JPS60174922A - 複合触覚センサ - Google Patents
複合触覚センサInfo
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- JPS60174922A JPS60174922A JP2957084A JP2957084A JPS60174922A JP S60174922 A JPS60174922 A JP S60174922A JP 2957084 A JP2957084 A JP 2957084A JP 2957084 A JP2957084 A JP 2957084A JP S60174922 A JPS60174922 A JP S60174922A
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 abstract description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 abstract 6
- 208000036366 Sensation of pressure Diseases 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000005469 synchrotron radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/226—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping
- G01L5/228—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping using tactile array force sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/247—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet using distributed sensing elements, e.g. microcapsules
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
な複合触覚センサに関する。
（背景技術）
従来より、触覚センサとしてはマイクロスイッチをマト
リクス状に並べ、物体の接触によりバネが縮んで電気的
導通を切断あるいは接続する形式のものが知られている
。また圧覚センサとしては、感圧導電性ゴムを利用して
圧力を抵抗値の変化として検出するものや、コイルバネ
をマトリクス状−に配して力の変化をコイルバネの変形
量として検出するものが提案されている。
リクス状に並べ、物体の接触によりバネが縮んで電気的
導通を切断あるいは接続する形式のものが知られている
。また圧覚センサとしては、感圧導電性ゴムを利用して
圧力を抵抗値の変化として検出するものや、コイルバネ
をマトリクス状−に配して力の変化をコイルバネの変形
量として検出するものが提案されている。
しかしながら、コイルバネをマトリクス状に並べたもの
では素子感度を高めることは困難であり、感圧導電性ゴ
ムを利用したものでは不感域があり、かつ圧力に対する
抵抗変化が非直線的であるなどの欠点があった。また、
微小圧力に感じる接触覚センサと広い圧力範囲を検出す
る圧覚センサを同一素子で実現するのは困難であった。
では素子感度を高めることは困難であり、感圧導電性ゴ
ムを利用したものでは不感域があり、かつ圧力に対する
抵抗変化が非直線的であるなどの欠点があった。また、
微小圧力に感じる接触覚センサと広い圧力範囲を検出す
る圧覚センサを同一素子で実現するのは困難であった。
（発明の目的）
この発明の目的は、感度に優れた接触覚センサンサの両
機能をもつ複合触覚センサを提供することにある。
機能をもつ複合触覚センサを提供することにある。
（発明の概要）
この目的を達成するためのこの発明の特徴は、多数の光
源を配した光源基板と、該光源の光を通過させると共に
眩光の通過領域の近傍に夫々配列された受光素子を有す
るセンサ基板と、柔軟部と光反射膜とからなる受圧部と
を順に積層し、前記光源からの光が前記光反射膜で反射
され前記受光素子に入射するように配置した構成におい
て、前記受圧部は、柔軟部として多数の突起部を有する
比較的高硬度の弾性体と、多数の突起部を有する比較的
低硬度の弾性体とを積層し、該低硬度の弾性体の突起部
上面にて前記光反射膜と接し、かつ該光反射膜と前記高
硬度の弾性体の突起部上面との間に空隙が生じる如く構
成されている複合触覚センサにある。
源を配した光源基板と、該光源の光を通過させると共に
眩光の通過領域の近傍に夫々配列された受光素子を有す
るセンサ基板と、柔軟部と光反射膜とからなる受圧部と
を順に積層し、前記光源からの光が前記光反射膜で反射
され前記受光素子に入射するように配置した構成におい
て、前記受圧部は、柔軟部として多数の突起部を有する
比較的高硬度の弾性体と、多数の突起部を有する比較的
低硬度の弾性体とを積層し、該低硬度の弾性体の突起部
上面にて前記光反射膜と接し、かつ該光反射膜と前記高
硬度の弾性体の突起部上面との間に空隙が生じる如く構
成されている複合触覚センサにある。
（実施例）
以下、この発明を一実施例に基づき図面を参照して説明
する。
する。
第１図はこの発明による複合触覚センサの一実施例の構
造を示す縦断面図（第２図におけるＡ−Ａ線断面図）、
及び第２図はこの実施例における受圧部の横断面図（第
１図におけるＢ−Ｂ線断面図）である。これら図におい
て、１は光源基板であって、多数の光源２を例えばマト
リックス状または他の所望のパターンに従って、この基
板１上に配列するかまたは基板１中に埋設して配列する
。
造を示す縦断面図（第２図におけるＡ−Ａ線断面図）、
及び第２図はこの実施例における受圧部の横断面図（第
１図におけるＢ−Ｂ線断面図）である。これら図におい
て、１は光源基板であって、多数の光源２を例えばマト
リックス状または他の所望のパターンに従って、この基
板１上に配列するかまたは基板１中に埋設して配列する
。
３はこの光源基板１に対向配設されるセンサ基板で、光
源２から放射される光に対して透明であっても不透明で
あっても良い・。４はこのセンサ基板３上にまたはこの
基板３中に埋設して光源２と等ピッチで設けた受光素子
であって、これら受光素子４は、この基板３が透明であ
る場合には光の通過（この場合には透過）領域５の周囲
に、また不透明の場合（図示する場合）には各光源に夫
々対向するようにしてセンサ基板３に設けた光通過用の
孔５の周囲に、夫々設ける。この場合、受光素子４を任
意の形状の受光素子とし、各光源に対し複数のこれらの
素子を設げることが可能であるが、単一のリング状半導
体受光素子とするのが好適である。６は受圧部であり、
これは第３図の分解斜視図に示すように、光反射板７、
低硬度弾性体９及び高硬度弾性体１２とで形成されてい
る。低硬度弾性体９は比較的低硬度の弾性体（例えばス
ポンジゴム）で形成されており、反射板７と対向する表
面上に同じく低硬度の弾性体で形成される突起部８（例
えばスポンジゴム棒）が形成されている。
源２から放射される光に対して透明であっても不透明で
あっても良い・。４はこのセンサ基板３上にまたはこの
基板３中に埋設して光源２と等ピッチで設けた受光素子
であって、これら受光素子４は、この基板３が透明であ
る場合には光の通過（この場合には透過）領域５の周囲
に、また不透明の場合（図示する場合）には各光源に夫
々対向するようにしてセンサ基板３に設けた光通過用の
孔５の周囲に、夫々設ける。この場合、受光素子４を任
意の形状の受光素子とし、各光源に対し複数のこれらの
素子を設げることが可能であるが、単一のリング状半導
体受光素子とするのが好適である。６は受圧部であり、
これは第３図の分解斜視図に示すように、光反射板７、
低硬度弾性体９及び高硬度弾性体１２とで形成されてい
る。低硬度弾性体９は比較的低硬度の弾性体（例えばス
ポンジゴム）で形成されており、反射板７と対向する表
面上に同じく低硬度の弾性体で形成される突起部８（例
えばスポンジゴム棒）が形成されている。
低硬度弾性体９と突起部８とは一体成形でもよく、ある
いは個別に成形したものを固着したものでもよい。また
低硬度弾性体９には、後述する高硬度弾性体１２の突出
部１０を収容する穴部１３、及び光通過用の孔を形成す
る穴部１４が形成されている。高硬度弾性体１２は比較
的高硬度の弾性体で形成されており、低硬度弾性体９の
下面に対向する表面上に同じく高硬度の弾性体で形成さ
れている突起部１０が形成されている。これらは前述し
たように、一体成形でもよくあるいは個別に成形したも
のを固着したものでもよい。また高硬度弾性体１２には
、を４山４島田の１１ か晟−−を六Ｊ弁蔀１噸ｈζ歪
書世代柄イし−Ａ−高硬度弾性体１２はその突起部１０
が低硬度弾性体９０穴部１３を貫通し、両者の向い合う
面が密接するように配置される。このとき、突起部８の
高さは突起部１０の高さよりも高くなるように形成され
ている。そして、突起部８の上面に光反射板７が固着さ
れている。このような構成の受圧部６は、センサ基板３
の一表面上に図示するように設けられている。尚、高硬
度弾性体１２及び低硬度弾性体９は光透過性のもので形
成でき、この場合には穴部１１及び１４は不要である。
いは個別に成形したものを固着したものでもよい。また
低硬度弾性体９には、後述する高硬度弾性体１２の突出
部１０を収容する穴部１３、及び光通過用の孔を形成す
る穴部１４が形成されている。高硬度弾性体１２は比較
的高硬度の弾性体で形成されており、低硬度弾性体９の
下面に対向する表面上に同じく高硬度の弾性体で形成さ
れている突起部１０が形成されている。これらは前述し
たように、一体成形でもよくあるいは個別に成形したも
のを固着したものでもよい。また高硬度弾性体１２には
、を４山４島田の１１ か晟−−を六Ｊ弁蔀１噸ｈζ歪
書世代柄イし−Ａ−高硬度弾性体１２はその突起部１０
が低硬度弾性体９０穴部１３を貫通し、両者の向い合う
面が密接するように配置される。このとき、突起部８の
高さは突起部１０の高さよりも高くなるように形成され
ている。そして、突起部８の上面に光反射板７が固着さ
れている。このような構成の受圧部６は、センサ基板３
の一表面上に図示するように設けられている。尚、高硬
度弾性体１２及び低硬度弾性体９は光透過性のもので形
成でき、この場合には穴部１１及び１４は不要である。
次に、この実施例の動作について説明する１光源２から
発せられた放射光１５は、センサ基板３の光通過用の穴
５を通り、光反射膜７で反射されて受光素子４に入射し
、ここで光電変換されて電気信号となる。
発せられた放射光１５は、センサ基板３の光通過用の穴
５を通り、光反射膜７で反射されて受光素子４に入射し
、ここで光電変換されて電気信号となる。
ここで、光反射膜７と受光素子４との距離に、対する受
光素子４の出力信号特性は、第４図に示すとおりである
。図中ｄ１は外部からの力が加わらず光反射膜７の変位
がない場合の位置であり、第１図に示す矢印Ｎの方向か
らの外部力により低硬度弾性体９の突出部８が変形して
光反射膜７が高硬度弾性体１２の突起部１０に接した位
置がｄ２であり、更に力が加わり突起部８とｌＯが変形
した位置がｄ３である。またｄ、 、 ｄ２及びｄ３の
位置における受光素子４の出力が、それぞれθ３．θ２
及びθ３である。
光素子４の出力信号特性は、第４図に示すとおりである
。図中ｄ１は外部からの力が加わらず光反射膜７の変位
がない場合の位置であり、第１図に示す矢印Ｎの方向か
らの外部力により低硬度弾性体９の突出部８が変形して
光反射膜７が高硬度弾性体１２の突起部１０に接した位
置がｄ２であり、更に力が加わり突起部８とｌＯが変形
した位置がｄ３である。またｄ、 、 ｄ２及びｄ３の
位置における受光素子４の出力が、それぞれθ３．θ２
及びθ３である。
今、突起部８を有する低硬度弾性体９はその圧縮方向の
圧力に対して軟らかく、受圧部６に外部から物体が接触
するだけで容易に変形する。一方、突起部１０を有する
高硬度弾性体１２の一定圧力に対する変形の度合は、低
硬度弾性体９よりも小さい。
圧力に対して軟らかく、受圧部６に外部から物体が接触
するだけで容易に変形する。一方、突起部１０を有する
高硬度弾性体１２の一定圧力に対する変形の度合は、低
硬度弾性体９よりも小さい。
このため、第１図に示す矢印Ｎの方向の圧力に対する受
光素子出力の関係は、第５図に示すようになる。図中、
領域へ）は接触覚領域であり、物体の接触による僅かな
圧力によって低硬度弾性体９が変形するため、圧力に対
する出力の傾斜が急となっている。領域（Ｂ）は圧覚領
域であり、物体による加圧力に応じて出力が増加してい
く。
光素子出力の関係は、第５図に示すようになる。図中、
領域へ）は接触覚領域であり、物体の接触による僅かな
圧力によって低硬度弾性体９が変形するため、圧力に対
する出力の傾斜が急となっている。領域（Ｂ）は圧覚領
域であり、物体による加圧力に応じて出力が増加してい
く。
以上、この発明を一実施例に基づき説明した。
他の実施例として、前述したように高硬度弾性体及び低
硬度弾性体として透明体を用い、光通過用の穴部１１
、１４を設けない構成としたものなどを挙げることがで
きる。
硬度弾性体として透明体を用い、光通過用の穴部１１
、１４を設けない構成としたものなどを挙げることがで
きる。
（発明の効果）
以上説明したように、この発明によれば、受圧テ部とし
て物体接触による僅かな圧力に対して容易に圧縮される
低硬度弾性体と、物体からの接触が更に加わった場合に
圧力に応じて徐々に圧縮される高硬度弾性体との複合体
とすることにより、物体の接触と物体による圧力を検知
することができ１（る。従って、この発明はロボットノ
・ンドの触覚センナ等に利用可能である。更にこの発明
によれば、受光素子により得られるアナログ信号をＡ／
Ｄ変換器を経て中央処理装置に供給し、そこで所望の処
理を行なうことにより、接触物体の接触位置及１５び形
状の判断が可能となり、また圧力分布の検知によりロボ
ットハンドの把力制御なども可能となる。
て物体接触による僅かな圧力に対して容易に圧縮される
低硬度弾性体と、物体からの接触が更に加わった場合に
圧力に応じて徐々に圧縮される高硬度弾性体との複合体
とすることにより、物体の接触と物体による圧力を検知
することができ１（る。従って、この発明はロボットノ
・ンドの触覚センナ等に利用可能である。更にこの発明
によれば、受光素子により得られるアナログ信号をＡ／
Ｄ変換器を経て中央処理装置に供給し、そこで所望の処
理を行なうことにより、接触物体の接触位置及１５び形
状の判断が可能となり、また圧力分布の検知によりロボ
ットハンドの把力制御なども可能となる。
第１図はこの発明による複合触覚センサの一実２０施例
の縦断面図、第２図及び第３図はそれぞれこの実施例に
おける受圧部の横断面図及び分解斜視図、第４図は第１
図に示す実施例における光反射膜と受光素子との距離に
対する受光素子出力特性図、及び第５図は外部力による
圧力に対する受光素子出力特性図である。 １・・・光源基板、 ２°°°光源・ ３・・・センサ基板、 ４・・・受光素子、５・・・光
通過用の孔、 ６°°°受圧部、７・・・光反射膜、
８，１ｏ・・・突起部、９・・・低硬度弾性体、１１．
１３．１４・・・穴部Ｎ０９．外部力、 ｄ、 、 ｄ
２． ｄ３・・・距離、θ１．θ２．θ３・・・受光素
子の出力。 特許出願人 沖電気工業株式会社 特許出願代理人 弁理士 山 本 恵 − 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 江力
の縦断面図、第２図及び第３図はそれぞれこの実施例に
おける受圧部の横断面図及び分解斜視図、第４図は第１
図に示す実施例における光反射膜と受光素子との距離に
対する受光素子出力特性図、及び第５図は外部力による
圧力に対する受光素子出力特性図である。 １・・・光源基板、 ２°°°光源・ ３・・・センサ基板、 ４・・・受光素子、５・・・光
通過用の孔、 ６°°°受圧部、７・・・光反射膜、
８，１ｏ・・・突起部、９・・・低硬度弾性体、１１．
１３．１４・・・穴部Ｎ０９．外部力、 ｄ、 、 ｄ
２． ｄ３・・・距離、θ１．θ２．θ３・・・受光素
子の出力。 特許出願人 沖電気工業株式会社 特許出願代理人 弁理士 山 本 恵 − 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 江力
Claims (1)
- 多数の光源を配した光源基板と、該光源の光を通過させ
ると共に該光の通過領域の近傍に夫々配列された受光素
子を有するセンサ基板と、柔軟部と光反射膜とからなる
受圧部とを順に積層し、前記光源からの光が前記光反射
膜で反射され前記受光素子に入射するように配置した構
成において、前記受圧部は、柔軟部として多数の突起部
を有する比較的高硬度の弾性体と、多数の突起部を有す
る比較的低硬度の弾性体とを積層し、該低硬度の弾性体
の突起部上面にて前記光反射膜と接し、かつ該光反射膜
と前記高硬度の弾性体の突起部上面との間に空隙が生じ
る如く構成されていることを特徴とする複合触覚センサ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2957084A JPS60174922A (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | 複合触覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2957084A JPS60174922A (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | 複合触覚センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60174922A true JPS60174922A (ja) | 1985-09-09 |
Family
ID=12279778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2957084A Pending JPS60174922A (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | 複合触覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60174922A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6023032A (en) * | 1996-08-29 | 2000-02-08 | Niles Parts Co., Ltd. | Shift knob structure with support grooves and hole for receiving tightly conductor wire |
| JP2006036100A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Fuji Kiko Co Ltd | 自動変速機のシフトレバー装置 |
| JP2018084470A (ja) * | 2016-11-22 | 2018-05-31 | Ｎｉｓｓｈａ株式会社 | 圧力センサ |
-
1984
- 1984-02-21 JP JP2957084A patent/JPS60174922A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6023032A (en) * | 1996-08-29 | 2000-02-08 | Niles Parts Co., Ltd. | Shift knob structure with support grooves and hole for receiving tightly conductor wire |
| JP2006036100A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Fuji Kiko Co Ltd | 自動変速機のシフトレバー装置 |
| JP2018084470A (ja) * | 2016-11-22 | 2018-05-31 | Ｎｉｓｓｈａ株式会社 | 圧力センサ |
| WO2018096883A1 (ja) * | 2016-11-22 | 2018-05-31 | Ｎｉｓｓｈａ株式会社 | 圧力センサ |
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