JPH0792413B2 - 触覚センサ - Google Patents
触覚センサInfo
- Publication number
- JPH0792413B2 JPH0792413B2 JP2330496A JP33049690A JPH0792413B2 JP H0792413 B2 JPH0792413 B2 JP H0792413B2 JP 2330496 A JP2330496 A JP 2330496A JP 33049690 A JP33049690 A JP 33049690A JP H0792413 B2 JPH0792413 B2 JP H0792413B2
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- JP
- Japan
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- receiving portion
- pressure receiving
- resin sheet
- sensor
- tactile sensor
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は触覚センサに関し、詳しくは、ロボットハンド
等に装着して、装着面に加えられる力の分布を検出する
ことが可能な触覚センサに関する。
等に装着して、装着面に加えられる力の分布を検出する
ことが可能な触覚センサに関する。
［従来の技術］ 従来、ロボットハンド等に取付けられて、その表面上に
加えられる力の分布を検出する触覚センサとして、導電
性ゴムまたは半導体シリコンを用いたものが知られてい
る。第３図は導電性ゴムを用いた例で、複数の細長い導
電性ゴム条301,302を互いに直交させるように２層にし
て組み合わせたものである。このように構成された触覚
センサの導電性ゴム条配列面に対して垂直方向の力が加
わると、導電性ゴム条301と302との接触部分の面積が増
加し抵抗が変化する。したがって、例えば第４図に示す
ように導電性ゴム条302に接続された電圧端子303に例え
ば5Vの電圧を1000Ωの抵抗304を介して印加し、出力点3
05の電圧を測定することにより加えられた力の大きさを
知ることができる。
加えられる力の分布を検出する触覚センサとして、導電
性ゴムまたは半導体シリコンを用いたものが知られてい
る。第３図は導電性ゴムを用いた例で、複数の細長い導
電性ゴム条301,302を互いに直交させるように２層にし
て組み合わせたものである。このように構成された触覚
センサの導電性ゴム条配列面に対して垂直方向の力が加
わると、導電性ゴム条301と302との接触部分の面積が増
加し抵抗が変化する。したがって、例えば第４図に示す
ように導電性ゴム条302に接続された電圧端子303に例え
ば5Vの電圧を1000Ωの抵抗304を介して印加し、出力点3
05の電圧を測定することにより加えられた力の大きさを
知ることができる。
第５図は半導体シリコン基板を用いた他の例で、荷重を
受ける受圧部102を有し、更に不図示の半導体ストレン
ゲージが形成された複数のセンサセル101が弾性体107の
上に配設されており、これら複数のセンサセル101をプ
リント回路基板（フレキシブル基板）103と電気的に接
続させて構成したものである。更にまた、第８図は第５
図のように構成された触覚センサに対し、それらの受圧
部102上に被覆用の樹脂シート105を用いたものである。
受ける受圧部102を有し、更に不図示の半導体ストレン
ゲージが形成された複数のセンサセル101が弾性体107の
上に配設されており、これら複数のセンサセル101をプ
リント回路基板（フレキシブル基板）103と電気的に接
続させて構成したものである。更にまた、第８図は第５
図のように構成された触覚センサに対し、それらの受圧
部102上に被覆用の樹脂シート105を用いたものである。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来技術の第１の例（第３図）にみられ
る触覚センサでは、加えられた力に比例して導電性ゴム
条同士の接触部分の面積が変化するとは限らず、接触部
分の抵抗値変化が力に対して比例せずにセンサ出力が非
線形になること、および電源端子、グランド端子、出力
端子をそれぞれの導電性ゴム条301,302に接続しなけれ
ばならないため、力の分布を高密度に検出しようとする
と、配線数が多くなってしまう等の欠点がある。
る触覚センサでは、加えられた力に比例して導電性ゴム
条同士の接触部分の面積が変化するとは限らず、接触部
分の抵抗値変化が力に対して比例せずにセンサ出力が非
線形になること、および電源端子、グランド端子、出力
端子をそれぞれの導電性ゴム条301,302に接続しなけれ
ばならないため、力の分布を高密度に検出しようとする
と、配線数が多くなってしまう等の欠点がある。
また、従来技術の第２の例（第５図）にみられる触覚セ
ンサでは、上述の第１の例における、センサ出力の非線
形や配線数が多い等の課題は解決しているが、第６図に
示すように、外部から物体501が受圧部102に接触して矢
印のように荷重401が加えられた場合、衝撃に弱いシリ
コンのセンサセル101が破損する可能性があり、信頼性
の低下につながる。また、第７図に示すように、受圧部
102の端縁部112と物体501との間に剪断力402が作用し、
その結果として、受圧部102がセンサセル101から剥離
し、触覚センサとしての機能が損われる。
ンサでは、上述の第１の例における、センサ出力の非線
形や配線数が多い等の課題は解決しているが、第６図に
示すように、外部から物体501が受圧部102に接触して矢
印のように荷重401が加えられた場合、衝撃に弱いシリ
コンのセンサセル101が破損する可能性があり、信頼性
の低下につながる。また、第７図に示すように、受圧部
102の端縁部112と物体501との間に剪断力402が作用し、
その結果として、受圧部102がセンサセル101から剥離
し、触覚センサとしての機能が損われる。
更にまた、従来技術の第３の例（第８図）にみられる触
覚センサは、第２の例の場合に受圧部102に生じた剪断
応力を小さくするために、受圧部102上部に樹脂シート1
05を被覆したものである。しかし、この例でも荷重401
が比較的大きい場合には、第２の例と同様、衝撃に弱い
センサセル101が破損する惧れがあり、いまひとつ信頼
性がない。また、樹脂シート105自体と物体501との間の
摩擦力は比較的抑制されるものの、そのために物体501
が把持しにくいという問題点が生じる。一方、受圧部10
2の端縁部112と樹脂シート105の摩擦力の大きさには変
りがないため、第９図に示すように、樹脂シート105の
方が破損し、結果として物体501が受圧部102の端縁部11
2に直接に接触することになり、受圧部102に大きい剪断
力402が作用する。そのために、受圧部102がシリコン素
子101から剥離し、触覚センサの機能が損われる。
覚センサは、第２の例の場合に受圧部102に生じた剪断
応力を小さくするために、受圧部102上部に樹脂シート1
05を被覆したものである。しかし、この例でも荷重401
が比較的大きい場合には、第２の例と同様、衝撃に弱い
センサセル101が破損する惧れがあり、いまひとつ信頼
性がない。また、樹脂シート105自体と物体501との間の
摩擦力は比較的抑制されるものの、そのために物体501
が把持しにくいという問題点が生じる。一方、受圧部10
2の端縁部112と樹脂シート105の摩擦力の大きさには変
りがないため、第９図に示すように、樹脂シート105の
方が破損し、結果として物体501が受圧部102の端縁部11
2に直接に接触することになり、受圧部102に大きい剪断
力402が作用する。そのために、受圧部102がシリコン素
子101から剥離し、触覚センサの機能が損われる。
なお、受圧部102の端縁部112に丸みをつけることが考え
られるが、このように、多数の受圧部102の上面側の端
縁部112のみに丸みを形成するには、それぞれの受圧部1
02を個別に加工しなければならず、著しいコスト増を招
き、経済的でない。
られるが、このように、多数の受圧部102の上面側の端
縁部112のみに丸みを形成するには、それぞれの受圧部1
02を個別に加工しなければならず、著しいコスト増を招
き、経済的でない。
本発明の目的は、上述した従来の問題点に着目し、その
解決を図るべく、センサセルに半導体シリコン基板を用
いた触覚センサの長所を生かしつつ、ロボットハンド等
に装着して物体を把持させる場合、受圧部やセンサセル
自体を十分に保護することのできる触覚センサを提供す
ることにある。
解決を図るべく、センサセルに半導体シリコン基板を用
いた触覚センサの長所を生かしつつ、ロボットハンド等
に装着して物体を把持させる場合、受圧部やセンサセル
自体を十分に保護することのできる触覚センサを提供す
ることにある。
［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明によれば、荷重を
受けるために設置された受圧部と、該受圧部を介して加
えられた荷重を検出するための複数の半導体ストレンゲ
ージとを具えた複数のセンサセルにフレキシブル基板を
電気的に接続してなる触覚センサにおいて、前記複数の
センサセルに跨って前記受圧部を被覆するゴムの表皮部
材を設けるとともに、前記受圧部と前記表皮部材との間
に柔軟性のある金属箔と、該金属箔を介して前記受圧部
を被覆する単層若しくは複層の樹脂シートとを設け、該
樹脂シート上にシリコングリスを塗布した上に前記ゴム
の表皮部材を設けるものとする。
受けるために設置された受圧部と、該受圧部を介して加
えられた荷重を検出するための複数の半導体ストレンゲ
ージとを具えた複数のセンサセルにフレキシブル基板を
電気的に接続してなる触覚センサにおいて、前記複数の
センサセルに跨って前記受圧部を被覆するゴムの表皮部
材を設けるとともに、前記受圧部と前記表皮部材との間
に柔軟性のある金属箔と、該金属箔を介して前記受圧部
を被覆する単層若しくは複層の樹脂シートとを設け、該
樹脂シート上にシリコングリスを塗布した上に前記ゴム
の表皮部材を設けるものとする。
［作用］ 本発明によれば受圧部の上部よりゴムの表皮部材で被覆
することにより、物体との間の摩擦力を増大させ、セン
サセルへの衝撃が柔げられる。また、受圧部上に柔軟性
のある金属箔を配置することで、受圧部の端縁部を金属
箔でくるむ形とすることができ、金属箔によって双方内
に発生する剪断力を柔げることができ、破損が抑制され
る。また、金属箔の上に樹脂シートを被覆し、さらに、
樹脂シートと表皮部材との間にシリコングリスを塗布す
ることにより、その間の摩擦係数を減少させ、荷重によ
って生じる受圧部や樹脂シートの破損を防止することが
できる。
することにより、物体との間の摩擦力を増大させ、セン
サセルへの衝撃が柔げられる。また、受圧部上に柔軟性
のある金属箔を配置することで、受圧部の端縁部を金属
箔でくるむ形とすることができ、金属箔によって双方内
に発生する剪断力を柔げることができ、破損が抑制され
る。また、金属箔の上に樹脂シートを被覆し、さらに、
樹脂シートと表皮部材との間にシリコングリスを塗布す
ることにより、その間の摩擦係数を減少させ、荷重によ
って生じる受圧部や樹脂シートの破損を防止することが
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。
第１図は本発明の一実施例を示す。ここで、１は受圧部
２を有するセンサセル、３はこのような複数のセンサセ
ル１が電気的に接続されるフレキシブル基板、４は複数
のセンサセル１が配置、保持される弾性体、５は受圧部
２上から全体を被覆している樹脂シートである。しかし
て、本実施例では更にこのような樹脂シート５と受圧部
２との間に剪断に対して強く、かつ、比較的に柔軟性の
ある金属で形成した金属箔６を介装し、このような金属
箔６によって受圧部２の周縁部2Aが樹脂シート５に直接
接触しないようにする。すなわち、金属箔６が受圧部２
の端縁部2Aに倣って滑らかに変形し、これをくるむ形と
することにより、樹脂シート５と端縁部2Aとの間に急激
な段差のある変形が起らないようにする。
２を有するセンサセル、３はこのような複数のセンサセ
ル１が電気的に接続されるフレキシブル基板、４は複数
のセンサセル１が配置、保持される弾性体、５は受圧部
２上から全体を被覆している樹脂シートである。しかし
て、本実施例では更にこのような樹脂シート５と受圧部
２との間に剪断に対して強く、かつ、比較的に柔軟性の
ある金属で形成した金属箔６を介装し、このような金属
箔６によって受圧部２の周縁部2Aが樹脂シート５に直接
接触しないようにする。すなわち、金属箔６が受圧部２
の端縁部2Aに倣って滑らかに変形し、これをくるむ形と
することにより、樹脂シート５と端縁部2Aとの間に急激
な段差のある変形が起らないようにする。
７は上述のようにして受圧部２上を被覆する樹脂シート
５に対し、受圧部２の上部にあたる部分に塗布されたシ
リコングリス、８はシリコングリス７の塗布された上か
ら樹脂シート５上を更に覆うようにして設けられた衝撃
保護用のゴムの表皮部材であり、ゴムの表皮部材８は滑
りや摩擦の点で皮膚的な感触を有するものである。
５に対し、受圧部２の上部にあたる部分に塗布されたシ
リコングリス、８はシリコングリス７の塗布された上か
ら樹脂シート５上を更に覆うようにして設けられた衝撃
保護用のゴムの表皮部材であり、ゴムの表皮部材８は滑
りや摩擦の点で皮膚的な感触を有するものである。
そこで、このように構成した触覚センサにおいては、ロ
ボットハンド等に取付けて物体を把持させたときに、ゴ
ムの表皮部材８により物体との間の摩擦力が強められる
と共に、ゴムの表皮部材８がセンサセル１およびその受
圧部２への衝撃を緩衝させる役割をする。しかも、シリ
コングリス７によりゴムの表皮部材８と樹脂シート５と
の間には滑りが得られる上、金属箔６が介在することに
よって樹脂シート５が受圧部２の端縁部2Aに直接当接す
るのを防止できるため、樹脂シート５が端縁部2Aのため
に破損したり、受圧部２自体がセンサセル１から剥離し
たりするのを十分に抑制することができる。
ボットハンド等に取付けて物体を把持させたときに、ゴ
ムの表皮部材８により物体との間の摩擦力が強められる
と共に、ゴムの表皮部材８がセンサセル１およびその受
圧部２への衝撃を緩衝させる役割をする。しかも、シリ
コングリス７によりゴムの表皮部材８と樹脂シート５と
の間には滑りが得られる上、金属箔６が介在することに
よって樹脂シート５が受圧部２の端縁部2Aに直接当接す
るのを防止できるため、樹脂シート５が端縁部2Aのため
に破損したり、受圧部２自体がセンサセル１から剥離し
たりするのを十分に抑制することができる。
本発明者等は、第２図に示すように荷重試験機21にロー
ドセル22と６軸力覚センサ23とが取り付けられ、加振機
24に平行スライダ25を設置した摩耗実験装置により本発
明の触覚センサにかかわる実験を行い、その効果を確認
した。
ドセル22と６軸力覚センサ23とが取り付けられ、加振機
24に平行スライダ25を設置した摩耗実験装置により本発
明の触覚センサにかかわる実験を行い、その効果を確認
した。
まず、実験用のサンプルの触覚センサ110としては金属
箔６の上に２枚の樹脂シート５を重ね合わせて設けたも
の（以下でサンプルＡという）と金属箔６の上に２枚の
樹脂シート５と更にその上にシリコングリス７を塗布し
てゴム表皮部材８を配置したもの（以下でサンプルＢと
いう）とを用意して確認実験をおこなった。実験条件
は、垂直荷重11を約3kgfとし、加振機24による強制変位
を0.5mmで振動させたときに発生する摩擦力12を測定し
た。その結果、サンプルＡの場合は、繰り返し回数200
回の時点で樹脂シート５の１枚目が破れ、300回の時点
で樹脂シート５の２枚目が破け、更にその後1100回で金
属箔６が破断したが、その後も受圧部２の剥離までには
至らなかった。サンプルＢの場合は、繰り返し回数が24
00回でも摩擦力12は0.3kgf以下で、受圧部２の剥離や破
損は勿論のこと、樹脂シート５の破断さえ認められなか
った。
箔６の上に２枚の樹脂シート５を重ね合わせて設けたも
の（以下でサンプルＡという）と金属箔６の上に２枚の
樹脂シート５と更にその上にシリコングリス７を塗布し
てゴム表皮部材８を配置したもの（以下でサンプルＢと
いう）とを用意して確認実験をおこなった。実験条件
は、垂直荷重11を約3kgfとし、加振機24による強制変位
を0.5mmで振動させたときに発生する摩擦力12を測定し
た。その結果、サンプルＡの場合は、繰り返し回数200
回の時点で樹脂シート５の１枚目が破れ、300回の時点
で樹脂シート５の２枚目が破け、更にその後1100回で金
属箔６が破断したが、その後も受圧部２の剥離までには
至らなかった。サンプルＢの場合は、繰り返し回数が24
00回でも摩擦力12は0.3kgf以下で、受圧部２の剥離や破
損は勿論のこと、樹脂シート５の破断さえ認められなか
った。
［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、受圧部をゴ
ムの表皮部材で被覆することにより、物体との間の摩擦
力を増大させ、物体を把持し易くすると共に、センサセ
ルへの衝撃を柔げ、センサセルの破損を防止する効果が
得られる。また、受圧部上に金属箔を設置することで、
荷重によって作用する剪断力を金属箔に担持させて受圧
部への影響を柔げることができる。更にまた、金属箔の
上を樹脂シートで覆い、更にその上にシリコングリスを
塗布してゴムの表皮部材で被覆することにより、受圧部
とゴムの表皮部材との間に生じる剪断力を更に一層柔げ
る効果が期待できる。
ムの表皮部材で被覆することにより、物体との間の摩擦
力を増大させ、物体を把持し易くすると共に、センサセ
ルへの衝撃を柔げ、センサセルの破損を防止する効果が
得られる。また、受圧部上に金属箔を設置することで、
荷重によって作用する剪断力を金属箔に担持させて受圧
部への影響を柔げることができる。更にまた、金属箔の
上を樹脂シートで覆い、更にその上にシリコングリスを
塗布してゴムの表皮部材で被覆することにより、受圧部
とゴムの表皮部材との間に生じる剪断力を更に一層柔げ
る効果が期待できる。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す断面図、 第２図は本発明の触覚センサのサンプルによる摩耗実験
装置の説明図、 第３図は第１従来例の構成を示す斜視図、 第４図は第１従来例による荷重検出回路の説明図、 第５図および第８図は第２および第３従来例の構成を示
す断面図、 第６図および第７図は第２従来例による不都合な検出状
態の説明図、 第９図および第10図は第３従来例による不都合な検出状
態の説明図である。 １……センサセル、２……受圧部、2A……端縁部、３…
…フレキシブル基板、５……樹脂シート、６……金属
箔、７……シリコングリス、８……ゴムの表皮部材。
装置の説明図、 第３図は第１従来例の構成を示す斜視図、 第４図は第１従来例による荷重検出回路の説明図、 第５図および第８図は第２および第３従来例の構成を示
す断面図、 第６図および第７図は第２従来例による不都合な検出状
態の説明図、 第９図および第10図は第３従来例による不都合な検出状
態の説明図である。 １……センサセル、２……受圧部、2A……端縁部、３…
…フレキシブル基板、５……樹脂シート、６……金属
箔、７……シリコングリス、８……ゴムの表皮部材。
Claims (1)
- 【請求項１】荷重を受けるために設置された受圧部と、
該受圧部を介して加えられた荷重を検出するための複数
の半導体ストレンゲージとを具えた複数のセンサセルに
フレキシブル基板を電気的に接続してなる触覚センサに
おいて、 前記複数のセンサセルに跨って前記受圧部を被覆するゴ
ムの表皮部材を設けるとともに、 前記受圧部と前記表皮部材との間に柔軟性のある金属箔
と、該金属箔を介して前記受圧部を被覆する単層若しく
は複層の樹脂シートとを設け、該樹脂シート上にシリコ
ングリスを塗布した上に前記ゴムの表皮部材を設けたこ
とを特徴とする触覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2330496A JPH0792413B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 触覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2330496A JPH0792413B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 触覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204026A JPH04204026A (ja) | 1992-07-24 |
| JPH0792413B2 true JPH0792413B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=18233271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2330496A Expired - Lifetime JPH0792413B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 触覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792413B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017049134A (ja) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | 荷重検出装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5198608B2 (ja) * | 2010-03-18 | 2013-05-15 | 韓国標準科学研究院 | 半導体ストレインゲージを用いたフレキシブルな力または圧力センサアレイ、そのフレキシブルな力または圧力センサアレイの製造方法、及びそのフレキシブルな力または圧力センサアレイを用いた力または圧力測定方法 |
| JP5712897B2 (ja) * | 2011-10-27 | 2015-05-07 | トヨタ自動車株式会社 | 荷重検出装置及び歩行補助装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0660853B2 (ja) * | 1988-06-13 | 1994-08-10 | 工業技術院長 | 圧覚センサ |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2330496A patent/JPH0792413B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017049134A (ja) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | 荷重検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04204026A (ja) | 1992-07-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |