重なる４つの第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚを算出する。この４つの第一電極３４の位置は、「第一集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置」の一例である。さらに、「第二集約圧力検出位置」の一例として、接触面２８の中心から開口３８－４とは反対方向に離れた開口３８－６（図３９参照）が選択され、開口３８－６と部分的に重なる４つの第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚを算出する。この４つの第一電極３４の位置は、「第二集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置」の一例である。
このようにして複数の開口３８－４、６と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された変位Δｚは、第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値に比例する。したがって、第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚが算出されることで、第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値が算出される。
なお、第三実施形態に係るモーメントＭｘ値のデータ出力処理において、開口３８－４と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち第一集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。また、開口３８－６と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち第二集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。
ステップＳ５３では、ＣＰＵ５４が、開口３８－４と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置の圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第一集約圧力値とする。これにより、開口３８－４について第一集約圧力値が算出される。第一集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
同様に、ステップＳ５３では、ＣＰＵ５４が、開口３８－６と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置の圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第二集約圧力値とする。これにより、開口３８－６について第二集約圧力値が算出される。第二集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
ステップＳ５２及びＳ５３では、開口３８－４について第一集約圧力値を算出したのと同様にして開口３８－１、７についても第一集約圧力値を算出し、これら３つの第一集約圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を最終的な第一集約圧力値としてもよい。この場合の第一集約圧力検出位置は、開口３８－１、４、７の各位置である。また、ステップＳ５２及びＳ５３では、開口３８－６について第二集約圧力値を算出したのと同様にして開口３８－３、９についても第二集約圧力値を算出し、これら３つの第二集約圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を最終的な第二集約圧力値としてもよい。この場合の第二集約圧力検出位置は、開口３８－３、６、９の各位置である。このとき、触覚センサ１０は、少なくともこれら６箇所の開口３８の位置においてワークＷから力を受けているものとする。
ステップＳ５４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ５３で開口３８－４又は３８－１、４、７の組について算出した第一集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｘを乗じた値と、ステップＳ５３で開口３８－６又は３８－３、６、９の組について算出した第二集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｘを乗じた値の差を算出し、この差をモーメントＭｘ値とする。これにより、モーメントＭｘ値（モーメントの大きさ及び方向）が算出される。モーメントＭｘ値は、「第一モーメント値」の一例である。
ステップＳ５５では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ５４で算出したモーメントＭｘ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
（モーメントＭｙ値のデータ出力処理）
第三実施形態において、出力部１２は、接触面２８におけるＸ軸方向に離間した２箇所の開口３８について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。このとき、触覚センサ１０は、少なくともこの２箇所の開口３８の位置においてワークＷから力を受けているものとする。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＹ軸方向周りのモーメントＭｙの値をモーメントＭｙ値として算出し、モーメントＭｙ値のデータを出力する。
このモーメントＭｙ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。以下、図２４を参照しながら、第三実施形態におけるモーメントＭｙ値のデータ出力処理の流れを説明する。
ステップＳ６１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ６１で取得するデータは、後述するステップＳ６２で変位Δｘを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ６２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ６１で取得したデータに基づいて、「複数の第一集約圧力検出位置」の一例として、接触面２８の中心からＸ軸方向に離れた開口３８２が選択され、開口３８－２と部分的に重なる４つの第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚを算出する。この４つの第一電極３４の位置は、「第一集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置」の一例である。さらに、「第二集約圧力検出位置」の一例として、接触面２８の中心から開口３８－２とは反対方向に離れた開口３８－８（図３９参照）が選択され、第二電極－８と部分的に重なる４つの第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚを算出する。この４つの第一電極３４の位置は、「第二集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置」の一例である。
このようにして複数の開口３８－２、８と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された変位Δｚは、第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値に比例する。したがって、第一電極３４のそれぞれの位置について変位Δｚが算出されることで、第一電極３４のそれぞれの位置における圧力値が算出される。
なお、第三実施形態に係るモーメントＭｙ値のデータ出力処理において、開口３８－２と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち第一圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。また、開口３８－８と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの位置について算出された圧力値は、「接触面内における複数の圧力検出位置のうち第二集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値」の一例に相当する。
ステップＳ６３では、ＣＰＵ５４が、開口３８－２、と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第一集約圧力値とする。これにより、開口３８－１、２、３について第一集約圧力値が算出される。第一集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
同様に、ステップＳ６３では、ＣＰＵ５４が、開口３８－８と部分的に重なる第一電極３４のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を第二集約圧力値とする。これにより、開口３８－８について第二集約圧力値が算出される。第二集約圧力値は、垂直荷重Ｆｚ’に相当する。
ステップＳ６２及びＳ６３では、開口３８－２について第一集約圧力値を算出したのと同様にして開口３８－１、３についても第一集約圧力値を算出し、これら３つの第一集約圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を最終的な第一集約圧力値としてもよい。この場合の第一集約圧力検出位置は、開口３８－１、２、３の各位置である。また、ステップＳ６２及びＳ６３では、開口３８－８について第二集約圧力値を算出したのと同様にして開口３８－７、９についても第二集約圧力値を算出し、これら３つの第二集約圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行い、この算出した値を最終的な第二集約圧力値としてもよい。この場合の第二集約圧力検出位置は、開口３８－７、８、９の各位置である。このとき、触覚センサ１０は、少なくともこれら６箇所の開口３８の位置においてワークＷから力を受けているものとする。
ステップＳ６４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ６３で開口３８－２又は３８－１、２、３の組について算出した第一集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｙを乗じた値と、ステップＳ６３で開口３８－８又は３８－７、８、９の組について算出した第二集約圧力値（垂直荷重Ｆｚ’）に距離ｄｙを乗じた値の差を算出し、この差をモーメントＭｙ値とする。これにより、モーメントＭｙ値（モーメントの大きさ及び方向）が算出される。モーメントＭｙ値は、「第一モーメント値」の一例である。
ステップＳ６５では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ６４で算出したモーメントＭｙ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
（モーメントＭｚ値のデータ出力処理）
第三実施形態において、出力部１２は、接触面２８の中心からＸ軸方向又はＹ軸方向に離間した２箇所の開口３８について第一集約せん断力値及び第二集約せん断力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約せん断力値及び第二集約せん断力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＺ軸方向周りのモーメントＭｚの値をモーメントＭｚ値として算出し、モーメントＭｚ値のデータを出力する。
以下、図２５を参照しながら、第三実施形態におけるモーメントＭｚ値のデータ出力処理の流れを説明する。このモーメントＭｚ値のデータ出力処理には、以下の第一例及び第二例がある。
第一例に係るモーメントＭｚ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。ステップＳ７１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ７１で取得するデータは、後述するステップＳ７２で変位Δｙを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ７２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７１で取得したデータに基づいて、「第一せん断力検出位置」及び「第二せん断力検出位置」の一例として、接触面２８の中心からＸ軸方向に離れた開口３８－２、８のそれぞれの位置について変位Δｙを算出する。
このようにして開口３８－２、８のそれぞれの位置について算出された変位Δｙは、開口３８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値に比例するので、開口３８－２、８のそれぞれの位置について変位Δｙが算出されることで、開口３８－２、８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｙ値が算出される。以下、このように開口３８－２について算出されたせん断力Ｆｙ値を第一せん断力Ｆｙ値と称し、開口３８－８について算出されたせん断力Ｆｙ値を第二せん断力Ｆｙ値と称する。
また、開口３８－２について算出された第一せん断力Ｆｙ値は、「接触面内における第一せん断力検出位置について算出された第一せん断力値」の一例に相当する。また、開口３８－８について算出された第二せん断力Ｆｙ値は、「接触面内における第二せん断力検出位置について算出された第二せん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ７３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７２で開口３８－２について算出した第一せん断力Ｆｙ値に距離ｄｙを乗じた値と、ステップＳ７２で開口３８－８について算出した第二せん断力Ｆｙに距離ｄｙを乗じた値の差を算出し、この差をモーメントＭｚ値とする。これにより、モーメントＭｚ値（モーメントの大きさ及び方向）が算出される。モーメントＭｚ値は、「第二モーメント値」の一例である。
ステップＳ７４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７３で算出したモーメントＭｚ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
なお、上述のステップＳ７２では、開口３８－２について第一せん断力Ｆｙ値が算出されるが、開口３８－１、２、３のうち少なくとも１つの開口３８について第一せん断力Ｆｙ値が算出されてもよい。同様に、上述のステップＳ７２では、開口３８－８について第二せん断力Ｆｙ値が算出されるが、開口３８－７、８、９のうち少なくとも１つの開口３８について第二せん断力Ｆｙ値が算出されてもよい。
第二例に係るモーメントＭｚ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。ステップＳ７１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ７１で取得するデータは、後述するステップＳ７２で変位Δｘを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ７２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７１で取得したデータに基づいて、「第一せん断力検出位置」及び「第二せん断力検出位置」の一例として、接触面２８の中心からＹ軸方向に離れた開口３８－４、６のそれぞれの位置について変位Δｘを算出する。
このようにして開口３８－４、６のそれぞれの位置について算出された変位Δｘは、開口３８のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値に比例するので、開口３８－４、６のそれぞれの位置について変位Δｘが算出されることで、開口３８－４、６のそれぞれの位置におけるせん断力Ｆｘ値が算出される。
また、開口３８－４について算出された第一せん断力Ｆｘ値は、「接触面内における第一せん断力検出位置について算出された第一せん断力値」の一例に相当する。また、開口３８－６について算出された第二せん断力Ｆｘ値は、「接触面内における第二せん断力検出位置について算出された第二せん断力値」の一例に相当する。
ステップＳ７３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７２で開口３８－４について算出した第一せん断力Ｆｘ値に距離ｄｘを乗じた値と、ステップＳ７２で開口３８－８について算出した第二せん断力Ｆｘに距離ｄｘを乗じた値の差を算出し、この差をモーメントＭｚ値とする。これにより、モーメントＭｚ値（モーメントの大きさ及び方向）が算出される。モーメントＭｚ値は、「第二モーメント値」の一例である。
ステップＳ７４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ７３で算出したモーメントＭｚ値のデータをコントローラ１０４に出力する。
なお、上述のステップＳ７２では、開口３８－４について第一せん断力Ｆｘ値が算出されるが、開口３８－１、４、７のうち少なくとも１つの開口３８について第一せん断力Ｆｘ値が算出されてもよい。同様に、上述のステップＳ７２では、開口３８－６について１つの第二せん断力Ｆｘ値が算出されるが、開口３８－３、６、９のうち少なくとも開口３８について第二せん断力Ｆｘ値が算出されてもよい。
次に、第三実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理（図２１参照）において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｘ値を算出し、集約せん断力Ｆｘ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で集約せん断力Ｆｘ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。また、例えば、接触面２８内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力Ｆｘ値を表すせん断力分布のデータを出力する場合に比して、せん断力Ｆｘ値を集約する分、出力部１２とコントローラ１０４との間のデータ通信量を減らすことができる。これにより、出力部１２及びコントローラ１０４の応答速度を向上させることができるので、一対の把持部１１４を有するロボット１０２を制御するコントローラ１０４に対して、ロボット１０２の制御に有益な触覚情報を効率よく提供できる。
同様に、集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理（図２２参照）において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｙ値を算出し、集約せん断力Ｆｙ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で集約せん断力Ｆｙ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。また、例えば、接触面２８内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力Ｆｘ値を表すせん断力分布のデータを出力する場合に比して、せん断力Ｆｘ値を集約する分、出力部１２とコントローラ１０４との間のデータ通信量を減らすことができる。これにより、出力部１２及びコントローラ１０４の応答速度を向上させることができるので、一対の把持部１１４を有するロボット１０２を制御するコントローラ１０４に対して、ロボット１０２の制御に有益な触覚情報を効率よく提供できる。
（２）集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理（図２１参照）において、出力部１２は、センサ部１８から出力された複数の信号の全部又は一部に基づいて接触面２８内における複数の開口３８のそれぞれの位置のせん断力Ｆｘ値を算出する。そして、出力部１２は、複数の開口３８のそれぞれの位置のせん断力Ｆｘ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｘ値を算出する。したがって、例えば、任意に選択した１つの開口３８について算出したせん断力Ｆｘ値に比して、接触面２８全体のせん断力Ｆｘ値をより的確に表す集約せん断力Ｆｘ値を出力することができる。
同様に、集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理（図２２参照）において、出力部１２は、センサ部１８から出力された複数の信号の全部又は一部に基づいて接触面２８内における複数の開口３８のそれぞれの位置のせん断力Ｆｙ値を算出する。そして、出力部１２は、複数の開口３８のそれぞれの位置のせん断力Ｆｙ値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約せん断力Ｆｙ値を算出する。したがって、例えば、任意に選択した１つの開口３８について算出したせん断力Ｆｙ値に比して、接触面２８全体のせん断力Ｆｙ値をより的確に表す集約せん断力Ｆｙ値を出力することができる。
（３）モーメントＭｘ値のデータ出力処理（図２３参照）において、出力部１２は、接触面２８におけるＹ軸方向に離間した２箇所の開口３８について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＸ軸方向周りのモーメントＭｘの値をモーメントＭｘ値として算出し、モーメントＭｘ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｘ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
同様に、モーメントＭｙ値のデータ出力処理（図２４参照）において、出力部１２は、接触面２８におけるＸ軸方向に離間した２箇所の開口３８について第一集約圧力値及び第二集約圧力値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一集約圧力値及び第二集約圧力値に基づいて触覚センサ１０に作用するＹ軸方向周りのモーメントＭｙの値をモーメントＭｙ値として算出し、モーメントＭｙ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｙ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（４）モーメントＭｚ値のデータ出力処理（図２５参照）の第一例において、出力部１２は、接触面２８におけるＸ軸方向に離間した２箇所の開口３８について第一せん断力Ｆｙ値及び第二せん断力Ｆｙ値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一せん断力Ｆｙ値及び第二せん断力Ｆｙ値に基づいて触覚センサ１０に作用するＺ軸方向周りのモーメントＭｚの値をモーメントＭｚ値として算出し、モーメントＭｚ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｚ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
同様に、モーメントＭｚ値のデータ出力処理（図２５参照）の第二例において、出力部１２は、接触面２８におけるＹ軸方向に離間した２箇所の開口３８について第一せん断力Ｆｘ値及び第二せん断力Ｆｘ値をそれぞれ算出する。そして、出力部１２は、第一せん断力Ｆｘ値及び第二せん断力Ｆｘ値に基づいて触覚センサ１０に作用するＺ軸方向周りのモーメントＭｚの値をモーメントＭｚ値として算出し、モーメントＭｚ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４でモーメントＭｚ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。
（５）触覚センサ１０（図３６～図３８参照）において、第二電極層２６は、単層である１の第二電極３６によって構成されている。したがって、触覚センサ１０の構造及び製造工程を簡素化することができる。
また、第一電極３４と開口３８との間の距離に応じて変化する静電容量を検出することにより、複数の第一電極３４のそれぞれの位置で圧力を検出できる。さらに、各開口３８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に隣接する４個の第一電極３４のそれぞれと部分的に重なっているので、この４個の第一電極３４と複数の開口３８の重なり合う面積に応じて変化する静電容量を検出することにより、各開口３８の位置でせん断力も検出できる。
しかも、第二電極３６に形成された開口３８の数が、複数の第一電極３４の数よりも少ないことにより、１つの開口３８に対して複数の第一電極３４がマッチングされるので、例えば、複数の第一電極３４が複数の開口３８と１対１にマッチングされる場合に比して、複数の第一電極３４の互いの間隔を狭めることができる。これにより、複数の第一電極３４の数を確保できるので、圧力分布の分解能を確保できる。
このように、第三実施形態に係る触覚センサ１０によれば、簡素な構造及び製造工程でもせん断力を検出できると共に、圧力分布の分解能を確保できる。
また、第二電極３６は、複数の開口３８を有する単一の構成であるので、例えば、第二電極３６が複数の部材によって構成される場合に比して、製造効率を向上させることができると共に、部品点数を削減することができる。
次に、第三実施形態の変形例について説明する。
（１）触覚センサ１０は、好ましくは、上記構成とされるが、第一電極層２４が複数の第一電極３４を有し、第二電極層２６が１の第二電極３６を有し、複数の第一電極３４のうちの２以上が、平面視で第二電極３６と部分的に重なる構成であれば、触覚センサ１０は、上記以外の構成でもよい。
（２）触覚センサ１０は、３６個の第一電極３４を有するが、複数の第一電極３４の数は、いくつでもよい。
（３）第二電極３６は、９個の開口３８を有するが、開口３８の数が、複数の第一電極３４の数よりも少なければ、複数の開口３８の数は、いくつでもよい。
（４）複数の第一電極３４は、好ましくは、接触面２８に沿って行列状に配列されるが、接触面２８内で所望の圧力分布が得られるのであれば、行列状以外の態様で配置されていてもよい。
（５）第三実施形態において、第一実施形態と同様の構成については、第一実施形態と同様の変形例を採用してもよい。
［第四実施形態］
次に、第四実施形態を説明する。
（触覚センサ１０の構成）
図４０は、第四実施形態に係る触覚センサ１０の縦断面図である。第四実施形態に係る触覚センサ１０は、上述の第一実施形態に係る触覚センサ１０（図３～図６参照）に対し、第二電極層２６の構成が次のように変更されている。
図４１は、図４０の第二電極層２６の平面図である。第二電極層２６は、単層である１の第二電極３６によって構成されている。第二電極３６は、平板状に形成されている。この第二電極３６は、基板１６のグランドに接続されていてもよく、グランドに対して浮いていてもよい。第二電極３６は、例えば、導電ゴムによって形成される。
第二電極３６には、１つの開口３８が形成されている。開口３８は、一例として、第二電極３６の中央部に形成されている。第二電極３６は、平面視で正方形に形成されており、開口３８も、平面視で正方形に形成されている。
図４２は、図４０の第二電極３６と弾力層２２と基板１６とを重ねた状態を示す平面図である。一例として、複数の第一電極３４の数は３６個であるのに対し、第二電極３６には、１つの開口３８が形成されているので、第四実施形態では、第二電極３６に形成された開口３８の数が複数の第一電極３４の数よりも少ない。
第二電極３６は、平面視で複数の第一電極３４の全てと重なる大きさを有している。具体的には、第二電極３６は、平面視で第二電極３６の外形部の内側に複数の第一電極３４の全てが収まる大きさを有している。
開口３８は、一例として、平面視でＸ軸方向及びＹ軸方向に隣接する中央の４個の第一電極３４の全てを収める最小の正方形よりも小さい正方形に形成されている。開口３８は、平面視で中央の４個の第一電極３４の中心部に位置し、この４個の第一電極３４と部分的に重なっている。これにより、複数の第一電極３４のうち中央の４個の第一電極３４は、平面視で第二電極３６と部分的に重なっており、複数の第一電極３４のうち中央の４個の第一電極３４以外の第一電極３４は、第二電極３６と全体的に重なっている。
第二実施形態では、複数の第一電極３４のうち中央の４個の第一電極３４が、「第二電極と部分的に重なる複数の部分重畳電極」の一例に相当し、この中央の４個の第一電極から出力される複数の信号は、「複数の部分重複電極信号」の一例に相当する。
このような構成の触覚センサ１０は、上述の第一実施形態に係る触覚センサ１０（図３～図６参照）と同様に製造される。
第四実施形態において、変位Δｘ、Δｙ、Δｚの計算は、第一実施形態の場合と同様の考え方に基づいて行う。第四実施形態において、触覚センサ１０、出力部１２及びコントローラ１０４のハードウェア構成と、出力部１２における複数のモードは、第一実施形態と同じである。また、第四実施形態において、圧力分布、把持位置、把持力Ｆｚ値、並進力ΔＦｘ値、並進力ΔＦｙ値、回転モーメントＭＲｘ値及び回転モーメントＭＲｙ値の各データ出力処理は、第一実施形態と同じである。
一方、第四実施形態において、集約せん断力Ｆｘ値、集約せん断力Ｆｙ値の各データ出力処理は、第一実施形態と異なる。
（集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理）
第四実施形態において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｘ値を算出し、集約せん断力Ｆｘ値のデータを出力する。この集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。以下、図２１を参照しながら、第四実施形態における集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理の流れを説明する。
ステップＳ３１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ３１で取得するデータは、後述するステップＳ３２で変位Δｘを算出する対象となる第一電極３４に対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ３２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３１で取得したデータに基づいて、開口３８の位置について変位Δｘを算出する。変位Δｘの算出は、第一実施形態におけるΔｘ、Δｙ、Δｚ≠０の場合の説明にしたがい、１つの開口３８に部分的に重なる４つの第一電極３４に対応する信号の全部又は一部を用いて行う。一部の信号を用いる場合は、１つの開口３８と重なる４つの第一電極３４のうちｘ方向の位置が異なる少なくとも２つの電極に対応する信号が用いられる。このステップＳ３２では、センサ部１８から出力された複数の信号の一部に基づいて開口３８の位置について変位Δｘが算出される。
このようにして開口３８の位置について算出された変位Δｘは、開口３８の位置におけるせん断力Ｆｘ値に比例する。したがって、開口３８の位置について変位Δｘが算出されることで、開口３８の位置におけるせん断力Ｆｘ値が算出される。
ステップＳ３３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３２で算出した開口３８の位置におけるせん断力Ｆｘ値を、接触面２８全体について算出された１つの集約せん断力Ｆｘ値とする。これにより、１つの集約せん断力Ｆｘ値が算出される。
ステップＳ３４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ３３で算出した集約せん断力Ｆｘ値のデータをコントローラ１０４に出力する。この集約せん断力Ｆｘ値のデータは、ワークＷの衝突検知、ロボットハンド１０８でワークＷの他の物体への接触維持検出、ワークＷの移動先への嵌合位置検出、ワークＷの移動先への挿入完了検出、ワークＷの移動先からの引き抜き完了検出等に利用される。
（集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理）
第四実施形態において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｙ値を算出し、集約せん断力Ｆｙ値のデータを出力する。この集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理は、例えば、次の要領により出力部１２のＣＰＵ５４で実行される。以下、図２２を参照しながら、第四実施形態における集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理の流れを説明する。
ステップＳ４１では、ＣＰＵ５４が、複数の静電容量検出ＩＣ４４から出力されたデータを取得する。このステップＳ４１で取得するデータは、後述するステップＳ４２で変位Δｙを算出するのに必要なデータであり、例えば、中央の４個の第一電極３４のそれぞれに対応してセンサ部１８から出力された信号のデータである。
ステップＳ４２では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４１で取得したデータに基づいて、開口３８の位置について変位Δｙを算出する。変位Δｙの算出は、第一実施形態におけるΔｘ、Δｙ、Δｚ≠０の場合の説明にしたがい、１つの開口３８に部分的に重なる４つの第一電極３４に対応する信号の全部又は一部を用いて行う。一部の信号を用いる場合は、１つの開口３８と重なる４つの第一電極３４のうちｙ方向の位置が異なる少なくとも２つの電極に対応する信号が用いられる。このステップＳ４２では、センサ部１８から出力された複数の信号の一部に基づいて開口３８の位置について変位Δｙが算出される。
このようにして開口３８の位置について算出された変位Δｙは、開口３８の位置におけるせん断力Ｆｙ値に比例する。したがって、開口３８の位置について変位Δｙが算出されることで、開口３８の位置におけるせん断力Ｆｙ値が算出される。
ステップＳ４３では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４２で算出した開口３８の位置におけるせん断力Ｆｙ値を、接触面２８全体について算出された１つの集約せん断力Ｆｙ値とする。これにより、１つの集約せん断力Ｆｙ値が算出される。
ステップＳ４４では、ＣＰＵ５４が、ステップＳ４３で算出した集約せん断力Ｆｙ値のデータをコントローラ１０４に出力する。この集約せん断力Ｆｙ値のデータは、ワークＷの衝突検知、ロボットハンド１０８で把持したワークＷの他の物体への接触維持検出、ワークＷの移動先への嵌合位置検出、ワークＷの移動先への挿入完了検出、ワークＷの移動先からの引き抜き完了検出等に利用される。
次に、第四実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）集約せん断力Ｆｘ値のデータ出力処理（図２１参照）において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｘ値を算出し、集約せん断力Ｆｘ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で集約せん断力Ｆｘ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。また、例えば、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれのせん断力Ｆｘ値を表すせん断力分布のデータを出力する場合に比して、せん断力Ｆｘ値を集約する分、出力部１２とコントローラ１０４との間のデータ通信量を減らすことができる。これにより、出力部１２及びコントローラ１０４の応答速度を向上させることができるので、一対の把持部１１４を有するロボット１０２を制御するコントローラ１０４に対して、ロボット１０２の制御に有益な触覚情報を効率よく提供できる。
同様に、集約せん断力Ｆｙ値のデータ出力処理（図２２参照）において、出力部１２は、接触面２８全体について１つの集約せん断力Ｆｙ値を算出し、集約せん断力Ｆｙ値のデータを出力する。したがって、コントローラ１０４で集約せん断力Ｆｙ値を算出しなくて済むので、コントローラ１０４の負担を軽減することができる。また、例えば、接触面２８内における複数の圧力検出位置のそれぞれのせん断力Ｆｘ値を表すせん断力分布のデータを出力する場合に比して、せん断力Ｆｘ値を集約する分、出力部１２とコントローラ１０４との間のデータ通信量を減らすことができる。これにより、出力部１２及びコントローラ１０４の応答速度を向上させることができるので、一対の把持部１１４を有するロボット１０２を制御するコントローラ１０４に対して、ロボット１０２の制御に有益な触覚情報を効率よく提供できる。
（２）触覚センサ１０（図４０～図４２参照）において、第二電極層２６は、単層である１の第二電極３６によって構成されている。したがって、触覚センサ１０の構造及び製造工程を簡素化することができる。
また、第一電極３４と第二電極３６との間の距離に応じて変化する静電容量を検出することにより、複数の第一電極３４のそれぞれの位置で圧力を検出できる。さらに、複数の第一電極３４のうち中央の４個の第一電極３４は、平面視で第二電極３６の中央に形成された開口３８と部分的に重なっているので、この４個の第一電極３４と第二電極３６の重なり合う面積に応じて変化する静電容量を検出することにより、開口３８の位置でせん断力も検出できる。
しかも、第二電極３６に形成された開口３８の数が、１であり、複数の第一電極３４の数よりも少ないことにより、１つの開口３８に対して複数の第一電極３４がマッチングされるので、例えば、複数の第一電極３４が複数の開口３８と１対１にマッチングされる場合に比して、複数の第一電極３４の互いの間隔を狭めることができる。これにより、複数の第一電極３４の数を確保できるので、圧力分布の分解能を確保できる。
このように、第四実施形態に係る触覚センサ１０によれば、簡素な構造及び製造工程でもせん断力を検出できると共に、圧力分布の分解能を確保できる。
（３）第二電極３６は、単一の構成であるので、例えば、第二電極３６が複数の部材によって構成される場合に比して、製造効率を向上させることができると共に、部品点数を削減することができる。
（４）第四実施形態において、第一実施形態と同様の構成については、第一実施形態と同様の作用効果を奏する。
次に、第四実施形態の変形例について説明する。
（１）触覚センサ１０は、好ましくは、上記構成とされるが、第一電極層２４が複数の第一電極３４を有し、第二電極層２６が、１の第二電極３６を有し、複数の第一電極３４のうちの２以上が、平面視で第二電極３６と部分的に重なる構成であれば、触覚センサ１０は、上記以外の構成でもよい。
（２）触覚センサ１０は、３６個の第一電極３４を有するが、複数の第一電極３４の数は、いくつでもよい。
（３）第二電極３６には、１つの開口３８が形成されているが、開口３８の数が、複数の第一電極３４の数よりも少なければ、開口３８の数は、いくつでもよい。
（４）複数の第一電極３４は、好ましくは、接触面２８に沿って行列状に配列されるが、接触面２８内で所望の圧力分布が得られるのであれば、行列状以外の態様で配置されていてもよい。
（５）第四実施形態において、第一実施形態と同様の構成については、第一実施形態と同様の変形例を採用してもよい。
以上、本願の開示する技術の第一乃至第四実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
なお、上述の本願の開示する技術の一実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
ロボットに設けられた一対の把持部における互いの対向面にそれぞれ設けられ、前記一対の把持部によって把持されたワークと接触する一対の触覚センサと、
前記一対の触覚センサと電気的に接続された出力部と、
を備え、
各前記触覚センサは、
前記ワークとの接触面を有すると共に、弾力層と、前記弾力層を挟んだ両側に位置する第一電極層及び第二電極層とが前記接触面の法線方向に積層された積層構造を有する静電容量方式のセンサ部を備え、
前記第一電極層は、複数の第一電極を有し、
前記第二電極層は、１又は複数の第二電極を有し、
前記複数の第一電極のうちの２以上は、前記法線方向に見て前記第二電極と部分的に重なる複数の部分重畳電極であり、
前記センサ部は、前記複数の第一電極のそれぞれに対応する複数の信号を出力し、
前記出力部は、前記ロボットの動作内容を判断し前記動作内容に応じて前記圧力分布のデータ、集約圧力値のデータ、前記集約せん断力値のデータ、第一モーメント値のデータ及び第二モーメント値のデータの少なくともいずれかを選択的に出力する動作内容判断モード、及び、前記ロボットを制御するコントローラからの要求指令に応じて前記圧力分布のデータ、前記集約圧力値のデータ、前記集約せん断力値のデータ、第一モーメント値のデータ及び第二モーメント値のデータの少なくともいずれかを選択的に出力する要求指令対応モードの少なくともいずれか一つを有し、
前記集約圧力値のデータは、前記出力部が、前記複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことにより算出したデータであり、
前記第一モーメント値のデータは、前記出力部が、前記複数の圧力検出位置のうち複数の第一集約圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで第一集約圧力値を算出し、前記複数の圧力検出位置のうち複数の第二集約圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで第二集約圧力値を算出し、前記第一集約圧力値及び前記第二集約圧力値に基づいて前記触覚センサに作用する前記法線方向及び前記第一集約圧力検出位置と前記第二集約圧力検出位置との並び方向と直交する方向周りのモーメントの値を第一モーメント値として算出したデータであり、
前記第二モーメント値のデータは、前記出力部が、前記複数の部分重複電極信号の全部又は一部に基づいて前記接触面内における複数の第一せん断力検出位置について１つの第一集約せん断力値を算出し、前記接触面内における複数の第二せん断力検出位置について１つの第二集約せん断力値を算出し、前記第一集約せん断力値及び前記第二集約せん断力値に基づいて前記触覚センサに作用する前記法線方向周りのモーメントの値を第二モーメント値として算出したデータである、
触覚センシングシステム。
（付記２）
前記出力部の少なくとも一部は、前記ロボットに備えられたロボットハンド、前記ロボットに備えられたロボットアーム、前記ロボットアームに前記ロボットハンドを接続する手首関節部、前記ロボットを制御するコントローラの入力部、及び、前記コントローラに設けられプログラム処理を実行するプログラム部品の少なくともいずれかに設けられている、
付記１に記載の触覚センシングシステム。
（付記３）
ロボットに設けられた一対の把持部における互いの対向面にそれぞれ設けられ、前記一対の把持部によって把持されたワークと接触する一対の触覚センサと、
前記一対の触覚センサと電気的に接続された出力部と、
を備え、
各前記触覚センサは、
前記ワークとの接触面を有すると共に、弾力層と、前記弾力層を挟んだ両側に位置する第一電極層及び第二電極層とが前記接触面の法線方向に積層された積層構造を有する静電容量方式のセンサ部を備え、
前記第一電極層は、複数の第一電極を有し、
前記第二電極層は、１又は複数の第二電極を有し、
前記複数の第一電極の少なくとも一部は、前記法線方向に見て前記第二電極と全体的又は部分的に重なり、
前記センサ部は、前記複数の第一電極のそれぞれに対応する複数の信号を出力し、
前記出力部は、前記複数の信号の全部又は一部に基づく圧力に関するデータを出力し、
かつ、前記出力部の少なくとも一部は、前記ロボットに備えられたロボットハンド、前記ロボットに備えられたロボットアーム、前記ロボットアームに前記ロボットハンドを接続する手首関節部、前記ロボットを制御するコントローラの入力部、及び、前記コントローラに設けられプログラム処理を実行するプログラム部品の少なくともいずれかに設けられている、
触覚センシングシステム。
１…触覚センシングシステム、１０…触覚センサ、１２…出力部、１４…支持プレート、１６…基板、１６Ａ…第一面、１６Ｂ…第二面、１８…センサ部、２０…絶縁層、２２…弾力層、２４…第一電極層、２６…第二電極層、２８…接触面、３４…第一電極、３６…第二電極、３８…開口、４４…静電容量検出Ｉ、４６…スルーホールビア、１００…ロボットシステム、１０２…ロボット、１０４…コントローラ、１０６…ロボットアーム、１０８…ロボットハンド、１１０…関節部、１１２…手首関節部、１１４…把持部、１１４Ａ…対向面、Ｗ…ワーク

Claims (18)

  1. ロボットに設けられた一対の把持部における互いの対向面にそれぞれ設けられ、前記一対の把持部によって把持されたワークと接触する一対の触覚センサと、
    前記一対の触覚センサと電気的に接続された出力部と、
    を備え、
    各前記触覚センサは、
    前記ワークとの接触面を有すると共に、弾力層と、前記弾力層を挟んだ両側に位置する第一電極層及び第二電極層とが前記接触面の法線方向に積層された積層構造を有する静電容量方式のセンサ部を備え、
    前記第一電極層は、複数の第一電極を有し、
    前記第二電極層は、１又は複数の第二電極を有し、
    前記複数の第一電極のうちの２以上は、前記法線方向に見て前記第二電極と部分的に重なる部分重複電極であり、
    前記センサ部は、前記複数の第一電極のそれぞれに対応する複数の信号を出力し、
    前記出力部は、前記複数の信号の全部又は一部に基づいて前記接触面内における複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値を算出すると共に、前記複数の信号のうち前記複数の部分重畳電極のそれぞれに対応する複数の部分重複電極信号の全部又は一部に基づいて前記接触面全体について１つの集約せん断力値を算出し、前記複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値を表す圧力分布のデータ及び前記集約せん断力値のデータを出力する、
    触覚センシングシステム。
  2. 前記出力部は、前記複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値に基づいて前記接触面内における前記ワークの把持位置を特定し、前記把持位置のデータを出力する、
    請求項１に記載の触覚センシングシステム。
  3. 前記出力部は、前記複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで集約圧力値を算出し、前記集約圧力値のデータを出力する、
    請求項１又は請求項２に記載の触覚センシングシステム。
  4. 前記出力部は、前記一対の触覚センサのそれぞれについて算出された前記集約せん断力値の和を並進力値として算出し、前記並進力値のデータを出力する、
    請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の触覚センシングシステム。
  5. 前記出力部は、前記一対の触覚センサのそれぞれについて算出された前記集約せん断力値の差に基づいて前記一対の触覚センサに作用する前記法線方向及び前記集約せん断力の方向と直交する方向周りの回転モーメントの値を回転モーメント値として算出し、前記回転モーメント値のデータを出力する、
    請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の触覚センシングシステム。
  6. 前記出力部は、前記複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値のうち少なくとも所定数の圧力値が閾値を超えた場合、前記複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで算出した集約圧力値が閾値を超えた場合、又は、前記集約せん断力値が閾値を超えた場合に、衝突検知データを出力する衝突検知モードを有する、
    請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の触覚センシングシステム。
  7. 前記出力部は、前記複数の部分重複電極信号の全部又は一部に基づいて前記接触面内における複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力値を算出し、前記複数のせん断力検出位置のそれぞれのせん断力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで前記集約せん断力値を算出する、
    請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の触覚センシングシステム。
  8. 前記出力部は、前記それぞれのせん断力値を、少なくとも１つの前記部分重複電極を含む複数の前記第一電極のそれぞれに対応する複数の信号に基づいて、圧力が前記複数の信号に及ぼす影響を除去するようにして算出する、
    請求項７に記載の触覚センシングシステム。
  9. 前記出力部は、前記複数の圧力検出位置のうち第一集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで第一集約圧力値を算出し、前記複数の圧力検出位置のうち第二集約圧力検出位置近傍の複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで第二集約圧力値を算出し、前記第一集約圧力値及び前記第二集約圧力値に基づいて前記触覚センサに作用する前記法線方向及び前記第一集約圧力検出位置と前記第二集約圧力検出位置との並び方向と直交する方向周りのモーメントの値を第一モーメント値として算出し、前記第一モーメント値のデータを出力する、
    請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の触覚センシングシステム。
  10. 前記出力部は、前記複数の部分重複電極信号の全部又は一部に基づいて、前記接触面内における第一せん断力検出位置について第一せん断力値を算出し、前記接触面内における第二せん断力検出位置について第二せん断力値を算出し、前記第一せん断力値及び前記第二せん断力値に基づいて前記触覚センサに作用する前記法線方向周りのモーメントの値を第二モーメント値として算出し、前記第二モーメント値のデータを出力する、
    請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の触覚センシングシステム。
  11. 前記出力部は、前記ロボットの動作内容を判断し前記動作内容に応じて前記圧力分布のデータ、集約圧力値のデータ、前記集約せん断力値のデータ、第一モーメント値のデータ及び第二モーメント値のデータの少なくともいずれかを選択的に出力する動作内容判断モード、及び、前記ロボットを制御するコントローラからの要求指令に応じて前記圧力分布のデータ、前記集約圧力値のデータ、前記集約せん断力値のデータ、第一モーメント値のデータ及び第二モーメント値のデータの少なくともいずれかを選択的に出力する要求指令対応モードの少なくともいずれか一つを有し、
    前記集約圧力値のデータは、前記出力部が、前記複数の圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことにより算出したデータであり、
    前記第一モーメント値のデータは、前記出力部が、前記複数の圧力検出位置のうち複数の第一集約圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで第一集約圧力値を算出し、前記複数の圧力検出位置のうち複数の第二集約圧力検出位置のそれぞれの圧力値について代表値の算出、合計値の算出及び平均値の算出の少なくともいずれかを行うことで第二集約圧力値を算出し、前記第一集約圧力値及び前記第二集約圧力値に基づいて前記触覚センサに作用する前記法線方向及び前記第一集約圧力検出位置と前記第二集約圧力検出位置との並び方向と直交する方向周りのモーメントの値を第一モーメント値として算出したデータであり、
    前記第二モーメント値のデータは、前記出力部が、前記複数の部分重複電極信号の全部又は一部に基づいて前記接触面内における複数の第一せん断力検出位置について１つの第一集約せん断力値を算出し、前記接触面内における複数の第二せん断力検出位置について１つの第二集約せん断力値を算出し、前記第一集約せん断力値及び前記第二集約せん断力値に基づいて前記触覚センサに作用する前記法線方向周りのモーメントの値を第二モーメント値として算出したデータである、
    請求項１～請求項１０のいずれか一項に記載の触覚センシングシステム。
  12. 前記第二電極層は、単層である１又は複数の前記第二電極によって構成され、
    １の前記第二電極に形成された１又は複数の開口の数、若しくは、１又は複数の前記第二電極によって形成される１又は複数の島部の数は、前記複数の第一電極の数よりも少ない、
    請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載の触覚センシングシステム。
  13. 前記第二電極層は、複数の前記島部を形成する複数の前記第二電極によって構成され、
    複数の前記第二電極のそれぞれは、前記法線方向に見て前記複数の第一電極のうち隣接する第一電極のそれぞれと部分的に重なるように形成されている、
    請求項１２に記載の触覚センシングシステム。
  14. 前記第二電極層は、複数の前記開口が形成された１の前記第二電極によって構成され、
    複数の前記開口のそれぞれは、前記法線方向に見て前記複数の第一電極のうち隣接する第一電極のそれぞれと部分的に重なるように形成されている、
    請求項１２に記載の触覚センシングシステム。
  15. 前記第二電極層は、１の前記島部を形成する１の前記第二電極によって構成され、
    前記複数の部分重畳電極のそれぞれは、前記法線方向に見て１の前記第二電極と部分的に重なるように形成されている、
    請求項１２に記載の触覚センシングシステム。
  16. 前記第二電極層は、１の前記開口が形成された１の前記第二電極によって構成され、
    前記複数の部分重畳電極のそれぞれは、前記法線方向に見て１の前記開口と部分的に重なるように形成されている、
    請求項１２に記載の触覚センシングシステム。
  17. 前記触覚センサ及び前記出力部は、ユニット化されている、
    請求項１～請求項１６のいずれか一項に記載の触覚センシングシステム。
  18. 前記出力部の少なくとも一部は、前記ロボットに備えられたロボットハンド、前記ロボットに備えられたロボットアーム、前記ロボットアームに前記ロボットハンドを接続する手首関節部、前記ロボットを制御するコントローラの入力部、及び、前記コントローラに設けられプログラム処理を実行するプログラム部品の少なくともいずれかに設けられている、
    請求項１～請求項１７のいずれか一項に記載の触覚センシングシステム。
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