JPS63208734A - 圧電型触覚センサ - 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、圧電効果を利用した圧電型触覚センサの改良
に関する。

（従来の技術） 従来より、強誘電体材料の圧電効果を利用した圧電型触
覚センサとして、例えば特開昭６１−１６３６７５号公
報に開示される如く、高分子中に圧電セラミックス粉末
を分散させた圧電フィルムの表裏面に互いに交差する位
置関係にある多数の矩形状の電極パターンを形成し、両
面の電極でマトリックスパターンを形成したものが知ら
れている。

上記圧電型触覚センサは、物体との接触による圧力変化
を圧電変換により電位差信号として検知することを目的
としており、例えばロボットの指先に取付けて、ロボッ
トがものを掴んだときに、接触圧力によりその部位に生
じる撓みを表裏両面の電極の電位差信号に変換して、そ
の変化から接触部の移動位置及び把握力を検知しようと
するものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来のような橘造を有する圧電型触
覚センサでは、４！１選上基準電位を設けることができ
ないために、圧電変換により圧力変化を電気信号に変換
しても信号の変動が激しく、接触位置および接触圧力の
変化に正しく対応した電気出力を得ることができず、実
用上所期の目的を果たすことができないことが実験によ
り確認された。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、基準電位を設は冑る適切な構造で圧電型触覚セン
サを形成することにより、接触位置および接触圧力を圧
電変換により正確に安定して検知することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、圧電型
触覚センサに基準電位部となる導電性薄膜層を設けるこ
とにある。

具体的には、第１図および第２図に示すように、２枚の
圧電フィルム（１）、（２）を両フィルム（１）、（２
）間に基準電位部となる導電性薄膜層（３）を介在させ
て積層してなるｖ４層圧電シート（Ａ）の表裏面に、各
々互いに交差する位置関係にある電極（４）、（５）を
設ける構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、物体が触覚センサの一
部に接触してその部位に撓みを生ぜしめると、圧電変換
により、表裏面の電極（４）。

（５）に正又は負の同極の電位差が生じる。そのとき、
２枚の圧電体フィルム＜１）、（２）の間に導電性薄膜
層（３）が介在した４１１造となっているので、導電性
薄膜層（３）を基準電位とすることができ、上記両電極
（４）、（５）から正確な安定した電位差信号が出力さ
れる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図および第２図は、それぞれ本発明の実施例に係る
圧電型触覚センサの表裏両側から見た状態を示し、（１
）、＜２）はいずれも圧電効果を有する圧電フィルムよ
りなる第１圧電フイルムおよび第２圧電フイルム、（３
）は該両フィルム（１）、（２）間に介装された導電性
物質よりなる導電性薄膜層であって、上記第１．第２圧
電フイルム（１）、（２）を上記導電性薄膜層（３）を
介在させ積層して積層圧電シート（Ａ）が形成されてい
る。

そして、該積層圧電シート（Ａ＞の表面には互いに平行
な複数個（Ｎ個）のストライブ状の表面電極（４）・・
・が設けられており（第１図参照）・一方、その裏面に
は、該表面電極（４）とは直角に交差する位置関係を有
するよう配置された複数ｆｉｌ（Ｎ個）のストライプ状
の裏面電極（５）・・°が形成されている（第２図参照
）。すなわち、上記表裏面に設けられた２つの電極＜４
＞、（５）によりＮＸＮのマトリックスパターンが構成
されている。

以上の触覚センサの４１１Ｊ造において、上記第１、第
２圧電フイルム（１）、（２）を構成するものとして、
例えばポリ弗化ビニリデン、２弗化エチレン、３弗化エ
チレンなどの高分子圧電フィルム、あるいはポリ弗化ビ
ニリデン、ポリアセタール等の高分子を溶剤で溶解した
ものに、チタン酸バリウム、チタンＷ１＠、ジルコンチ
タン［ｋ等の誘電材料を加えて混合分散した後、フィル
ム成形して得られる複合物高分子圧電フィルムを用いる
ことができる。

また、上記積層圧電シート（Ａ）を形成する方法として
は、例えば上記一方の圧電フィルム（１又は２）の表面
にカーボン（グラファイト）、ニッケル、アルミニウム
、銀等の４電性材料を蒸着、塗布、イオンスパッタリン
グ等の処理で薄膜状に表面コートして導電性薄膜層（３
）を形成したものと、表面コート処理を行わない他方の
圧電フィルム（２又は１）とを導電性１１層（３）を挟
んで熱圧着するなどの処理によって得られる。あるいは
、上記と同様にして表面コート処理を行い、表面に導電
性薄膜層（３）を形成した２枚の圧電フィルム（１）、
（２）の導電性薄ＷＡ１１（３）。

（３）同士をシアン系接着剤、エポキシ系接着剤等で接
名するか、もしくはポリビニルエーテル、ポリイソブチ
レン等の粘弾性を有する粘着剤で接合してもよい。さら
に、金属箔を導電性薄膜層（３）として、２枚の圧電フ
ィルム（１）、（２）で挟んで熱圧着により接合して形
成することもできる。

また、上記表裏面の電極（４）、（５）は、カーボン（
グラフ１イト）、ニッケル、アルミニウム、叛等の導電
性材料を用いて、印刷、蒸着、イオンスバッタリングな
どの処理により形成される。

そして、上記構造の触覚センサの内部は・第３図に示す
ように、表面電極（４）および裏面電極（５）間に電圧
を印加されて分極されており、例えば図のように表面を
上方に向は表面電極（４）側を正に設定した場合、第１
．第２圧電フイルム＜１）、（２）双方の内部で上方に
正の極を有する双極子の配向が得られる（尚、図中矢印
の先端側が正の極を示している）。

したがって、上記実施例では、圧電型触覚センサの４Ｆ
３ａが２枚の圧電フィルム（１）、（２）の間に導電性
薄膜（２）が介在した構造となっているために、第４図
に示すように、導電性薄膜層（３）を接地するとともに
電位差検出器（６）に信号線で接続して、導電性薄膜層
（３）を基準電位とすることができる。そして、表裏面
＠４ｆＡ（４）、（５）を信号線で電位差検出器（６）
に接続すれば、他の物体との接触による電位差信号を正
確に安定して得ることができる。

すなわち、物体（７）が触覚センサ（Ａ）の一部に接触
すると、触覚センサには第４図のように歪みを生じて、
圧電変換により、例えば上方が正に分極しているときに
は接触部（ｉ、ｊ＞の表裏面電極（４ｉ）　、　　（５
ｊ）に正の電位差が生じる。そして、導電性源ＷＡ層（
３）が接地されて基準電位となるので、上記表裏面電極
（４ｉ）、　（５ｊ）に生じた正の電位差が電位差検出
器（６）により正確に安定して検出されることになる。

よって、接触位置および接触圧力を正確に安定して検知
することができる。

これに対して、従来のものでは、導電性薄膜層（３）が
形成されていないので、基準電位部を設けることができ
ない。したがって、上記のように他の物体が接触したと
き、電位差検出器（６）で検知される圧電フィルムの電
位差信号の変動が激しく、実用上圧電型触覚センサとし
て利用することができない。

本発明の圧電型接触センサ（Ａ）は、表裏面電極（４）
、（５）で構成されるマトリックスの各部（ｉ、　ｊ＞
において、上記のような物体（７）との接触位置および
接触圧力を検知することができるので、例えばロボット
のアーム指先に貼付けて、ロボットのアーム指先の物体
を把握する部位及び把握力を検知してロボットのアーム
の運動をフィードバック制御したり、その他多くの用途
に応用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、２枚の圧電体フ
ィルムを導電性薄膜層を挟んで積層して圧電型触覚セン
サを構成したので、基準電位部を設けて安定な電位差の
出力信号を青ることができ、よって、接触位置および接
触圧力を正確に安定して検知でることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図および第２図はそ
れぞれ触覚センサの概略形状を示す表面側の斜視図およ
び裏面側の斜視図、第３図は分極処理方法を示す説明図
、第４図は接触信号の検出方法の例を示す説明図である
。 （１）・・・第１圧電フイルム、（２）・・・第２圧電
フイルム、（３）・・・４電性薄膜層、（４）・・・表
面電極、（５）・・・裏面電極、（Ａ＞・・・ｖ４層圧
電シート。 特　許　出　願　人　　ダイキン工業株式会社　、−代
　　　理　　　人　　　　　　弁理士　　前　　１）　
　弘第２図 （％１Ｆ＊＠フィルムノ 第１図 Ｚ（第２圧電フイルム） 第３図 ！：）（１８品電極Ｊ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２枚の圧電フィルム（１）、（２）を両フィルム
   （１）、（２）間に基準電位部となる導電性薄膜層（３
   ）を介在させて積層してなる積層圧電シート（Ａ）の表
   裏面に、各々互いに交差する位置関係にある電極（４）
   、（５）を設けてなる圧電型触覚センサ。