JP4403406B2 - 触覚センサおよびそれを用いた触覚センサユニット - Google Patents
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Description
また、本発明の触覚センサユニットは、複数の触覚センサを含む触覚センサユニットであって、その触覚センサが上記本発明の触覚センサである。
本発明の触覚センサの一例について、その形状を模式的に示す斜視図を図1(a)に示し、断面図を図1(b)に示す。図1の触覚センサ100は、基板101と、基板101上に形成されたSiO2層121および積層部102と、起立部103と、被膜104(図1(a)では図示せず)とを備える。
本発明の触覚センサの他の一例について、その形状を模式的に示す斜視図を図2(a)に示し、断面図を図2(b)に示す。図2の触覚センサ200は、基板101と、基板101上に形成されたSiO2層221(厚さ400nm)および積層部202と、起立部203と、被膜104(図2(a)では図示せず)とを備える。
本発明の触覚センサの他の一例について、その形状を模式的に示す斜視図を図3(a)に示す。図3(a)には、2つの触覚センサ300が対向するように配置された例を示す。また、1つの触覚センサ300の断面図を図3(b)に示す。触覚センサ300は、基板101と、基板101上に形成されたSiO2層221および積層部202と、起立部303と、被膜104(図示せず)とを備える。
本発明の触覚センサの他の一例について、その主要部の形状を模式的に示す斜視図を図4(a)に示す。図4(a)の触覚センサ400は、基板101と、基板101上に形成されたSiO2層221および積層部202と、起立部403と、カバー440(図5に示す)と、被膜104(図示せず)とを備える。触覚センサ400の起立部403の一部断面図を図4(b)に示す。
本発明の触覚センサユニットの一例の上面図を図6に示す。図6の触覚センサユニット500は、方向が90°ずつずれるように配置された4つの触覚センサ300と、それらの触覚センサ300から得られる情報を処理するマイコン(マイクロコンピュータ)501とを備える。マイコン501には、電源供給ラインと、ネットワーク接続用のラインとが接続されている。触覚センサ300はSi基板上に形成されているため、マイコン501を同一基板上に形成することが可能である。触覚センサ300とマイコン501とを結ぶ配線(図示せず)は、半導体プロセスで形成できる。
本発明の触覚センサは、半導体素子の製造に用いられている公知の方法を組み合わせて形成できる。以下、触覚センサ300を例に挙げて製造方法の一例を説明する。製造工程を図10(a)〜(f)に示す。なお、図10(a)、(c)および(e)は上面図であり、図10(b)、(d)および(f)はそれらに対応する断面図である。
R=(a/Δa)・{(t1+t2)/2}
100、200、300、400 触覚センサ
101 基板
102、202 積層部
103、203、303、403 起立部
104 被膜
121、221 SiO2層
122、223、225 SiGe層
123、222、224、226 Si層
124 p−Si層(ピエゾ抵抗素子)
231、331、332、333、431、432、433 折り曲げ部
232 ピエゾ抵抗素子
303a 対向部
303b 先端部
341、342、441、442 電極(検出手段)
403a スライド部
440 カバー
443 誘電体層
500、600 触覚センサユニット
501、601 マイコン
Claims (12)
- 基板と前記基板の上に配置された被膜とを含み、前記被膜に加えられた力を検出する触覚センサであって、
前記基板の上に前記基板側から順に配置された第1および第2の層を含む積層部と、前記第1および第2の層を前記第2の層側に曲げることによって形成された起立部と、前記起立部の変形を検出するための検出手段とを含み、
前記積層部および前記起立部は、それぞれ、互いに格子定数が異なる複数の層を含み、
前記第1および第2の層は、前記複数の層における格子定数の差によって生じた力によって曲げられており、
前記起立部と前記被膜とが接触しており、
前記被膜に力が加えられることによって前記起立部が変形する触覚センサ。 - 前記検出手段は、前記起立部に形成されたピエゾ抵抗素子を含む請求項1に記載の触覚センサ。
- 前記積層部と前記起立部との境界に位置する第1の折り曲げ部において、前記第1および第2の層が前記第2の層側に折り曲げられており、
前記検出手段は、前記第1の折り曲げ部に形成されたピエゾ抵抗素子を含む請求項1に記載の触覚センサ。 - 前記積層部と前記起立部との境界に位置する第1の折り曲げ部と、前記起立部中の第2の折り曲げ部とにおいて、前記第1および第2の層が前記第2の層側に折り曲げられており、
前記起立部は、前記第2の折り曲げ部によって前記基板の表面と対向するように配置された対向部を含み、
前記検出手段は、互いに対向するように前記基板上と前記対向部上とに配置された第1および第2の電極を含み、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の静電容量の変化に基づいて前記起立部の変形が検出される請求項1に記載の触覚センサ。 - 前記起立部は、第3の折り曲げ部において前記第1および第2の層を前記第1の層側に折り曲げることによって形成された先端部を含み、
前記先端部が前記被膜と接触している請求項4に記載の触覚センサ。 - 前記起立部は、前記起立部に接触する前記被膜の移動に応じて前記基板上をスライドするスライド部を含み、
前記検出手段は、互いに対向するように前記基板上と前記スライド部上とに配置された第1および第2の電極を含み、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の静電容量の変化に基づいて前記起立部の変形が検出される請求項1に記載の触覚センサ。 - 前記被膜がエラストマーからなる請求項1〜6のいずれか1項に記載の触覚センサ。
- 基板と前記基板の上に配置された被膜とを含み、前記被膜に加えられた力を検出する触覚センサであって、
前記基板上に形成された起立部と、前記起立部の変形を検出するための検出手段とを含み、
前記起立部と前記被膜とが接触しており、
前記被膜に力が加えられることによって前記起立部が変形する触覚センサ。 - 前記基板上に形成された積層部を含み、
前記起立部は、前記積層部を構成する層の少なくとも一部を折り曲げることによって形成されている請求項8に記載の触覚センサ。 - 前記検出手段は、前記積層部と前記起立部との境界に位置する折り曲げ部に形成されたピエゾ抵抗素子である請求項9に記載の触覚センサ。
- 前記検出手段は、互いに対向するように前記基板上と前記起立部上とに配置された第1および第2の電極を含み、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の静電容量の変化に基づいて前記起立部の変形が検出される請求項8に記載の触覚センサ。 - 複数の触覚センサを含む触覚センサユニットであって、
前記触覚センサが請求項1〜11のいずれか1項に記載の触覚センサである触覚センサユニット。
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