JPH041540A - 力覚センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、力覚センサに関し、詳しくは、ロボット等に
装着して加えられた力を互いに直交する３方向の分力お
よびその３方向の軸の周りのモーメントを分解して検出
可能な力覚センサに関する。

〔従来の技術〕

従来のこのような力覚センサとして、特殊な構造体に複
数の歪ゲージを配設し、構造体に力が加えられたときに
生じる歪を歪ゲージの抵抗変化に伴う電圧変化として検
出するようにしたものが知られている。第１１図はこの
ような力覚センサの一例を示す０本例の力覚センサは、
図示のような上部リング２１と下部リング２２との組合
せによって構成されるもので、それぞれに、複数の歪ゲ
ージ２３が設けられており、上部リング２１を介して力
覚センサに加えられた力をこれらの歪ゲージ２３の抵抗
変化に伴う電圧変化として検出するものである。

このように構成された力覚センサにおいては、例えば、
Ｚ軸方向の荷重が加わると、上部リング２１が同方向に
変形することにより上部リング２１に装着された歪ゲー
ジ２３を介してその力が検出される。また、Ｚ軸の周り
のモーメント力が加わると下部リング２２が同方向に変
形することにより下部リング２２に装着された歪ゲージ
２３を介してそのモーメント力が検出される。か（して
、互いに直交するｘ、ｙ、ｚの３軸方向の力（ｉ”ｘ、
　ｐｙおよびＦｚ）と各軸の周りのモーメント（ＭＸ、
　ＭＹおよびＭｚ）を検出することができる。

第１２図は力覚センサの他の従来例で、１つのリング部
材２４に図示のように配設された歪ゲージ２３により６
軸の力を検出することができる。

すなわち、本例の原理は、第１３Ａ図および１３Ｂ図に
示すように１方向の力Ｆを検出する検出要素２５と、１
方向のモーメントＭを検出する検出要素２６とを組み合
わせて、前例と同様に３軸方向の力とその周りのモーメ
ントを検出するようにしだものである。ここで、１方向
の力Ｆを検出する検出要素２５は、ある方向の力Ｆに対
しては弾性変形部（以下で弾性部という）２７を介して
大きく変形し、それ以外の方向の力とモーメントに対し
ては剛性を持った構造であり、また１方向のモーメント
Ｍを検出する検出要素２６は、ある方向のモーメントＭ
に対しては弾性変形部（以下で弾性部という）２８を介
して大きく変形し、それ以外の方向のモーメントと力に
対しては剛性を持った。

このような構造の検出要素においては、検出すべき力ま
たはモーメントが加わったときに大きく変形する弾性部
２７や２８に歪ゲージ２３を貼付し、それらの歪ゲージ
２３でホイートストンブリッジ回路を構成し、検出すべ
き力またはモーメントが加わった時に歪ゲージ２３の抵
抗値が変化して、ホイートストンブリッジ回路の出力電
圧が変化することから、検出すべき力またはモーメント
の大きさを検出することができる。

第１４図は更に他の従来例である。この例は検出用構造
部材３０の中心部３１から外周部３２に４本の弾性梁３
３が十字状に突設されており、これら４本の弾性梁３３
の表面に貼付された歪ゲージ２３がホイートストンブリ
ッジ回路に組込まれていて、検出部材３０に、外部から
力またはモーメントが加わった時に、４本の弾性梁３３
にそれぞれの力またはモーメントに応じた変形が生じ、
各歪ゲージ２３における出力電圧が変化するのをブリッ
ジ回路を介して検出するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したような従来の力覚センサでは、
歪を検出するために歪ゲージを特定の部分に正確に貼付
する必要があるが、貼付作業は人手によるものであるた
め正確性に欠ける。また、歪ゲージに位置ずれが生じた
場合、６軸の力が干渉して検出される慣れがありセンサ
の信頼性を低下させる原因となる。

また、歪ゲージの抵抗値変化量は非常に小さいため、力
覚センサを使用する環境によっては歪ゲージや配線等か
ら電気的ノイズを拾う場合があり、センサのＳ／Ｎ比の
低下をもたらす。

さらに、配電線のがいし交換などの活線作業にみられる
特殊な作業では、ロボットマニュピユレータ先端と、人
間が遠隔操作する操作部との間を電気的に絶縁しなけれ
ばならない。ところが従来の力覚センサでは、歪ゲージ
に電圧を供給したり、ホイートストンブリッジ出力を取
り出すために、電気配線が不可欠であり、ロボットマニ
ュピユレータ先端と、人間が遠隔操作する操作部との間
を電気的に完全に絶縁することができないという問題点
があった。

本発明の目的は、かかる問題点を解決するために、歪ゲ
ージに代えて光ファイバのマイクロベンディング損失を
検出原理として採用することにより、使用環境や検出素
子の装着位置精度等によって測定結果が左右されず、温
度の影響が歪ゲージよりはるかに少な（常に安定して６
軸の力が検出可能な力覚センサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

光ファイバは、第１５図に示すように、コア４１とクラ
ッド４２との間で光が全反射しながら伝達されるもので
あるが、光ファイバに曲がりがあると図示のように漏洩
光が生じ、漏洩量は光ファイバの曲率半径に関係する（
これを光ファイバのマイクロベンディング損失という）
。

そこで、本発明では、荷重により光ファイバにマイクロ
ベンディングを与えると、光フアイバ内の伝達光のモー
ド変換、漏洩等によって出力光量が変化するのを利用し
、光ファイバをばね構造体に関連して適切に配置するこ
とにより６軸の力を検出可能とする。

すなわち、本発明は、受圧部を介して加えられた荷重に
応じて限定された範囲で変形が可能な弾性部を有するば
ね構造体と、該ばね構造体の前記弾性部に関連する複数
の検出位置に所定の曲率半径を保った状態で接触する複
数の光ファイバとを具え、前記弾性部の変形により前記
複数の光ファイバから得られる出力光量が変化するのを
測定することにより前記荷重を検出するようにしたこと
を特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、荷重が加えられると、ばね構造体の複
数の弾性部が荷重の方向によって限定された範囲でそれ
ぞれ変形し、その変形によって弾性部と関連する位置に
設けられ所定の曲率半径を保って曲げられた光ファイバ
の少なくとも１つ以上の曲率が変化するので、それらの
光ファイバからの出力光量が変化する。その変化を電気
的に測定することにより、３軸方向の力およびその各軸
の周りのモーメントを演算検出することが可能となり、
しかも従来の歪ゲージを検出素子としたものに比べて使
用環境やゲージ設置位置の精度に検出結果が影響される
ようなことがない。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図および第２図は本発明の力覚センサの基本的な構
成に係わる実施例を示し、ここで、１はその上面から荷
重が作用する受圧板であり、例えばロボットに使用され
る場合はこの部分にロボットハンド等が取付けられる。

２はその中央の支持性（突起部）　２Ａで受圧板１を支
持し、突起部２人の周囲に薄肉の十字形ばね２Ｂが形成
された構造体（ばね構造体）であり、紙面とは鉛直のＸ
軸、紙面に平行なＹ軸まわりに回転自在に保持されると
共に２軸方向の移動の自由度を有する。

すなわち、構造体２の十字形ばね２Ｂの更に外側は第２
図（Ｂ）（第２図（Ａ）のＡ−Ａ線断面図）に示すよう
に方形の剛体部２Ｃに変形されていて、剛体部２Ｃの更
に外側には四方に突部２Ｄが突設され、これらの突部２
Ｄが外部ケース３の光フアイバ保持部３Ａに軽く当接し
ている。

また、４は構造体２の下面と外部ケース３の底面との間
に設けられた４本の支持軸であり、撓み自在なように弾
性を有し、構造体２の下面および外部ケースの底面にそ
れぞれインローで固定されている。

そこで５ばね構造体２のＸ軸およびＹ軸方向の移動は十
字型ばね２Ｂのつっばりと、上述した突部２Ｄが光フア
イバ保持部３Ａに当接していることとによって拘束され
ているが、その方向の力を光フアイバ保持部３Ａに伝達
することが可能であり、同時にＸ軸およびＹ軸のまわり
の揺動動作を許容する。更にまたＺ軸のまわりの回動動
作は拘束されるが、支持軸４の撓みによって２軸方向の
移動を許容する。

また、構造体２には光フアイバ保持部２Ｅが４個所に設
けられていて、保持部２Ｅの上面に受圧板ｌの突部ＩＡ
が接触を保っている。５および６はそれぞれ１８０°に
折曲げられた湾曲部５ＡＪよび６Ａ（荷重検出部）を有
する光ファイバであり、これらの荷重検出部５Ａおよび
６Ａでは後述する構造体２の動作に従って、その湾曲形
状が変化する。７は光ファイバ５の突部２Ｄに対する押
付は力を調整するための調整ねじである。

そこで、このように構成した力覚センサにおける６軸の
力検出の原理を第１図および第２図をモデル化した第３
Ａ図および第３Ｂ図に従って説明する。なお以下で「ば
ね」はそのばね方向の変位が可能な状態を示すものであ
る。

ここで、ＰＯ〜Ｐ３はＺ方向のばね、Ｐ４．Ｐ５．　Ｐ
８．　Ｐ９はＸ方向のばね、Ｐ６．　Ｐ７．　ＰＩＯ，
ｐＨはＹ方向のばねを表わす、　ｄｏはＰＯ〜Ｐ３のば
ねからＸ軸又はＹ軸までの距離、ｄｌはばねＰ６．Ｐ７
．ＰＩＯ，ｐＨからＹ軸までおよびＰ４．Ｐ５．Ｐ８．
Ｐ９からＸ軸までの距離を、また、Ｌｏ、Ｌ＋は図に示
した距離を表わす。

そこで、受圧板ｌに矢印で示すよりな力Ｆ（Ｆ工、Ｆ、
、Ｆ、）が加わったとしくｕ、　ｖ）を力の作用点のＸ
、Ｙ座標とする（但し、ｆ、ばばねＰＩｌの発生する力
）と、 ■　Ｚ方向の力のつり合いから Ｆ！＝　　（ｆ＠＋ｆ慕十　ｆｔ＋ｆｓ）　　　　・・
・　（１）■　Ｙ軸まわりのモーメントのつり合いから
ｕＦｘ＝ｄｏ（ｆｏ＋ｆ＋−ｆａ−ｆｓ）　　・＝（２
）■　Ｘ軸まわりのモーメントのつり合いからｖＦｘ　
＝　ｄｏ　（−ｆｏ＋　Ｌ　−ｆオ＋ｆｓ）　　・・・
（３）よって よって また定義より Ｍｘ”ＶＦｔ　＝ｄｏ　（−ｆｏ＋ｆ＋　　ｆｚ＋　ｆ
ｍ）　”・（Ｕ１ｉ１ｙ＝−ｕＦｉ　＝　−ｄｏ　（ｆ
ｏ＋ｆ＋−ｆａ−ｆｓ）　−（９）さらに原点よりＺ方
向にＬｏの点まわりのモーメントのつり合いより ＬｏＦｙ＝ｄｏ　（−ｆｏ＋　ｆ＋　−ｆｔ＋　ｆｘ）
＋Ｌ＋　（ｆｓ＋ｆｙ−ｆ＋ｏ　＋ｆ＋＋）　　川（１
０）また ＬｏＦｘ＝　ｄｏ　（ｆａ＋　ｆ＋　　ｆｚ　　ｆｓ）
＋　Ｌｌ　（ｆ４　＋　ｆｓ　　ｔａ　＋　ｆｏ）よっ
て（１０）より ・・・（１１） さらにＺ軸まわりのモーメントは Ｌ＝ｄ＋（ｆ４−ｆｓ＋ｆｅ−ｆ、＋ｆａ　　ｆｓ＋ｆ
＋。−ｆｌ、）・・・（１４） 以上の式から Ｆ＝Ｃｆ ・・・（１５） ここに よって、（１５）式から１が分かればＦを求めることが
できる。なおここで、ｆは光ファイバの変形量から求め
られるものである。

第４図は光ファイバに入射させたレーザ光がマイクロベ
ンディングによって変化し、出力光量が低下するのを確
認するための実験装置を示す。光ファイバにＨｅ−Ｎｅ
レーザ発振器から入射させたレーザ光が、ファイバに加
えられた荷重によって、マイクロベンディングを受は変
化するのを受光装置（フォトダイオード）で受光し、そ
の出力を増幅器およびＡ／Ｄ変換器で増幅およびＡ／Ｄ
変換してＣＰＵに取込み、その光の変化量から荷重の各
成分を演算した。

第５図はＸ軸方向にのみ荷重を加えたときのＦ８の計測
結果であるが、この図から分かるように、Ｆ８以外の力
成分が干渉して出力されている。そこでこのような各成
分間の干渉を除くために、先に（１６）式で定義される
行列Ｃを用いて実験を行った結果、第６図に示すように
干渉の度合を抑制することができた。

第７Ａ図および第７Ｂ図は本発明の具体的な構成に係わ
る第２実施例を示す。ここで、５−５〜５−１２は構造
体２の剛体部２ＣにＸ軸方向およびＹ軸方向から接する
所定の曲率半径で１８０°に折曲げられた各光ファイバ
５の湾曲部（荷重検出部）であり、６−１〜６−４は構
造体２の剛体部２Ｃに２軸方向から同様にして接する光
ファイバ６の湾曲部（荷重検出部）である。

このような構造において、外部ケース３をロボットアー
ム側に取り付けると、受圧板１を介してロボットハンド
に加えられた力に応じて十字ばね２Ｂおよび４本の支持
軸４がそれぞれ変形しやすい方向に大きく変形する。そ
の結果、受圧板１および十字ばね２Ｂを支持する剛体部
２Ｃが、それらに接触している１２個の荷重検出部６−
１〜６−４および５−５〜５−１２におけるファイバ６
．５の曲率半径を変化させ、マイクロベンディング損失
により荷重検出部６−１〜６−４および５−５〜５−１
２を経由する出力光量の変化から各荷重検圧部にかかる
力を知ることができる。

いま各荷重検出部にかかる力をｆ（ｎ）　（ここでｎは
荷重検出部５−１６−の−〇を表す）とすると、加えら
れた荷重の６方向成分は以下のように計算できる。

Ｆ（ｘｌ　＝　Ｋ＋　Ｒ（７）十ｆ（８−ｆ（１１）−
ｆ（１２））Ｆ（ｙｌ＝に、（ｆ（ＳＬ＋ｆ（６−ｆ（
９）−ｆ（１０）Ｆ（ｚ　　＝Ｋｓ（ｆ（１）＋ｆ（２
）＋ｆ（３１＋ｆ（４）Ｍ（ｘ）　＝　Ｋ４（ｆ（３）
＋ｆ（４）−ｆ（１）−ｆ（２）Ｍ（ｙ　　＝Ｋｓ（ｆ
（２）÷ｆ（３１−ｆ（１）−ｆ（４）Ｍ（ｚ）＝Ｋｇ
（ｆ（５）＋ｆ（７＋ｆ（９）＋ｆ（１１）−ｆ（６）
−ｆ（８）−ｆ（１０）−ｆ（１２））ここでに１〜に
、は比例定数を示す。

また、各方向の力とモーメントの最大および最小検出量
は、十字形ばね２Ｂにおけるばねの厚さおよび幅を変え
ることによる十字形ばねのばね定数、および４本の支持
軸４の直径を変えることによる円柱梁の弾性の変更によ
り、任意に設定することができるのはいうまでもない。

第８Ａ図および第８Ｂ図は本発明の第３実施例を示す、
なお、第８Ａ図では第８Ｂから受圧板を除いた状態が示
されている。これらの図において、１２はばね構造体、
１２Ａはその中央の突起部（支持軸）、１２Ｂはその突
起部１２Ａの下端部から放射状に四方に突設した４本の
第１の弾性梁、１２Ｃは第１の弾性梁１２Ｂの端部から
突起部１２Ａに沿って立上った第２の弾性梁、１２Ｄは
更に第２の弾性梁１２Ｃの各上端と周囲の剛体部１２Ｅ
との間を連結している第３の梁である。また１５−１〜
１５−４．１６−５〜８．１７−９〜１２はある曲率半
径をもって１８０度曲げられた光ファイバからなる１２
個の荷重検出部である。

このような構造において、外部ケース３をロボットアー
ム側に取り付けると、それぞれ４本の第１の梁１２Ｂ　
、第２の梁１２Ｃおよび第３の梁１２Ｄからなる弾性変
形部が、ロボットハンドに加わる力に応じて変形する。

その結果、それぞれ４本の第１の梁１２Ｂ　、第２の梁
１２Ｇおよび第３の１２０が、それらと接触している１
２個の荷重検出部の光ファイバの曲率半径を変化させ、
マイクロベンディング損失により荷重検出部を経由する
出力光量を変化させるので、各荷重検出部にかかる力を
知ることができる。

いま各荷重検出部にかかる力をＦ（ｎ）　（ここでｎは
荷重検出部１５−．１６−．１７−の−ｎを表す）とす
ると、加えられた荷重の６方向成分は以下のように計算
できる。

Ｆ（ｘ）＝に、′（ｆ（３Ｄｆ（９）−［１）−ｆ（１
１））Ｆ（ｙ）＝に＊’　（ｆ（２）＋ｆ（１２）−ｆ
（４）−ｆ（１０））Ｆ（ｚ）＝に＋’　（ｆ（５）＋
ｆ（６）＋ｆ（７）＋ｆ（８）ＪＭ（ｘ　＝に４’　（
ｆ（７）−ｆ（５））Ｍ（ｙ）＝Ｋｓ′（ｆ（６）−ｆ
（８））Ｍ（ｚ　＝に、′（ｆ（９）÷ｆ（１０）＋ｆ
（１１）＋ｆ（１２）ここにに、′〜Ｋｓ′は比例定数
を示す。

また、各方向の力とモーメントの最大および最小検出量
は、それぞれ４本の第１の梁１２Ｂと第２の梁１２Ｇと
第３の梁１２０の、幅と厚さとを変えることによる弾性
の変更により、任意の大きさに設定することができるの
はいうまでもない。

第９Ａ図および第９Ｂ図は本発明の第３実施例の変形例
を示す、なお、第９Ａ図は第９Ｂ図から受圧板を除いた
状態を示している。

本変形例と、第３実施例との差異は、弾性変形部を構成
しているそれぞれ４本の第１の梁２２Ｂと第２の梁２２
Ｃと第３の梁２２０の間の、相対的な位置関係の違いの
みであり、それ以外の構成および機能は前記の第８Ａ図
および第８Ｂ図で説明したものと同一であるので説明を
省略する。

第１０Ａ図〜第１Ｏｃ図は本発明の第４実施例で、第１
０Ｃ図は本実施例の要部であるばわ構造体３２の斜視図
である。また、第１０Ａ図は第１０Ｂ図がら受圧板ｌを
除いた状態を示している。

これらの図において、１は力を受ける受圧板、３２Ａは
構造体３２の中心に突設した支持軸、３２Ｂは支持軸３
２ＡからＸ軸およびＹ軸方向に突出された十字型ばね、
３２Ｇは第１０Ｃ図に示すようにＹ軸、Ｚ軸に平行な板
ばね部、３２ＤはＸ軸およびＺ軸に平行な板ばね部であ
る。また、１５−１〜１５−４および１６−５はある曲
率半径をもって１８０度曲げられた光ファイバからなる
５個の荷重検出部、３Ａは外部ケース３のロボットアー
ムへの取付部である。

このような構造において、取付部３Ａをロボットアーム
側に取り付けると、Ｘ軸に垂直な方向の２枚の板ばね３
２ＣとＹ軸に垂直な２枚の板ばね３２ＤとＸＩ！ｌｌお
よびＹ軸方向に延在された十字形ばね３２Ｂからなる弾
性変形部が、ロボットハンドに加わる力に応じて太き（
変形する。その結果、Ｘ軸に垂直な方向の２枚の板ばね
３２ＣとＹ軸に垂直な方向の２枚の板ばね３２ＤとＸ軸
およびＹ軸方向に延在された十字形ばね３２Ｂが、それ
らに接触している５個の荷重検出部１５−１〜１５−４
．１６−５の光ファイバの曲率半径を変化させ、マイク
ロベンディング損失により荷重検出部を経由する出力光
量を変化させるので、各荷重検出部にかかる力を知るこ
とができる。

いま各荷重検出部にかかる力をｆ（ｎ）　（ここでｎは
荷重検出部１５−．１６−の−ｎを表す）とすると、加
えられた荷重の成分は以下のように計算できる。

Ｆ（ｘ）＝に＋″　（ｆ　（２）　−ｔ　（４）　）Ｆ
（ｙ）＝に、″　（ｆ（１）−ｆ（３））Ｆ（ｚ）＝Ｋ
ｓ″　Ｘｆ（５） ここにに１″〜Ｋｇ″は比例定数を表す。

なお、本実施例では光ファイバによる荷重検出部の数を
５個にして、３軸方向の力成分（Ｆ８゜Ｆ、、　Ｆ工）
を検出する場合について説明したが、検出する力の数は
３つに限られるものではなく、弾性変形部の構造は同一
であっても荷重検出部の数を増すことにより、加えられ
た荷重の６方向成分（３方向成分、　Ｆ、、Ｆ、、Ｆ、
、および３方向モ一メント成分；Ｍ工、Ｍ、、Ｍよ）の
全て、またはその一部を測定することが可能であること
はいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、ばね構造体
の弾性部と関連する複数の検出位置に所定の曲率半径を
保ちつつ接して配設された複数の光ファイバを具え、ば
ね構造体に受圧部を介して荷重が加えられると弾性部が
変形するのに応じて複数の光ファイバのうち少なくとも
１つの曲率半径が変化することによりその出力光量が変
化するのを検出することにより、前記荷重の６軸方向の
力の一部ないし全ての検出を可能とするもので、使用環
境や回りの電気ノイズ等に影響されることなく加えられ
た荷重を正確に検出することができるようになった。

また、従来例のように歪ゲームを検出部に貼付けるとい
う複雑で再現性に欠ける作業工程をなくすことができる
ので信頼性の高い力覚センサを提供することができる。

更にまた、ロボットマニュピユレータ先端と遠隔操作部
との間が完全に絶縁されるので、配電線のがいし交換な
どの活線作業にみられる特殊な作業における人間の安全
性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例であって基本的構成を示す
断面図、 第２図は本発明にがかるばね構造体の平面図および断面
図、 第３Ａ図および第３Ｂ図は本発明の詳細な説明のために
模式的に示すそれぞれ側面図および平面図、 第４図は本発明にかかる光ファイバの光量検出用実験装
置の構成図、 第５図および第６図は本発明力覚センサによる実験結果
のそれぞれデータを示す図、 第７Ａ図および第７Ｂ図は本発明の第２実施例の構成を
示す断面図および平面図、 第８Ａ図および第８Ｂ図は本発明の第３実施例の構成を
示す断面図および平面図、 第９Ａ図および第９Ｂ図は本発明の第３実施例の変形例
の構成を示す断面図および平面図、第１０Ａ図および第
１０Ｂ図は本発明の第４実施例の構成を示す断面図およ
び平面図、 第１０Ｃ図は第４実施例にがかるばね構造体の斜視図、 第１１図および第１２図は２つの従来例の構成をそれぞ
れ示す斜視図、 第１３Ａ図および第１３Ｂ図は第１２図に示す従来例の
原理的説明図、 第１４図は更に他の従来例の構成図、 第１５図は光ファイバにおける漏洩光発生の説明図であ
る。 ｌ・・・受圧板、 ２．１２．２２．３２・・・（ばね）構造体、２Ｂ、　
１２Ｂ、　２２８．３２Ｂ・・・十字形ばね、３・・・
外部ケース、 ３Ａ・・・取付部、 ４・・・支持軸、 ５．６・・・光ファイバ、 ５Ａ、６Ａ、　５−５〜５−１２．６−１〜６−４．　
ｌ５−１〜１５−４゜エロー５〜１６−８．１７−９〜
１２ ・・・湾曲部（荷重検出部）、 ３２Ｃ，３２Ｉ）・・・板ばね。 本ｙ翅ｆ３＋＋５Ｈ６１丁内備魯−Ａ千の平面口めよび
ｔ面図第２図 主１ｔ１１＠の原理的腕！弓のＦめの平面図第３８図 」＼翌日月の原丁！的１δＩｓ月のＲめの＾賀□１図第
３Ａ図 ５−Ｔ。 卆Ｙ明の一２！粗梗１の工面図 第７Ｂ図 杢梵明の第１１−例のＩｒｌ′ｒ薗別 第７Ａ図 本号−日月の％３讐１覧搾）の５Ｆ−盃＋９杢斃Ｂ８Φ
甥３ｘ友１４デｊのｎ＋狛圃第８Ａ図 不！明のｖ５４１Ｔｉ号１の平面図 第１０８図 木登Ｉ３目の葛４Ｗ肩碕畜１のＦｔｆｆｅ＋じσ第１０
Ａ図 ３２１〕−ｍ−ｈ悸 岑ＵｆＢ月の儒４芙雁竹’ｌ　＋−ｔＩ’汀沙Ｉま′の
遺より不Φ廿□■図第１ＯＣ図 第１２図ω原理的でと明圓 晃１２図の原定的貌明回 第１３Ａ図 第１３８図 更１爲！の引り来碍゛１の犠へ図 第１４図 光フッ４１＼１：ｉ１丁）沸戸！フｔ、ｖ’ｔの−１ｑ
ｔｉｎ第１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）受圧部を介して加えられた荷重に応じて限定された
   範囲で変形が可能な弾性部を有するばね構造体と、該ば
   ね構造体の前記弾性部に関連する複数の検出位置に所定
   の曲率半径を保った状態で接触する複数の光ファイバと
   を具え、 前記弾性部の変形により前記複数の光ファイバから得ら
   れる出力光量が変化するのを測定することにより前記荷
   重を検出するようにしたことを特徴とする力覚センサ。 ２）検出される前記荷重は互いに直交する３軸方向の力
   および該３軸の周りのモーメントであることを特徴とす
   る請求項１に記載の力覚センサ。 ３）前記ばね構造体は前記受圧部を中心で支持する支持
   柱と、該支持柱から当該支持柱の受圧方向（Ｚ軸方向）
   とは互いに直交する２軸方向に（Ｘ軸方向およびＹ軸方
   向）に延在された第１の弾性梁と、 該第１の弾性梁の各々の延在端部から前記Ｚ軸方向に延
   在された第２の弾性梁と、 該第２の弾性梁の延在端部から更に前記Ｘ軸方向および
   Ｙ軸方向にそれぞれ延在された第３の弾性梁と を有し、前記第１の弾性梁、第２の弾性梁および第３の
   弾性梁で前記弾性部が構成されることを特徴とする請求
   項２に記載の力覚センサ。 ４）前記ばね構造体は前記受圧部を中心で支持する支持
   柱と、該支持柱から前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延在
   された第１の弾性梁と、該第１の弾性梁の延在された端
   部に関連して互いに独立して設けられ、前記Ｘ軸に鉛直
   な面を有する２枚の第２板ばねおよび前記Ｙ軸に鉛直な
   面を有する２枚の第３板ばねと を有し、前記第１の弾性梁と、第２板ばねおよび第３板
   ばねとにより前記弾性部が構成されることを特徴とする
   請求項２に記載の力覚センサ。