JPS60263690A - Tactile sensor - Google Patents

Tactile sensor

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JPS60263690A
JPS60263690A JP59120183A JP12018384A JPS60263690A JP S60263690 A JPS60263690 A JP S60263690A JP 59120183 A JP59120183 A JP 59120183A JP 12018384 A JP12018384 A JP 12018384A JP S60263690 A JPS60263690 A JP S60263690A
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JP
Japan
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coordinate
detection line
sheet
curvature
polymer
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JP59120183A
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Japanese (ja)
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土田 亨
仁彦 中村
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Daikin Kogyo Co Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明にロボットの触覚器として用rて好適な触覚セン
サの構成に関する。
The present invention relates to the configuration of a tactile sensor suitable for use as a tactile device of a robot.

【従来の技術】[Conventional technology]

物体を把握して移送する作業などを行なうロボットの把
持機構部分には、物体の位置、形状を検出するための触
覚センサが使用されるが、従来の触覚センサとしてにス
プリング、バネなどの弾性を応用した触針式のもの、導
電性ゴムの接点を用いたも−の、感圧導電性ゴム企利用
したもの等があり、これらに接触点の位置をめるために
は素子2マトリクス状に組まなければならなかった。
Tactile sensors are used to detect the position and shape of objects in the gripping mechanisms of robots that perform tasks such as grasping and transporting objects. There are stylus-type ones, ones that use conductive rubber contacts, and ones that use pressure-sensitive conductive rubber. I had to put it together.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be solved by the invention]

このように従来の各種触覚センサでに、マトリクス状に
組んだ多くの素子に対して電気配線が必要となり、ロボ
ットの腕部に沿わせて多数の配線を施したのでにロボッ
トの円滑な動きを阻害するばかりでなく配線工事が大が
かりとなる問題があった。 さらに、この種従来のセンサに2次元の平面的位置を検
出し得るだけであって、物体の立体的形状については例
えば曲率についてに全く検出することができなかった。 そこで1本発明にかかる従来の欠点の解消をはかるべく
成すれるに至ったものであって、高分子圧電材料を要素
とした柔軟性を持つ高分子圧電シートにX方向、X方向
の2次元的配置の電極を組合わせることによって、検知
対象物が高分子圧電シートに接触したときの位置及びシ
ート変形の状態で変化する各電極の電位を加減除算及び
積分演算して、接触点の2次元座標及び曲率P簡単に検
出できるようにし、もって各種のロボットに対し人混な
適用を可能とすると共に、連絡配線の減少をにからせて
、しかも検出精度の向上を果させることを本発明に目的
とする口
In this way, various conventional tactile sensors require electrical wiring for many elements arranged in a matrix, and many wirings are placed along the robot's arm, making it difficult for the robot to move smoothly. There was a problem in that it not only hindered the installation but also required extensive wiring work. Furthermore, this type of conventional sensor can only detect a two-dimensional planar position, and cannot detect the three-dimensional shape of an object, such as its curvature. Therefore, the present invention has been made in an attempt to eliminate the conventional drawbacks, and the present invention has been made to provide a flexible polymer piezoelectric sheet made of a polymer piezoelectric material as an element with two-dimensional By combining the arranged electrodes, the two-dimensional coordinates of the contact point are calculated by adding, subtracting, dividing, and integrating the potential of each electrode, which changes depending on the position when the sensing object contacts the polymer piezoelectric sheet and the state of sheet deformation. It is an object of the present invention to make it possible to easily detect the curve and curvature P, thereby making it possible to apply it to various robots in a crowded manner, and also to reduce the number of communication wiring and improve the detection accuracy. mouth to say

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

しかして未発明に触覚センサを高分子圧電シートと、X
座標検出ラインと、X座標検出ラインと、曲率検出ライ
ンとから構成したものであって、高分子圧電シートニ、
高分子圧電材料からなるシート2挾んで両面に、非接地
体としてのカーボン含有高分子薄膜と接地体としての金
属薄膜とを大々密着して有する積層体の単層構造又に2
層重合構造をなして加熱・加圧処理により一体#1.形
され、全体としてシート厚み方向に変形し得る柔軟性な
有すると共に、前記カーボン含有高分子抵抗薄膜にlx
X方向相対向する両端辺及び該X方向に直交するX方向
で相対向する両端辺に電極が大々組をなし導電的に密着
されて、さらに分極処理が施されている。 −1、X座標検出ライン及びX座標検出ラインに、X方
向及びX方向に相対向する2個の各電極に大々接続した
2個の非反転増幅器の両信号を差算して、この値をそれ
等両信号の和算値で除す演算機能を持つものである。 また5曲率検出ラインに前述した4個の非反転増幅器の
各信号の総和なめて、この和算値を積分することにより
、検知対象物の曲率を検出する演算機能を持つものであ
る。
However, an uninvented tactile sensor was developed using a polymer piezoelectric sheet,
It is composed of a coordinate detection line, an X coordinate detection line, and a curvature detection line, and includes a polymer piezoelectric sheet,
A single-layer structure of a laminate having a thin carbon-containing polymer film as a non-grounded body and a thin metal film as a grounded body in close contact with each other on both sides of two sheets made of a piezoelectric polymer material, or two sheets sandwiched between two sheets.
It forms a layered polymer structure and is made into one piece #1 by heating and pressure treatment. The carbon-containing polymer resistive thin film has lx
Electrodes are formed in large groups on both end sides facing each other in the X direction and on both end sides facing each other in the X direction perpendicular to the X direction, and are electrically and closely contacted, and are further subjected to polarization treatment. -1, the value obtained by subtracting the signals of two non-inverting amplifiers connected to the X-coordinate detection line and the two electrodes facing each other in the X-direction and the X-coordinate detection line. It has an arithmetic function that divides the signal by the sum of both signals. It also has an arithmetic function that detects the curvature of the object to be detected by adding the sum of the respective signals of the four non-inverting amplifiers to the five curvature detection lines and integrating this sum value.

【作用】[Effect]

かかる構成を有する本発明に、高分子圧電シートを例え
ばロボットの指部に対し平面5曲面のいずれでも沿わせ
て装着可能であり、またX方向座標、X方向座標及び曲
率を演算する装置との連絡配線は最少限の4木にとどま
り、かつ検出情報数に4個であって演算が容易に行えて
、2次元座標と合わせて検知対象物の接触面の曲率を同
時に検出する機能を有しているが、2次元座標及び曲率
を検出する原理は後述の実施例中の説明によって明らか
にする。 。 ■実施例】 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづき詳細説明す
る。 第1図に本発明の1例の構造を概要示する展開図であり
、また、第2図乃至第4図に第1図における高分子圧電
シートの構造を示すものであって、該高分子圧電シー)
fl)l’j高分子圧電材料例えばポリフッ化ビニリデ
ン[PVDF]からなるシート+21を挾んで両面に、
カーボン含有高分子抵抗薄膜(以下抵抗膜と略称する]
(3)と金属薄膜
The present invention having such a configuration is capable of attaching a polymer piezoelectric sheet to, for example, a finger of a robot along any of five curved planes, and also includes a device that calculates the X-direction coordinate, the X-direction coordinate, and the curvature. The number of connection wirings is kept to a minimum of four trees, and the number of detection information is four, making calculations easy and having the function of simultaneously detecting the curvature of the contact surface of the object to be detected together with the two-dimensional coordinates. However, the principle of detecting two-dimensional coordinates and curvature will be clarified by the explanation in the examples below. . [Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. FIG. 1 is a developed view schematically showing the structure of an example of the present invention, and FIGS. 2 to 4 show the structure of the polymer piezoelectric sheet in FIG. piezoelectric sea)
fl) l'j A sheet +21 made of a polymeric piezoelectric material such as polyvinylidene fluoride (PVDF) is sandwiched between the two sides.
Carbon-containing polymer resistive thin film (hereinafter abbreviated as resistive film)
(3) and metal thin film

【以下金属膜と略称する】(4Jとを
夫々密着することにより形成される積層体を加熱・加圧
処理
[Hereinafter abbreviated as metal film] (The laminate formed by adhering 4J and

【ホットプレス]し一体構造となしてAる。 なお、高分子圧電材料としてにPVDFのほかに圧電性
を示す高分子材料であればAずれも適用可能であり、−
万、抵抗膜〔3)ニフッ素樹脂中にカーボン微粒子な均
等に分散させて薄いシートに仕上げたもの等′が例とし
て挙げられる。 かく構成した高分子圧電シー) [11に一抵抗膜(3
)のX方向【第1図の横方向】の両端辺に、帯状をなす
部分とこの中央部に連接して外側にシー) [21に密
着した短帯状をなす部分とからなる電極[5xl。
[Hot press] and make it into an integral structure. In addition, as the polymer piezoelectric material, in addition to PVDF, if the polymer material exhibits piezoelectricity, the A deviation can also be applied.
Examples include a resistive film [3] a thin sheet made by uniformly dispersing fine carbon particles in a nifluororesin. The polymer piezoelectric sheet thus constructed) [11 has one resistive film (3
) on both ends in the X direction [horizontal direction in Figure 1], an electrode [5xl] consisting of a strip-shaped part and a short strip-shaped part connected to the center part and tightly attached to the outer surface of the strip [5xl].

【5X)を、アルミニウム蒸着等の手段により抵抗膜(
3)に導電的に密着して配設すると共に、X方向に直交
するX方向【第1図の縦方向】の両端辺にも前記電極[
5xl、 [5xlと同構造をなす電極[5yL(5y
]を配設せしめる〇 上記電極[5xl、 [5xlと電極[5y]、 [5
311とに短絡しないように離隔せしめることに言う迄
もない0上記構造となした高分子圧電シー1111i加
熱炉に収納して、高温下において抵抗膜(31と金属膜
+4]との間に適当値の直流電圧を印加し、そのまま室
温まで冷却することにより分極処理を施すが、この分極
処理により高分子材料に実質的に圧電性を示すようにな
る。 そして分極処理が成された前記シート[11に各電極[
5xl、 、[5xl、 (5y ]j[5y ]に各
導緑(t、]〜(t4)を接続した後、弾性板例えばゴ
ム板[61の表面に貼りつける
[5X] is coated with a resistive film (
3), and the electrodes [
5xl, [5yL (5y
] The above electrode [5xl, [5xl and electrode [5y], [5
It goes without saying that the polymer piezoelectric sheet 1111 with the above structure must be placed in a heating furnace and placed between the resistive film (31 and metal film +4) at a high temperature. Polarization treatment is performed by applying a DC voltage of a certain value and cooling it as it is to room temperature, and this polarization treatment causes the polymer material to exhibit substantial piezoelectricity.Then, the polarized sheet [ Each electrode [
After connecting each guiding green (t,] to (t4) to 5xl, , [5xl, (5y]j[5y]), paste it on the surface of an elastic plate, for example, a rubber plate [61].

【第1図参照]0 ざらに、高分子圧電シー) il+の各電極(5xl、
 [5x)m [5y]、[5ylに接続した導aEt
、2〜【t4]に対して、X座標検出ライン+71.3
+座標検出ライン(8)及び曲率検出ライン(9)分接
続せしめるが、X座標検出ライン(7)とy座標検出ラ
イン(8)とに同構造であるので、X座標検出ライン(
7)について説明すると、各電極[5x1. [5xl
に接続してなる導@Et山【t、]の端邪に非反転増幅
器[10xlを大々接続して、それらの両出力端子に対
して加算器[11!]と減算器【12X】とを並列的に
接続し、さらに加算器[11xlの出力端子と減算器1
12X]の出力端子を割算器[13xlの各入力端子に
接続していて、非反転増幅器[10X]、 [10x]
の両信号を減算器t1zxlで差算して、この値を加算
器[11xlで演算した両信号の和算値を除数として割
算器(13X]で除算するように形成している。 −1、曲率検出ライン(9)に、X座標検出ライン(7
)における加算器[11X]の出力端子と、X座標検出
ライン+81における加算器+11ylの出力端子とを
加算器[11A]の各入力端子に接続すると共に、該加
算器[11A]の出力端子を積分器(14)の入力端子
に接続した回路となっていて、前記4個の非反tJil
IIIjil器[10x]、 [lOx]、 110y
1. [1Oyl (7)各信号の総和なめて、この和
算値を積分するように形成してbる。 これらの加算、減算1割算、積分の演算にアナログ回路
で実現できるが、非反転増幅器[10X)・
[See Figure 1] Each electrode of il+ (5xl,
[5x) m [5y], conductor aEt connected to [5yl
, 2~[t4], X coordinate detection line +71.3
The + coordinate detection line (8) and the curvature detection line (9) are connected, but since the X coordinate detection line (7) and the y coordinate detection line (8) have the same structure, the X coordinate detection line (
7), each electrode [5x1. [5xl
A non-inverting amplifier [10xl] is connected to the end of the conductor @Et mountain [t,], and an adder [11! ] and the subtracter [12X] are connected in parallel, and the output terminal of the adder [11xl and the subtracter 1
The output terminal of the divider [12X] is connected to each input terminal of the divider [13xl], and the non-inverting amplifier [10X], [10x]
Both signals are subtracted by a subtracter t1zxl, and this value is divided by a divider (13X) using the sum value of both signals calculated by an adder [11xl as a divisor. -1 , curvature detection line (9), X coordinate detection line (7
) and the output terminal of the adder +11yl at the X coordinate detection line +81 are connected to each input terminal of the adder [11A], and the output terminal of the adder [11A] is The circuit is connected to the input terminal of the integrator (14), and the four non-reciprocal
IIIjil device [10x], [lOx], 110y
1. [1 Oyl (7) Calculate the total sum of each signal, and form the sum value so as to integrate it. These addition, subtraction, division by 1, and integration operations can be implemented using analog circuits, but non-inverting amplifiers [10X] and

【10y 
)の信号を性愛換器でディジタル信号に変換し、マイク
ロコンピユータに取り込んでソフトウェアで演算処理し
てもよい。 なお、金属膜[4]ff接地分とるようにするものであ
る。 次に上記センサによって、方形状ななす抵抗膜[3)に
検知対象物(りが押しつけられたときの【第5図参照]
、該位置に対する抵抗膜(3)上でのx、y各座標なら
びにひずみ形状の曲率を検出する原理について以下説明
する。 まずy軸、y軸についてに同じ要領であるのでX軸方向
の1次元で考える。 圧電材料に第5図のように検知対象物(ロ)で押されて
形状ひずみが加わると、分極が生じ端子(a〕。 (b)間に電圧が生じる。 第6図に端子(a)、(す間に生じた電圧を縦軸に、時
間な横軸にとって示したもので、この線図から明らかな
ように、第5図々示状態を電気的等価回路に置換すると
、第7図の如くなる。 すなわち検知対象物【以下ワークと称する](WOテ押
された部分にt=oで電荷[Q、]を持つコンデンサで
表現される。 抵抗膜【3)は方形面に対し抵抗が一様に分布している
ので、ワーク←〕の接点の右側【第5図上で】の抵抗値
iRk、左側の抵抗値にRL で大々表現される。 今、第7図のように、センサの両端に検出回路OQを大
々取りつけ、左右に生じる電位VLs’VR’E計算す
る。 この場合、オペアンプ[0,P]の■端子は金属膜(4
)と同じように接地する。 Vx、Ct、)= −−7(t) ・・−KL ’7− p (w)の接触点を変数Xとすると−RL 
# RRに第8図のように等何曲にスライド抵抗で表現
される。 RL −RH== 2xR(1m、・ (/ツここに2
Ro= RL + RR・・・ (ハ)′より、 (イ)、(司式なに)式に代入すると、この(ホ)式よ
りある時間1 = 18 において接触点の座標(ト)
が”Rltels vL[tolよりめられる。 次に曲率の検出について説明するが第7図のRLを流れ
る電流を↓L(tJ、 RRを流れる電流をi R(t
)と但し0は仮想コンデンサ容量 が導かれる。従って(へ)式?ラプラス変換すると、1
’ 1 1 Q(S)=av(S)+(−+−1−V(S)RR,R
LS となり、 V (SJ ’E−gなる積分要素を通じてv’(S)
として取り出すと。 ここで曲率(γ)のワーク(W)を押し当てたときに生
じる電荷(りに実験を行った結果より、Q=x−a、T
2・γ 愉・・ (すJK;比例定数 d;圧l率 T;高分子圧電材料の厚さ γ;ワーク(ロ)の曲率 が得られている。 したがって、一定曲率γ0 のワーク(w)を押しあて
たときの発生電荷Q(S)に Q (S) = となる。 ここでQ。=に、d、T2・γ0 ・・・ (2)これ
を(ト)式に代入すると、 ラプラス変換の最終値定理より これにCず式、に)式コ代入すると、 ” Qo = Aim V’(t) −、(、yj)
[10y
) may be converted into a digital signal using a sex converter, input into a microcomputer, and processed using software. It should be noted that the metal film [4]ff is set aside for grounding. Next, when the object to be detected (ri) is pressed against the rectangular resistive film [3] by the above sensor [see Fig. 5]
, the principle of detecting the x and y coordinates on the resistive film (3) and the curvature of the strained shape for the position will be explained below. First, since the procedure is the same for the y-axis and the y-axis, we will consider the one-dimensional direction in the X-axis direction. When a piezoelectric material is pressed by a sensing object (b) and subjected to shape distortion as shown in Figure 5, polarization occurs and a voltage is generated between terminals (a) and (b). Figure 6 shows terminals (a) , (The vertical axis is the voltage generated during the interval, and the horizontal axis is time. As is clear from this diagram, if the state shown in Figure 5 is replaced with an electrical equivalent circuit, Figure 7 is shown. In other words, the object to be detected [hereinafter referred to as the workpiece] is represented by a capacitor that has a charge [Q,] at t=o in the pressed part.The resistive film [3] has a resistance against a rectangular surface. Since the resistance is uniformly distributed, the resistance value iRk on the right side [in Figure 5] of the contact point of the workpiece←] and the resistance value on the left side are expressed as RL.Now, as shown in Figure 7. , a detection circuit OQ is installed on both ends of the sensor, and the potential VLs'VR'E generated on the left and right sides is calculated. In this case, the ■ terminal of the operational amplifier [0, P] is connected to the metal film (4
) and ground in the same way. Vx, Ct, ) = −−7(t) ...−KL '7− If the contact point of p (w) is the variable X, −RL
# As shown in Figure 8, RR is expressed as a slide resistance. RL -RH== 2xR (1m,
Ro= RL + RR... From (c)', by substituting into equation (a) and (shiki-nan), from this equation (e), at a certain time 1 = 18, the coordinates of the contact point (g)
is determined from ``Rltels vL[tol.'' Next, we will explain the detection of curvature.The current flowing through RL in Fig. 7 is ↓L(tJ, and the current flowing through RR is i R(t
), where 0 is the virtual capacitor capacity. Therefore (to) expression? Laplace transform gives 1
' 1 1 Q(S)=av(S)+(-+-1-V(S)RR,R
LS, and V (SJ 'E-g through the integral element v'(S)
If you take it out as . Here, based on the results of the experiment, the electric charge generated when the workpiece (W) with the curvature (γ) is pressed against the workpiece (W), Q=x−a, T
2.γ... (SJK; proportionality constant d; pressure ratio T; thickness γ of the polymer piezoelectric material; curvature of the workpiece (b) has been obtained. Therefore, the workpiece (w) with a constant curvature γ0 The electric charge Q(S) generated when the From the final value theorem of transformation, by substituting the expression C and the expression ), we get ``Qo = Aim V'(t) −, (, yj)


l−χ2]Ro t−+伽 図式より。 C01(ロ)式より、 = −[V’B(t)+VL(tJ)(1−X2) −
−−(LJ(一式を(動式に代入すると、 となる。 以上の結果から、曲率γ。のワーク(W)を高分子圧電
シート【l】に押し当てた場合、(ホ)式、(A式から
VR(a 、 VL(tJ をめることによって接触点
(幻のX。 X座標ならびにワーク(W)の曲率(γ)を得ることが
できる。 すなわち、(句弐に対同電極[5x1.、 [5X]に
おける各0号
[
l-χ2] From the Ro t-+ga diagram. From formula C01 (b), = −[V'B(t)+VL(tJ)(1-X2) −
--(LJ(Substituting the set into (dynamic equation) gives By subtracting VR(a, VL(tJ) from equation A, we can obtain the contact point (phantom X. 5x1., each 0 in [5X]

【対向電% [5y1. [53’] ’
こついても同様である】の差を和算値で除丁ことによっ
てX座標
[Opposing electric current % [5y1. [53'] '
The same applies if you get stuck] by dividing the difference by the sum value to calculate the

【X座標】が抵抗膜[3]の中心点からの変位
として得られ、また、(’/)式によって対向電極(5
xL [5x)の各信号の和算値をさらに積分すること
によってX方向の曲率が得られること′?i:明示して
いるのであって、従ってX方向、X方向を平均した曲率
をめるには、各電極[5x)、 [5x)、 [5yl
、 [5ylの各信号
The [X coordinate] is obtained as the displacement from the center point of the resistive film [3], and the counter electrode (5
The curvature in the X direction can be obtained by further integrating the sum value of each signal of xL [5x)'? i: It is clearly indicated, so to calculate the average curvature in the X direction and the X direction, each electrode [5x), [5x), [5yl
, [Each signal of 5yl

【和算してこれをさらに積分すれ
ばよいことに言うまでもない。 以上述べた構成及び検出機能を有する触覚センサの高分
子圧電シー) [11に第17図(イ)、【(ロ)に示
すm<、ロボットハンド部(ロ)のフィンガーに実装す
ると、物体との接触位置、接触曲率の情報を出す触覚セ
ンサとなることに言うまでもない0この場合、前記シー
)+11fi薄くしかも柔軟性を有しているので、第1
7図(句のような人間の指に似た曲面を持つフィンガー
にも簡単に装着できる。 なお、高分子圧電シート【1]の表面にワーク(ト)と
の接触による外傷防止、また、金゛属製ワーク(W)に
接触した際の電荷の漏洩を防止するために、絶縁被膜例
えばフッ素樹脂薄膜を貼着することが望ましい。 次に第9図乃至第16図ピノ発明の他の実施例に係る高
分子圧電シーT−[11を示しており、該シート(1)
に、抵抗膜(3)、高分子圧電材料からなるシー1f2
1.金属膜(4)、前記と同じシート[2)及び抵抗膜
(31を順に重ねて加圧、加熱処理し一体に形成したも
のであって前述例が積層体の単層構造であったのに対し
て2R重合構造ななしている〇この例に片面例えば第1
0図において上面の抵抗膜(31にX方向の対向電極(
5x)言5x)を、下面の抵抗膜(3]にy方向の対向
電極【5y】・
[Needless to say, all you need to do is add up and then integrate this. Polymer piezoelectric sheet of tactile sensor having the configuration and detection function described above) [11 shows m< shown in Fig. 17 (a) and [(b), when mounted on the finger of the robot hand part (b), Needless to say, it becomes a tactile sensor that provides information on the contact position and contact curvature.In this case, the first sensor is thin and flexible.
It can be easily attached to a finger with a curved surface similar to a human finger, as shown in Figure 7.The surface of the polymer piezoelectric sheet [1] is designed to prevent damage caused by contact with the workpiece (G). In order to prevent electric charge from leaking when it comes into contact with a metal workpiece (W), it is desirable to attach an insulating film, such as a fluororesin thin film. A polymer piezoelectric sheet T-[11 according to an example is shown, and the sheet (1)
, a resistive film (3), and a sheet 1f2 made of a polymeric piezoelectric material.
1. The metal film (4), the same sheet [2] as described above, and the resistive film (31) are sequentially stacked, pressurized, and heat-treated to form an integral structure, whereas the previous example had a single layer structure of a laminate. In this example, one side, for example, the first
In Figure 0, there is a resistive film on the top surface (31 is a counter electrode in the X direction).
5x) and the opposing electrode [5y] in the y direction to the resistive film (3) on the bottom surface.

【5y】を天々導電的に密着させること
により、X座標系抵抗膜とX座標系抵抗膜とに大々独立
させた構造である点が前述例と異なっているだけで各検
出ライン(7)。 [81,+91との組合わせならびに検出機能に関して
に前述例と同じである。 た丈し、前述例[第1図乃至第3図に示した例]の単層
構造に較べると、製作面で稍々複雑でコスト高につなが
るが、第16図ピノ(ロ)に比較示しているように一位
装置検出直線性についてひずみが少くて検出精度が僅か
にすぐれていると考えられる0また、単層構造に比して
各対向電極から取り出される信号レベルに倍加するので
SN比が高い利点がある。 次に、第12図乃至第15回に本発明の実施例に係る高
分子圧電シー) [11を示したものであってこれもま
た2層重合構造であるが、抵抗膜(3)を中心層となし
て、その両面に高分子圧電材料からなるシート(21を
密着させ、さらにその内外面に接地体としての金属膜(
4)を密着させた構造であって1枚の抵抗膜[31にX
方向、X方向の対向電極(5xL[5xl、 E5y1
. (5ylご設けてなる点は単層構造の前述例と同要
領であって検出特性に関しても全く同じれてなる金属膜
であって、信号ピックアップを行う中心層の抵抗膜(3
)に対してシート効果を奏するので前記単層構造に比し
SN比が強化されるし。 特に絶縁被膜を設ける必要になく、このままの状態テロ
ボットのフィンガーに装着できる。
The only difference from the previous example is that the X-coordinate system resistive film and the ). The combination with [81 and +91 and the detection function are the same as in the previous example. However, compared to the single-layer structure of the previous example [examples shown in Figures 1 to 3], it is slightly more complicated to manufacture and leads to higher costs. As shown in Figure 1, there is little distortion in the detection linearity of the first device, and the detection accuracy is considered to be slightly better.0 Also, compared to a single layer structure, the signal level extracted from each opposing electrode is doubled, so the S/N ratio is It has a high advantage. Next, Figures 12 to 15 show a polymer piezoelectric sheet (11) according to an embodiment of the present invention, which also has a two-layer polymer structure, but with a resistive film (3) at its center. A sheet (21) made of a polymeric piezoelectric material is adhered to both sides of the layer as a layer, and a metal film (21) as a grounding body is attached to the inner and outer surfaces of the sheet (21).
4) in close contact with one resistive film [X in 31].
direction, opposite electrode in the X direction (5xL [5xl, E5y1
.. (5yl is provided in the same manner as the above-mentioned single-layer structure example, and has exactly the same detection characteristics as the metal film in the central layer that picks up the signal (3
), the S/N ratio is enhanced compared to the single layer structure. There is no need to provide any particular insulation coating, and it can be attached to the robot's finger as is.

【発明の効果】【Effect of the invention】

本発明に柔軟性のある高分子圧電シー) [11を触覚
センサにおける検出体に用いているので、平面部分にも
とより曲面の部分にも容易に装着でき。 各種のロボットに適用し得る汎用性2有している。 さらに、検知対象物(W)の接触点のX座標、X座標を
同時にめることができ、かつ併せて検知対貨物(W)の
接触部における曲率も検出できるので、検知対象物(W
)の立体構造に適応した把握動作をロボットのフィンガ
ーに行わせることができる。 また、X座標、y座標及び曲率の検出に際して信号を伝
達するための導線に4木(接地線を含めると5木]と最
少数で済むことから、ロボット用触覚センサGこ対する
配線処理が頗る容易であると共に、ハンドの周囲のおさ
まりが良くて円滑な動きを助長するものであって、実用
価値に冨むところ多大である。
Since the flexible polymer piezoelectric sheet (11) of the present invention is used as a detection body in a tactile sensor, it can be easily mounted not only on a flat surface but also on a curved surface. It has versatility 2 that can be applied to various robots. Furthermore, since it is possible to simultaneously measure the X coordinate and the
) can make the robot's fingers perform a grasping motion that is adapted to the three-dimensional structure of the robot. In addition, since the number of conducting wires for transmitting signals when detecting the X coordinate, y coordinate, and curvature can be minimized to 4 trees (5 trees if the ground wire is included), the wiring process for the robot tactile sensor G is significant. It is easy to use, fits well around the hand, promotes smooth movement, and has great practical value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は未発りJの1例の構造を概要示する展開図、第
2図乃至第4図に第1図における高分子圧電シートの平
面図、第2図のA−Amに沿う断面図及び底面図、第5
図乃至第8図は本発明の検出性能の原Mを示すための各
説明部、第9図乃至第11図に本発明の1実施例に係る
高分子圧電シートの平面図、第9図のB7E線に沿う断
面図及び底面図、第12図乃至第15図に本発明の他実
施例に係る高分子圧電シートの平面図、第12図のa−
a線に沿う断面図、第13図のD−D線に沿う断面図及
び底面図である。また第16図に未発明の各個に係る高
分子圧電シートの位置直線性解析図、第17図け)、(
切に未発明触覚センサをロボットハンド邪のフィンガー
に実装した図である。 [11・・・高分子圧電シートs [2]・・・シート
。 [3]・・・カーボン含有高分子抵抗薄膜。 (4)・・・金属薄膜、[5X]・・・X方向電極。 【5yト・・y方向電極、(7)・・・X座標検出ライ
ン。 (8)・・・y座標検出ライン。 (9)・・・曲率検出ライン。 [10xl [loy ]・・・非反転増幅器。 (W)・・・検知対象物。 第5図 第7図 第8図 弐 第16図 (ロ)二層構造もの (イ)岸眉構亀6の第17図
Fig. 1 is a developed view schematically showing the structure of an example of undeveloped J, Figs. 2 to 4 are plan views of the polymer piezoelectric sheet in Fig. 1, and a cross section along A-Am in Fig. 2. Figure and bottom view, 5th
9 to 8 are explanatory parts for showing the basis of the detection performance of the present invention, FIGS. 9 to 11 are plan views of a polymer piezoelectric sheet according to an embodiment of the present invention, and FIG. A cross-sectional view and a bottom view taken along line B7E, a plan view of a polymer piezoelectric sheet according to another embodiment of the present invention, and a-a in FIG. 12 are shown in FIGS.
FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line a, a cross-sectional view taken along line D-D in FIG. 13, and a bottom view. In addition, Fig. 16 shows a positional linearity analysis diagram of each uninvented polymer piezoelectric sheet, Fig. 17), (
It is a diagram in which an uninvented tactile sensor is mounted on the fingers of a robot hand. [11... Polymer piezoelectric sheet s [2]... Sheet. [3] Carbon-containing polymer resistance thin film. (4)...Metal thin film, [5X]...X direction electrode. [5y...Y direction electrode, (7)...X coordinate detection line. (8)...Y coordinate detection line. (9) Curvature detection line. [10xl [loy]...Non-inverting amplifier. (W)...Detection target object. Fig. 5 Fig. 7 Fig. 8 Fig. 2 Fig. 16 (b) Two-layer structure (b) Fig. 17 of Kishibi-kei-kame 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、高分子圧電材料からなるシート(21を挾んでその
両回に、非接地体としてのカーボン含有高分子抵抗薄膜
【3)と接地体としての金属薄膜(4)とを大々密着し
て有する積層体の単層構造またに2層重合構造2なして
、加熱・加圧処理により一体に成形され、全体としてシ
ート厚み方向に変形し得る柔軟性を持つと共に、前記カ
ーボン含有高分子抵抗薄膜(3Iに汀、X方向で相対向
する両端辺及び該X方向に直交するX方向で相対向する
両端辺に電極[5X]、 (5311が大々組をなし導
電的に密着されて、さらに分極処理が施されてなる高分
子圧電シートil+と、X方向の各電極[5X]I [
5X]に大々接続した2個の非反転増幅器110X]1
 [10X)の両信号を差算して、この値をそれ等両信
号の和算値で除すことにより、前記高分子圧電シート(
1)に接触した検知対象物(W)のX座標を出力し得る
X座標検出ライン(7)と、X方向の各電極[57]、
 [5y)に大々接続した2個の非反転増幅器[10y
l、 [1Oylの両信号を差算して、この値をそれ等
両信号の和算値で除すことによ一す、前記検知対象物(
ロ)のX座標を出力し得るy!標検出ライン(8]と、
前記4個の非反転増幅器【工OXI、 [10X]、 
[1Oyl、 [’1Oylの各信号の総和なめて、こ
の和算値を積分することにより、前記検知対象物←Jの
曲率を出力し得る曲率検出ライン(9]とを備えている
ことを特徴とする触覚センサ。
[Claims] 1. A sheet made of a polymeric piezoelectric material (21) is sandwiched between the carbon-containing polymeric resistive thin film [3] as a non-grounded body and a metal thin film (4) as a grounded body. A single-layer structure or a two-layer polymer structure 2 of a laminate having the laminates in close contact with each other is integrally molded by heat and pressure treatment, and the sheet as a whole has flexibility that can be deformed in the thickness direction, and the above-mentioned Carbon-containing polymer resistive thin film (3I, electrodes [5X] on both end sides facing each other in the X direction and opposite ends in the X direction perpendicular to the A polymer piezoelectric sheet il+ which is closely attached to the il+ and further subjected to polarization treatment, and each electrode [5X] I [
5X] two non-inverting amplifiers connected to 110X]1
By subtracting both signals of [10X) and dividing this value by the sum of both signals, the polymer piezoelectric sheet (
1) an X-coordinate detection line (7) capable of outputting the X-coordinate of the detection object (W) in contact with the X-coordinate detection line (7), and each electrode [57] in the X direction;
Two non-inverting amplifiers [10y
The detection target (
b) can output the X coordinate of y! A mark detection line (8),
The four non-inverting amplifiers [OXI, [10X],
A curvature detection line (9) capable of outputting the curvature of the detection target ← J by calculating the sum of each signal of [1 Oyl, ['1 Oyl] and integrating this sum value. tactile sensor.
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