JPH0646170B2 - 圧覚センサ - Google Patents
圧覚センサInfo
- Publication number
- JPH0646170B2 JPH0646170B2 JP22829287A JP22829287A JPH0646170B2 JP H0646170 B2 JPH0646170 B2 JP H0646170B2 JP 22829287 A JP22829287 A JP 22829287A JP 22829287 A JP22829287 A JP 22829287A JP H0646170 B2 JPH0646170 B2 JP H0646170B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- pressure sensor
- terminals
- silicon cell
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Manipulator (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧覚センサに関し、詳しくはロボットのハン
ド等に装着され、把握物から受ける力を検出するに好適
な圧覚センサに関する。
ド等に装着され、把握物から受ける力を検出するに好適
な圧覚センサに関する。
［従来の技術］ 最近では人間の五感に相当する感覚機能や認識機能をも
ついわゆる知能ロボットが開発され、しだいに実用化さ
れつつあり、近い状来には２足歩行のロボットも実用化
されるであろうと考えられる。
ついわゆる知能ロボットが開発され、しだいに実用化さ
れつつあり、近い状来には２足歩行のロボットも実用化
されるであろうと考えられる。
ところで、これらの知能ロボットには各種感覚を検知す
るためのセンサを取付ける必要がある。その代表的なセ
ンサは視覚センサと圧覚（触覚）センサであり、特に圧
覚センサは物の把握，把持などの作業に不可欠なものと
いってよい。
るためのセンサを取付ける必要がある。その代表的なセ
ンサは視覚センサと圧覚（触覚）センサであり、特に圧
覚センサは物の把握，把持などの作業に不可欠なものと
いってよい。
なお、このような知能ロボット用の圧覚センサに要求さ
れる性能仕様には次のような項目をあげることができ
る。
れる性能仕様には次のような項目をあげることができ
る。
(1) 高感度：力を検出する感度が高く、例えば数グラム
の荷重の検出が可能であること。
の荷重の検出が可能であること。
(2) 高分解能：センサセルが小さく、かつ密度が高いこ
と。
と。
(3) 広ダイナミックレンジ：できるだけ動作範囲が広い
こと。
こと。
(4) 高信頼性・耐久性：過酷な環境に耐えること。
(5) 線形性・少ヒステリシス：圧力と出力が比例し、ヒ
ステリシスが少ないこと。
ステリシスが少ないこと。
(6) 応答速度：信号処理の応答速度が高いこと。
(7) 柔軟性：人間の手の皮膚のように柔軟性が保たれる
こと。
こと。
(8) すべり感覚：圧力だけでなく、できればすべりも検
出すること。
出すること。
(9) 小型でかつ安価：薄くて小型で製造コスト・材料コ
ストが低廉であること。
ストが低廉であること。
しかしてこれらのうちいくつかの要求を満足する圧覚セ
ンサがこれまでに提案ないし実用化されており、たとえ
ばマイクロスイッチのオン・オフを利用するものや感圧
ゴムシート（導電ゴムシート）を利用するもの、あるい
は光の反射量の変化を利用するものなどがある。
ンサがこれまでに提案ないし実用化されており、たとえ
ばマイクロスイッチのオン・オフを利用するものや感圧
ゴムシート（導電ゴムシート）を利用するもの、あるい
は光の反射量の変化を利用するものなどがある。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、マイクロスイッチのオン・オフを利用す
るものは、通常“オフ”の状態にあるセンサが力を受け
ると“オン”の状態になるものであるが、これは力の有
無を検出するだけで、その力の大きさを連続的に検出す
ることこは適していない。
るものは、通常“オフ”の状態にあるセンサが力を受け
ると“オン”の状態になるものであるが、これは力の有
無を検出するだけで、その力の大きさを連続的に検出す
ることこは適していない。
また、感圧ゴムシートを利用するものは、１枚の導電ゴ
ムシートを２枚の電極で挟み、電極に力を加えることに
よってシート抵抗が変化することを利用したものである
が、直線性が得られない上にヒステリシスが生じやす
く、また耐熱性が低いという問題がある。
ムシートを２枚の電極で挟み、電極に力を加えることに
よってシート抵抗が変化することを利用したものである
が、直線性が得られない上にヒステリシスが生じやす
く、また耐熱性が低いという問題がある。
更にまた、光の反射量の変化を利用するものは、透明な
アクリル板の表面に多数の円錐状の突起を有するゴムシ
ートをあてがい、そのアクリル板の裏面に鏡体または受
光素子を配置しておき、そのアクリル板の横方向からア
クリル板内に光を照射すると、外力の大きさに応じて上
述のゴムシートの突起が変化するのでそのへこみ具合を
鏡かまたは受光素子で検知するものである。しかしこの
光の反射を利用する圧覚センサは外力の絶対値を正確に
知ることがむずかしく、検出精度が悪いなどの問題があ
る。
アクリル板の表面に多数の円錐状の突起を有するゴムシ
ートをあてがい、そのアクリル板の裏面に鏡体または受
光素子を配置しておき、そのアクリル板の横方向からア
クリル板内に光を照射すると、外力の大きさに応じて上
述のゴムシートの突起が変化するのでそのへこみ具合を
鏡かまたは受光素子で検知するものである。しかしこの
光の反射を利用する圧覚センサは外力の絶対値を正確に
知ることがむずかしく、検出精度が悪いなどの問題があ
る。
なお、以上のような圧覚センサ以外にも、各種形態の圧
覚センサが提案ないし試作されているが、いずれも上述
の性能仕様を十分に満足するに至っておらず、そのため
高感度で真に実用性の高い圧覚センサの開発が強く望ま
れている。
覚センサが提案ないし試作されているが、いずれも上述
の性能仕様を十分に満足するに至っておらず、そのため
高感度で真に実用性の高い圧覚センサの開発が強く望ま
れている。
本発明は、上述の問題点に鑑み、実用的性能が高く、し
かも構造が簡単で薄型かつ高密度に配列できる触覚セン
サを提供することを目的とする。
かも構造が簡単で薄型かつ高密度に配列できる触覚セン
サを提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、半導体歪ゲー
ジを組込んだブリッジ回路、そのスイッチ手段および各
種の端子が配設された面を下側にして両端が枠部によっ
て支持される方形型シリコンセルの複数と、方形型シリ
コンセルの両端を支持する個々の枠部がマトリックス状
に形成された支持台と、支持台に行方向もしくは列方向
に配列された複数の方形型シリコンセルの各行もしくは
各列に対し、個々の端子の対向位置に配設された電極を
有し、電極が個々の端子に接続されるように多層に配線
されたフレキシブルプリント基板とを具え、方形型シリ
コンセルの上部から加えられた荷重を検知するようにし
たことを特徴とする。
ジを組込んだブリッジ回路、そのスイッチ手段および各
種の端子が配設された面を下側にして両端が枠部によっ
て支持される方形型シリコンセルの複数と、方形型シリ
コンセルの両端を支持する個々の枠部がマトリックス状
に形成された支持台と、支持台に行方向もしくは列方向
に配列された複数の方形型シリコンセルの各行もしくは
各列に対し、個々の端子の対向位置に配設された電極を
有し、電極が個々の端子に接続されるように多層に配線
されたフレキシブルプリント基板とを具え、方形型シリ
コンセルの上部から加えられた荷重を検知するようにし
たことを特徴とする。
［作 用］ 本発明によれば、マトリックス状に枠部を有する支持台
のそれぞれの枠部に方形型シリコンセルの両端を支持さ
せるように嵌め込み、シリコンセルの半導体歪ゲージ，
スイッチ手段およびはんだバンプの端子が形成された下
面に上記端子の対向位置に電極をもつ多層のフレキシブ
ルプリント基板を接合させるようにしたことによってシ
リコンセルの上面側から荷重を加えたときに、各々のシ
リコンセルの撓みに応じて歪ゲージに生じる抵抗変化を
個別にシリコンセルからフレキシブルプリント基板を介
して整然と取出すことができ、実用性が高く、構造が簡
単で薄型かつ高密度高精度の圧覚センサを提供すること
ができる。
のそれぞれの枠部に方形型シリコンセルの両端を支持さ
せるように嵌め込み、シリコンセルの半導体歪ゲージ，
スイッチ手段およびはんだバンプの端子が形成された下
面に上記端子の対向位置に電極をもつ多層のフレキシブ
ルプリント基板を接合させるようにしたことによってシ
リコンセルの上面側から荷重を加えたときに、各々のシ
リコンセルの撓みに応じて歪ゲージに生じる抵抗変化を
個別にシリコンセルからフレキシブルプリント基板を介
して整然と取出すことができ、実用性が高く、構造が簡
単で薄型かつ高密度高精度の圧覚センサを提供すること
ができる。
［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。
的に説明する。
まず、第1A図および第1B図によって両端支持梁が撓む原
理について述べることとし、いま、梁部材１の両端が第
1A図に示すように支持部材２によって支持された状態で
その上面の中央部に力が加えられたとすると、第1B図に
示す如く梁部材１が撓むことによってその下面側に引張
応力が発生する。
理について述べることとし、いま、梁部材１の両端が第
1A図に示すように支持部材２によって支持された状態で
その上面の中央部に力が加えられたとすると、第1B図に
示す如く梁部材１が撓むことによってその下面側に引張
応力が発生する。
そこで、上述したような梁部材１の下面側に、第2A図に
示すように４つの歪ゲージR1,R2,R3およびR4を配置した
とすると、上記の引張応力によって歪ゲージR1およびR2
には歪が生じなくて、歪ゲージR3およびR4に歪が生じ
る。なおここで斜線を施した部分３は支持部材２によっ
て支持される被支持部を示し、更に(+) と(0) とは各歪
ゲージR1〜R4に発生した歪の「有」と「無」とを示す。
また、第2B図はこれらの歪ゲージR1〜R4をホィートスト
ンブリッジに組込んだ回路構成を示し、上述したように
歪ゲージR3と84とに歪(+) が発生することによりその抵
抗変化によって電圧Ｅが発生する。
示すように４つの歪ゲージR1,R2,R3およびR4を配置した
とすると、上記の引張応力によって歪ゲージR1およびR2
には歪が生じなくて、歪ゲージR3およびR4に歪が生じ
る。なおここで斜線を施した部分３は支持部材２によっ
て支持される被支持部を示し、更に(+) と(0) とは各歪
ゲージR1〜R4に発生した歪の「有」と「無」とを示す。
また、第2B図はこれらの歪ゲージR1〜R4をホィートスト
ンブリッジに組込んだ回路構成を示し、上述したように
歪ゲージR3と84とに歪(+) が発生することによりその抵
抗変化によって電圧Ｅが発生する。
本発明は上述の原理を適用し、第3A図に示すようにして
半導体シリコン材料によりシリコンセル11を形成し、そ
の上に歪ゲージＲ(R1 〜R4) とブリッジ回路からの出力
線にスイッチング素子Ｓ(S1,S2) を、更にまた、出力端
子用バンプＴおよびｔ，スイッチ信号端子用バンプSWA,
SWB,接地端子用バンプＧ，電圧端子用バンプＶを設けた
ものである。なお、梁部材となるものに半導体シリコン
を使用した理由は、半導体シリコンであればウエハプロ
セスによって歪ゲージＲ (R1〜R4) およびスイッチング
素子Ｓ(S1,S2) や配線ならびに各はんだバンプを一貫し
た成膜技術の処理工程で形成することができることによ
る。更にまた、このようなシリコンセルの形成によって
梁部材の小型化、薄型化を実現することが可能となる。
またここで形成されるスイッチング素子Ｓは、例えば電
界効果型トランジスタFET である。第3B図は上記シリコ
ンセル11におけるブリッジ回路部分を取出して示したも
のである。
半導体シリコン材料によりシリコンセル11を形成し、そ
の上に歪ゲージＲ(R1 〜R4) とブリッジ回路からの出力
線にスイッチング素子Ｓ(S1,S2) を、更にまた、出力端
子用バンプＴおよびｔ，スイッチ信号端子用バンプSWA,
SWB,接地端子用バンプＧ，電圧端子用バンプＶを設けた
ものである。なお、梁部材となるものに半導体シリコン
を使用した理由は、半導体シリコンであればウエハプロ
セスによって歪ゲージＲ (R1〜R4) およびスイッチング
素子Ｓ(S1,S2) や配線ならびに各はんだバンプを一貫し
た成膜技術の処理工程で形成することができることによ
る。更にまた、このようなシリコンセルの形成によって
梁部材の小型化、薄型化を実現することが可能となる。
またここで形成されるスイッチング素子Ｓは、例えば電
界効果型トランジスタFET である。第3B図は上記シリコ
ンセル11におけるブリッジ回路部分を取出して示したも
のである。
なお、第3A図のように構成するにあたって、３は先に述
べたように支持される被支持部であり、従って、被支持
部３には配線やバンプ等を形成せず、また、スイッチン
グ素子S1およびS2を同時にオン・オフ制御するようにす
ることも可能であるが、このようにすると、配線をバン
プの外側に迂回させる必要が生じ小さいシリコンセルと
するのに好ましくないので、本例ではこれらのスイッチ
ング素子S1およびS2を個別にオン・オフ可能な配線とし
てある。
べたように支持される被支持部であり、従って、被支持
部３には配線やバンプ等を形成せず、また、スイッチン
グ素子S1およびS2を同時にオン・オフ制御するようにす
ることも可能であるが、このようにすると、配線をバン
プの外側に迂回させる必要が生じ小さいシリコンセルと
するのに好ましくないので、本例ではこれらのスイッチ
ング素子S1およびS2を個別にオン・オフ可能な配線とし
てある。
ところで、第3A図のように構成したシリコンセル11を第
4A図に示すようにして支持部12に両端支持させたとする
と、その前後のはんだバンプ（ここでは図示されず）か
ら取出される配線は、１個のシリコンセル11に対して図
示のようにLT,LSW2,LG,LV,LSW1,Ltの６本となる。しか
して、本例では、このようなシリコンセル11を第4B図に
示すような支持台13のマトリックス状に形成された枠14
内に嵌込み、それぞれの枠14内に設けられた支持部12に
よってシリコンセル11を支持させるようにするので、例
えば、３×３の枠14を有する支持台13とした場合、その
列方向の３個の枠14のそれぞれにシリコンセル11を嵌込
んで支持させるようにすると、第５図に示すように合計
18本の取出線、すなわちLT1 〜LT3,LSW1〜LSW3，３本の
LSWC，３本のLG，３本のLV，Lt1 〜Lt3 が必要となる。
また、各々３本の取出線LSWC,LG およびLVをそれぞれ１
本に共通化したとしても合計12本は必要である。
4A図に示すようにして支持部12に両端支持させたとする
と、その前後のはんだバンプ（ここでは図示されず）か
ら取出される配線は、１個のシリコンセル11に対して図
示のようにLT,LSW2,LG,LV,LSW1,Ltの６本となる。しか
して、本例では、このようなシリコンセル11を第4B図に
示すような支持台13のマトリックス状に形成された枠14
内に嵌込み、それぞれの枠14内に設けられた支持部12に
よってシリコンセル11を支持させるようにするので、例
えば、３×３の枠14を有する支持台13とした場合、その
列方向の３個の枠14のそれぞれにシリコンセル11を嵌込
んで支持させるようにすると、第５図に示すように合計
18本の取出線、すなわちLT1 〜LT3,LSW1〜LSW3，３本の
LSWC，３本のLG，３本のLV，Lt1 〜Lt3 が必要となる。
また、各々３本の取出線LSWC,LG およびLVをそれぞれ１
本に共通化したとしても合計12本は必要である。
なお、第4B図において、15は支持台13の裏面側に形成し
た配線用溝である。
た配線用溝である。
このことは、シリコンセル11を小形とすればするぼど第
6A図に示すように上記配線のための配線用溝15が狭くな
ることから、この溝15に沿って引出される取出線の数を
できるだけ少なくし、かつコンパクトに纏める必要があ
る。なお、第6A図において、16はこれから説明する配線
基板であり、配線基板16上面の電極（図示せず）と、シ
リコンセル11下面側に設けられたはんだバンプ17とがレ
ーザ照射等によるはんだ付けによって溶着されて、双方
が一体化されるもので、かくして、支持台13の個々の枠
14にシリコンセル11を嵌合わせ、支持台13下面側の配線
用溝15に列方向に連続した積層の配線基板16を取付ける
ことにより、第6B図に示すように構成することができ
る。
6A図に示すように上記配線のための配線用溝15が狭くな
ることから、この溝15に沿って引出される取出線の数を
できるだけ少なくし、かつコンパクトに纏める必要があ
る。なお、第6A図において、16はこれから説明する配線
基板であり、配線基板16上面の電極（図示せず）と、シ
リコンセル11下面側に設けられたはんだバンプ17とがレ
ーザ照射等によるはんだ付けによって溶着されて、双方
が一体化されるもので、かくして、支持台13の個々の枠
14にシリコンセル11を嵌合わせ、支持台13下面側の配線
用溝15に列方向に連続した積層の配線基板16を取付ける
ことにより、第6B図に示すように構成することができ
る。
いま、このように構成した圧覚センサにおいては、シリ
コンセル11に荷重が加えられると、その撓みによって歪
ゲージに発生する抵抗変化が配線基板16上に設けられた
信号取出線を介して取出されるが、通常、シリコンセル
11に加えられる荷重の範囲は１個あたり数グラムから数
百グラム程度と考えられるので、その撓みも数μｍと小
さく、従って、配線基板16の方もこれに追従するだけの
可撓性があればよい。そこで、配線基板16には一般に使
用されているようなフレキシブルプリント基板を積層し
て使用することができる。
コンセル11に荷重が加えられると、その撓みによって歪
ゲージに発生する抵抗変化が配線基板16上に設けられた
信号取出線を介して取出されるが、通常、シリコンセル
11に加えられる荷重の範囲は１個あたり数グラムから数
百グラム程度と考えられるので、その撓みも数μｍと小
さく、従って、配線基板16の方もこれに追従するだけの
可撓性があればよい。そこで、配線基板16には一般に使
用されているようなフレキシブルプリント基板を積層し
て使用することができる。
次に、上述した配線基板16の構成について述べることと
する。配線基板16を設けるにあたっては、その形状が配
線用溝15に沿って細長い短冊形のものとならざるを得な
い。そこで、本例では、幅の狭いプリント基板を使用し
て、上述の配線を実施し易くするために、２枚のプリン
ト基板を積層した状態で３層の配線層が形成されるよう
にする。
する。配線基板16を設けるにあたっては、その形状が配
線用溝15に沿って細長い短冊形のものとならざるを得な
い。そこで、本例では、幅の狭いプリント基板を使用し
て、上述の配線を実施し易くするために、２枚のプリン
ト基板を積層した状態で３層の配線層が形成されるよう
にする。
第7A図および第7B図は上述のように積層して形成した配
線パターンの一例を示し、本例は、縦並びの３つのシリ
コンセル111,112,113 に、上述したように３層の配線層
が形成された短冊型配線基板16を共通にして設けた例で
ある。なお、第7B図において、水平方向の太線は各配線
層間の配線のわたり接続に用いられるスルーホールを示
し、また、配線に沿って記入された，，はそれぞ
れ配線の第１層，第２層，第３層を示す。かくして、こ
れら３つのシリコンセル111,112 および113 からまとめ
て取出される配線の数としては、以下に述べるように８
本となるもので、接地線LGと出力線 Lt1〜３の２本が第
１系列線、第１スイッチ信号線LSW1と共通電極線LSWCの
２本が第２系列線として、それぞれ上下にまとめられて
図の上方から引出され、第２スイッチ信号線LSW2と第３
スイッチ信号線LSW3の２本が第２系列線として、また電
源線LVともう一方の出力線 LT1〜３の２本が第３系列線
として同様なまとめ方でそれぞれ図の下方から引出され
る。
線パターンの一例を示し、本例は、縦並びの３つのシリ
コンセル111,112,113 に、上述したように３層の配線層
が形成された短冊型配線基板16を共通にして設けた例で
ある。なお、第7B図において、水平方向の太線は各配線
層間の配線のわたり接続に用いられるスルーホールを示
し、また、配線に沿って記入された，，はそれぞ
れ配線の第１層，第２層，第３層を示す。かくして、こ
れら３つのシリコンセル111,112 および113 からまとめ
て取出される配線の数としては、以下に述べるように８
本となるもので、接地線LGと出力線 Lt1〜３の２本が第
１系列線、第１スイッチ信号線LSW1と共通電極線LSWCの
２本が第２系列線として、それぞれ上下にまとめられて
図の上方から引出され、第２スイッチ信号線LSW2と第３
スイッチ信号線LSW3の２本が第２系列線として、また電
源線LVともう一方の出力線 LT1〜３の２本が第３系列線
として同様なまとめ方でそれぞれ図の下方から引出され
る。
すなわち、このように配線することによって、第１スイ
ッチ信号線LSW1により対称となる３つのセルの中からセ
ル111 を選択し、また第２スイッチ信号線LSW2によりセ
ル112 を、更にまた第３スイッチ信号線LSW3によりセル
113 を選択することができる。また、接地線LGと電源線
LVとは３つのセルに共通であって常時電圧を印加しても
よいが、外部回路に別にスイッチを設けて、電源供給を
オン・オフさせるようにしてもよい。
ッチ信号線LSW1により対称となる３つのセルの中からセ
ル111 を選択し、また第２スイッチ信号線LSW2によりセ
ル112 を、更にまた第３スイッチ信号線LSW3によりセル
113 を選択することができる。また、接地線LGと電源線
LVとは３つのセルに共通であって常時電圧を印加しても
よいが、外部回路に別にスイッチを設けて、電源供給を
オン・オフさせるようにしてもよい。
いま、電源“オン”の状態で、第１スイッチ信号線LSW1
を“オン”にし、他のスイッチ信号線LSW2およびLSW3を
“オフ”の状態とすれば、シリコンセル111 から出力線
Lt1 およびLT1 によって、その出力を取出すことができ
る。なおこの場合、出力線LT1 はLT2 およびLT3 と共通
になっているが、ここで、上述したようにスイッチ信号
線LSW2およびLSW3は共に“オフ”となっているので、他
のシリコンセル112 および113 からの出力はなく、得ら
れるのはシリコンセル111 のT1を介しての出力のみであ
る。また、出力線Lt1 についても同様であって、この場
合得られるのはシリコンセル111 のt1を介しての出力の
みである。更にまた、以上に述べたと同様にして、シリ
コンセル112 あるいは113 から出力をそれぞれ取出すよ
うに制御するもので、例えば電源線LVに5Vの電圧を供給
し、スイッチを例えばマルチプレクサにより順次選択し
て“オン”させるようにしていけば、それぞれのセル、
上記の例ではセル111,112 および113 の端子Ｔおよびｔ
からの出力により、その間の電圧から出力Ｅを定量的に
測定することができる（第3B図参照）。
を“オン”にし、他のスイッチ信号線LSW2およびLSW3を
“オフ”の状態とすれば、シリコンセル111 から出力線
Lt1 およびLT1 によって、その出力を取出すことができ
る。なおこの場合、出力線LT1 はLT2 およびLT3 と共通
になっているが、ここで、上述したようにスイッチ信号
線LSW2およびLSW3は共に“オフ”となっているので、他
のシリコンセル112 および113 からの出力はなく、得ら
れるのはシリコンセル111 のT1を介しての出力のみであ
る。また、出力線Lt1 についても同様であって、この場
合得られるのはシリコンセル111 のt1を介しての出力の
みである。更にまた、以上に述べたと同様にして、シリ
コンセル112 あるいは113 から出力をそれぞれ取出すよ
うに制御するもので、例えば電源線LVに5Vの電圧を供給
し、スイッチを例えばマルチプレクサにより順次選択し
て“オン”させるようにしていけば、それぞれのセル、
上記の例ではセル111,112 および113 の端子Ｔおよびｔ
からの出力により、その間の電圧から出力Ｅを定量的に
測定することができる（第3B図参照）。
なお、図示はしなかったが、圧覚センサ全体を第6B図の
ように構成した上、その上面全体に柔軟性のある皮膜を
設けることによって、圧覚センサ全体を外部環境から保
護すると共に、ロボットハンド等に装着して把持力を検
出するに好適な形態とすることができる。
ように構成した上、その上面全体に柔軟性のある皮膜を
設けることによって、圧覚センサ全体を外部環境から保
護すると共に、ロボットハンド等に装着して把持力を検
出するに好適な形態とすることができる。
［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、半導体歪ゲ
ージを組込んだブリッジ回路とその関連端子が配設され
た面を下側にして両端が支持部によって支持される複数
の方形型シリコンセルを枠がマトリックス状に形成され
た支持台によって支持させるようになし、かくして行方
向もしくは列方向に配列された複数のシリコンセルに対
し、それぞれの端子と接続可能なように対向位置に配設
された電極を有する多層に配線されたフレキシブルプリ
ント基板を上記支持台の下面側に配置するようにしたの
で、全体を薄型でコンパクト，かつ検出感度および精度
と応答速度にすぐれた特性を有する圧覚センサを具現化
することができ、特に面倒な信号線の取出しを帯状とし
たフレキシブルプリント基板を用いて処理することがで
き、ロボットハンドに取付けて高度の技術を要する作業
をさせるに好適な圧覚センサを提供することができる。
ージを組込んだブリッジ回路とその関連端子が配設され
た面を下側にして両端が支持部によって支持される複数
の方形型シリコンセルを枠がマトリックス状に形成され
た支持台によって支持させるようになし、かくして行方
向もしくは列方向に配列された複数のシリコンセルに対
し、それぞれの端子と接続可能なように対向位置に配設
された電極を有する多層に配線されたフレキシブルプリ
ント基板を上記支持台の下面側に配置するようにしたの
で、全体を薄型でコンパクト，かつ検出感度および精度
と応答速度にすぐれた特性を有する圧覚センサを具現化
することができ、特に面倒な信号線の取出しを帯状とし
たフレキシブルプリント基板を用いて処理することがで
き、ロボットハンドに取付けて高度の技術を要する作業
をさせるに好適な圧覚センサを提供することができる。
第1A図および第1B図は梁部材の荷重によって撓みの発生
する動作を示す動作説明図、 第2A図は本発明にかかるシリコンセルに設けられる歪ゲ
ージの配置図、 第2B図はその歪ゲージが組込まれるブリッジ回路の構成
図、 第3A図は本発明にかかるシルコンセル上の歪ゲージとそ
の配線図、 第3B図はその歪ゲージおよび配線の回路構成図、 第4A図は本発明にかかる単体シリコンセルの模式図、 第4B図は本発明にかかる支持台の斜視図、 第５図は本発明にかかる単体シリコンセルが３個直列に
配設された状態を示す図、 第6A図は本発明にかかるシリコンセルの基本的構成を示
す断面図、 第6B図は本発明の一実施例の構成を示す斜視図、 第7A図は本発明にかかる配線基板上の基本的配線パター
ンの一例を示す配線図、 第7B図はその多層フレキシブルプリント基板の各層に配
設される各種配線の詳細を展開して示す図である。 S,S1,S2 ……スイッチング素子、 R,R1,R2,R3,R4 ……歪ゲージ、 T,T1〜T3，t,t1〜t3……出力端子、 11,111,112,113……シリコンセル、 12……支持部、 13……支持台、 14……枠、 15……配線用溝、 LT1〜LT3,LSW1〜LSW3,LSWC,Lt1〜Lt3,LV,LG……取出
線、 16……配線基板。
する動作を示す動作説明図、 第2A図は本発明にかかるシリコンセルに設けられる歪ゲ
ージの配置図、 第2B図はその歪ゲージが組込まれるブリッジ回路の構成
図、 第3A図は本発明にかかるシルコンセル上の歪ゲージとそ
の配線図、 第3B図はその歪ゲージおよび配線の回路構成図、 第4A図は本発明にかかる単体シリコンセルの模式図、 第4B図は本発明にかかる支持台の斜視図、 第５図は本発明にかかる単体シリコンセルが３個直列に
配設された状態を示す図、 第6A図は本発明にかかるシリコンセルの基本的構成を示
す断面図、 第6B図は本発明の一実施例の構成を示す斜視図、 第7A図は本発明にかかる配線基板上の基本的配線パター
ンの一例を示す配線図、 第7B図はその多層フレキシブルプリント基板の各層に配
設される各種配線の詳細を展開して示す図である。 S,S1,S2 ……スイッチング素子、 R,R1,R2,R3,R4 ……歪ゲージ、 T,T1〜T3，t,t1〜t3……出力端子、 11,111,112,113……シリコンセル、 12……支持部、 13……支持台、 14……枠、 15……配線用溝、 LT1〜LT3,LSW1〜LSW3,LSWC,Lt1〜Lt3,LV,LG……取出
線、 16……配線基板。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体歪ゲージを組込んだブリッジ回路、
そのスイッチ手段および各種の端子が配設された面を下
側にして両端が枠部によって支持される方形型シリコン
セルの複数と、 該方形型シリコンセルの両端を支持する個々の枠部がマ
トリックス状に形成された支持台と、 該支持台に行方向もしくは列方向に配列された複数の前
記方形型シリコンセルの各行もしくは各列に対し、個々
の前記端子の対向位置に配設された電極を有し、該電極
が個々の前記端子に接続されるように多層に配線された
フレキシブルプリント基板とを具え、 前記方形型シリコンセルの上部から加えられた荷重を検
知するようにしたことを特徴とする圧覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22829287A JPH0646170B2 (ja) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | 圧覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22829287A JPH0646170B2 (ja) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | 圧覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6472022A JPS6472022A (en) | 1989-03-16 |
| JPH0646170B2 true JPH0646170B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=16874181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22829287A Expired - Lifetime JPH0646170B2 (ja) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | 圧覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0646170B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4260864B2 (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-30 | 国土交通省国土技術政策総合研究所長 | 路面のひずみ測定装置 |
-
1987
- 1987-09-14 JP JP22829287A patent/JPH0646170B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6472022A (en) | 1989-03-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |