JPS639801A - 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、例えば産業用ロボットにおける口ポットハン
ドのワーク把持部に装着して用いられる触覚センサーに
関する。

（従来の技術） 従来、この種触覚センサーに利用されるセンシングデバ
イスとしては、例えば「ロボットの触覚」長谷用健介著
、（システムと制御、２２巻７号４０９〜４１６ページ
、１９７８年）、あるいは、「ロボット制御のための触
覚技術」増田良介著、（電気学会雑誌、１００巻６号４
９４〜４９７ページ、１９８０年）などによって、次に
列挙したものが開示されている。

■　感圧半導体 ■　セラミクス圧電体 ■　ストレンゲージ ■　感圧導電性ゴム ■　含炭素スポンジ しかしながら、上記デバイスの内、■■■では、デバイ
ス自身が硬いため、柔軟性が望めず、このデバイスを、
例えばロボットハンド部分に適用し、該ロボットハンド
で柔らかい物体を壊さずにその接触を検出するといった
ことには応用し辛い問題があった。

また、上記■■では、柔軟性についてはある程度期待で
きるものの、信頓性に欠けるという問題があった。

一方、最近、触覚センサーの新しいセンシングデバイス
として、高分子圧電材料が注目されてきている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前記高分子圧電材料では、歪みに対して電荷
を生じるという圧電性をもつ他に、温度変化に対しても
電荷を生じてしまうという所謂焦電性をも合わせもち、
雰囲気温度の変化や温かい物を把持した時などにその熱
形グを顕著に受けてしまう問題があった。

また、この高分子圧電材料を用いてその圧電性を良好に
ひきだし、触覚センサーとしての機能を満足ならしめる
ためには、前記したごとく熱影響を排除する必要がある
他、圧電電荷を生じせしめる原因となる高分子圧電材料
の歪み変形を良好に実現させる必要があるが、従来これ
らの要求に十分対応できるものはなかったのである。

本発明の目的は、高分子圧電材料をバイモルフ構造にす
ると共に、前記圧電材料の分極方向に対し横方向の圧電
性を利用し、この横方向の圧電性を良好にひきだすよう
構成することにより、温度変化による圧電特性の変化を
なくし得て安定性が高り、シかも、感度良好で、加工も
容易な触覚センサーを提供する点にある。

（問題点を解決するための手段） しかして本発明は、高分子圧電材料から成る圧電薄膜（
２）（２）と、これら圧電薄膜（２）（２）間に介装す
る中心側電極膜（３）及び、前記圧電薄膜（２）（２）
の外側に設ける外側電極膜（４）（５）とを備え、前記
圧電薄膜（２）（２）を分極処理したバイモルフ構造の
シート状圧電素子（１）と、該圧電素子（１）のワーク
への接触による入力により前記圧電素子（１）を、前記
圧電薄膜（２）（２）の分極方向に対し横方向に変位さ
せる変位手段と、前記圧電素子（１）を保持し、該圧電
素子（１）の変位とともに弾性変位し、入力解除後前記
圧電素子（１）を弾性的に復元させる弾性保持部材（１
１，１２，１３゜１４）と、この弾性保持部材（１１，
１２，１３，１４）を受止める骨上部材（２１，２２，
２３，２４）とを備えていることを特徴とするものであ
る。

（作用） 前記圧電素子（１）をバイモルフ構造とすることにより
、前記外側電極膜（４）（５）には、歪み変形によって
は同極性の分極電荷が、温度変化によっては等全異符号
の分極電荷が、それぞれ生じることとなり、温度変化に
よる前記等量異符号の電荷は互いに相殺できることとな
るからその熱形￥！ｊ（焦電性）が排除できるのであり
、また、前記圧電素子（１）のワークとの接触により前
記圧電薄膜（２）（２）の分極方向に対し横方向に変位
させる変位手段を設けると共に、前記圧電素子（１）を
、前記受止部材（２１，２２，２３゜２４）に受止めら
れる弾性保持部材（１１，１２，１３，１４）に保持さ
せることにより、前記圧電素子（１）における分極方向
に対しての横方向の変位及びその変位からの復元を良好
に達成できることとなるのであり、これにより、高分子
圧電材料がもつ横圧電性を良好にひきだせ、ワークとの
接触の宵無を正確かつ高感度に検出できるのである。

（実施例） 第４図に示すものは、本発明触覚センサーを構成する圧
電素子（１）の断面構造を示し、高分子圧電材料から成
り、同一方向に分極処理された２枚の圧電薄膜（２）（
２）の表裏両面に、各々アルミニウム蒸着膜（ａ）・・
・・を施し、これら２枚を貼着剤（Ｃ）にて貼合わせた
ものであって、前記貼着剤（Ｃ）を挟んで隣合う式着膜
を中心側電極膜（３）と成し、外側各藩着膜を各々外側
電極膜（４）（５）と成したものである。

このようなサンドイッチ構造をバイモルフ構造と称する
ものである。

尚、このバイモルフ構造を構成するにあたっては、上記
貼着による貼合わせの他、熱圧着によっても行える。熱
圧着の場合の条件を例示すると、次の通りである。

温度・・・・１２０〜１５０（”Ｃ） 圧力・・＝１０＝６０　（ｋｇ　ｆ　／　ｃ　／）また
、前記中心側電極（３）は、１枚のアルミニウム薄板な
どで構成してもよい。

前記圧電薄膜（２）（２）を構成する高分子圧電材料は
、主としてフッ素系ポリマが用いられ、例えば、次に列
挙したものが用いられる。

１、　ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）。

２、　ポリフッ化ビニリデンにセラミクスの微粉末を分
散させた材料（本出願人の登録商標　ピエゼル）。

３、　フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンの共重合体
（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）。

また、前記分極処理とは、前記各圧電薄膜（２）の表裏
間に電界強度が８〜３０ＭＶ／ｍとなる直流高電圧を印
加して内部に高電界を誘起せしめることにより、予め前
記圧電薄膜（２）内の双極子モーメントを第４図中矢印
の方向に引き揃える処理のことであって、上記バイモル
フ構造を構成する２枚の圧電素子（２）（２）では、同
一方向同一向きに双極子モーメントを引き揃えるのであ
る。尚、分極処理にあたっては、例えば前記圧電薄膜（
２）１枚の厚みを５０（μｍ）とし、電界強度を１０　
（ＭＶ／ｍ）とする場合には５００ｖの直流電圧を印加
するのである。又、高分子圧電材料から成る前記圧電薄
膜（２）の分極方向は、電界除去後も保存される。

しかして上記構成より成る圧電素子（１）は、第５図に
示すごとく変形すると、前記中心側電極（３）を境（中
立［１）にして、図中上側の圧電薄膜（２ａ）では引っ
張りが起こり、図中下側の圧電薄１２　（２ｂ　’）で
は、圧縮が起こるのであり、これら引っ張りと圧縮とに
より、前記両圧電薄膜（２ａ）　　（２ｂ）における各
々の外側電極膜（４）（５）では、接地極となる中心側
電極膜（３）に対し、正電位となるのである。

すなわち、高分子圧電材料から成る圧電薄膜は、分極処
理により保存された分極方向に対し、引っ張り又は圧縮
といった横方向の変位を受けると、この横方向の変位の
向き（つまり、引っ張り、圧縮の別）と、圧電薄膜内に
保存された分極の向きとに従って分極を起こし、圧電薄
膜の表と裏に、正又は負の電荷を生じせしめるのであっ
て、前記上側圧電薄膜（２ａ）では、引っ張りにより、
外側電極膜（４）側を正、中心側電極膜（３）側を負と
する分極が起こり、一方、前記下側圧電薄膜（２ｂ）で
は、圧縮により、中心側電極膜（３）側を負、外側電極
膜（５）側を正とする分極が起こるのであって、前記外
側電極膜（４）（５）は、前記中心側電極膜（３）に対
し、共に正の電荷を生じるのである。

上記した分極方向に対し横方向の変位により分極電荷を
生じる性質を横圧電性と称するものであり、この横圧電
性は、分極方向に対し縦方向の変位により分極電荷を生
じる縦圧電性に比べ、歪み変形即ち外部からの応力に対
する発生電荷が大きく、ワークとの接触による検出感度
を高めることができるのである。

また、前記外側電極膜（４）（５）に現れる電荷の大き
さく２１！荷ｆｆ１）は、引っ張り又は圧縮の程度に応
じて増減するのである。

ところで、高分子圧電材料から成る圧電薄膜は、上記の
ごとく、変形つまり圧力により電荷を生じるという圧電
性をもつ他に、外部から熱を加えると、この熱によって
も分極が起こり圧電薄膜の表と裏とに電荷を生じるとい
う所謂焦電性をも合わせもち、圧電性のみを利用したい
触覚センサーにおいてはこの焦電性は弊害となる。

しかしながら、分極方向及び向きを合致させてバイモル
フ構造と成しているものであるから、第６図に示すよう
に、外部からの熱影響によっては、上側圧電薄膜（２ａ
）及び下側圧電薄膜（２ｂ）は共に同一方向同一向きに
分極が起こり、これら両圧電薄ｇ（２ａ）（２ｂ）の外
側電極膜（４）（５）では、互いに等量異符号の電荷が
生じることとなるのである。

また、バイモルフ構造では、第５図及び第６図中仮想線
で示すように、前記２つの外側電極膜（４）（５）にお
ける電荷の総和を、前記接地極と成る中心側電極ａ　（
３）に対する出力として取出すことができるので、第６
図に示す外側電極膜（４）（５）に熱により現れる等量
異符号の電荷は、互いに相殺されることとなるのである
。

従って、バイモルフ構造をもつ前記圧電素子（１）にお
いては、熱変化による影響を受けることなく、圧力のみ
により出力（電荷）を生じ、正確な圧力検出が行えるの
である。

また、分極方向に対し縦方向の変位による分極も、前記
焦電性の場合と同様に、相殺されることとなるのである
。

しかして、以上のごとく構成する前記圧電素子（１）を
用いて第１図に示すごとくの触覚センサーを構成するの
であって、この圧電素子（１）のワークへの接触による
入力により、前記圧電薄１％（２）（２）の分極方向に
対し横方向に変位させる変位手段と、前記圧電素子（１
）を保持し、該圧電素子（１）の変位とともに弾性変位
し、入力解除後前記圧電素子（１）を弾性的に復元させ
る弾性保持部材（１１）と、この弾性保持部材（１１）
を受止める受止部材（２１）とを設けるのである。

前記弾性保持部材（１１）は、ロボットハンドなどにあ
って、人間の指を構成する肉の部分に相当するものであ
り、この弾性保持部材（１１）は、圧縮弾性特性に優れ
た例えばシリコンゴムなどを用いて構成するのである。

第７図は、シリフンゴムの圧縮歪み率と圧縮真応力の関
係を示すものであって、これら圧縮歪み率と圧縮真応力
とは圧縮歪み率が約５０％までの広範囲な領域で極めて
良好な線形性をもつと共に、圧縮歪み率に対する圧縮真
応力が他の一般ゴムに比べ小さく（柔軟性をもつ）、そ
の圧縮弾性特性が優れているのが理解できる。更に変形
からの復元性も良いのは云うまでもない。このシリコン
ゴムの一例としては、商品名「信越シリコーンニ液型Ｒ
ＴＶゴムコンパウンド　ＫＥ１１４ＳＪ　　（信越化学
工業株式会社製）などがある。

また、前記受止部材（２１）は、ロボットハンドなどに
あって、人間の指を構成する骨格の部分に相当するもの
である。

しかして第１図に示すものは、前記変位手段が、圧電素
子（１）のワークに接触する接触面を曲面として構成し
ているのであり、前記圧電素子（１）が円筒状となって
いて、この圧電素子（１）を、中心部に棒状の受止部材
（２１）を備えた柱状弾性保持部材（１１）の円柱外面
（１１ａ）に密着状に保持させたものである。

実際に構成するにあたっては、第２図に示すように、ロ
ボットハンドの骨格に相当する棒状の前記受止部材（２
１）を芯にして、その周りにシリコンゴムから成る弾性
保持部材（１１）を円柱形に形成し、この柱状弾性保持
部材（１１）の円柱外面（１１ａ）に、シート状の前記
圧電素子１　　　　　（１）を貼着剤等を用いて密着状
に巻き付けるのである。

ところで、前記シート状の圧電素子（１）を円筒状に巻
き付け、第１図（イ）に示す状態に形成した場合、該圧
電素子（１）は、分極方向に対し横方向の変位を受ける
こととなり、これにより、外側電極Ｍ（４）（５）に分
極電荷を生じることとなるのであるが、前記圧電素子（
１）を円筒状に形成した状態であって、該圧電素子（１
）がワーク（Ｗ）と未だ接触しない状態で、図中矢印で
示すように、外側電極膜（４）（５）を中心側電極膜（
３）に短絡せしめることにより、前記分極電荷を中和し
、前記外側電極膜（４）（５）の電荷量、即ち圧電出力
を零とするのである。

かくして、上記のごとく構成する触覚センサー（Ｓｌ）
が、第１図（ロ）に示すように、ワーク（Ｗ）に接触し
た場合、前記圧電素子（１）及び前記弾性保持部材（１
１）は変形を起こし、前記圧電素子（１）における圧電
薄膜（２）（２）は、分極処理により保存された分極方
向に対し、横方向に変位させられることとなるのであり
、前記外側電極膜（４）（５）には、前記ワーク（Ｗ）
との接触による電荷が生じることとなるのである。

また、前記センサー（Ｓｌ）のワーク（Ｗ）への接触に
よって生じる電荷ｆｆ１（出力電圧）と、その接触圧力
（入力荷重）とは、極めてリニアに変化するのであり、
第３図に示すごとく、前記センサー（Ｓｌ）を、ワーク
にみたてた平板（Ｗ）上に載置し、受止部材（２１）に
、糸（Ｌ）を挿通し、下方に錘（Ｍ）を吊り下げて、こ
の錘（Ｍ）による荷重と、前記センサー（Ｓｌ）におけ
る外側電極膜（４）（５）の中心側電極膜（３）に対す
る電位即ち出力電圧との関係を測定した測定結果による
と、これら荷重と出力電圧との関係は、極めて良好な直
線性をもつことを検証するに至ったのである。

尚、上記測定に用いたセンサー（Ｓｌ）の仕様は、次の
通りである。

本圧電薄膜（２）・・・・・・・・ １００　ｍｖａ　Ｘ　１００　ｍｕ　Ｘ　５０　ｕ　ｍ
　（厚み）本弾性保持部材（２１）・・・・・・・・シ
リコンゴム（第７図の特性をもつもの）φ３０■−（直
径）Ｘ１２０酊（長さ）以上説明したセンサー（Ｓｔ）
は、圧電素子（１）が円筒状となっていて、受止部材（
２１）を備えた柱状弾性保持部材（１１）の円柱外面（
１１ａ）に密着状に保持させて構成したものであるが、
第８図に示すように、圧電素子（１）が半球状となって
いて、受止部材（２２）を備えた半球状弾性保持部材（
１２）の球伏外面（１２ａ）に密着状に保持させて構成
してもよい。

第８図に示すセンサー（Ｓ２）を構成するにあたっては
、ロボットハンドの骨格に相当し、平円板（２２ａ）と
該平円板（２２ａ）に突設する柱体（２２ｂ）とをもっ
た受止部材（２２）の下方に、シリコンゴムから成る弾
性保持部材（１２）を半球形に形成し、この半球状弾性
保持部材（１２）の球伏外面（１２ａ）に、次に説明す
るごとく構成する半球状の圧電素子（１）を貼着剤等を
用いて密着状に貼り付けるのである。

前記圧電素子（１）を半球状に構成するのには、以下工
〜■のごとく成すのである。

■、前記圧電素子（１）における圧電薄膜（２）の素材
を構成するシート状の高分子圧電材料を、熱プレス加工
にて半球状と成し、これをカッティングして半球状の圧
電薄膜（２）を得る。

■、上記Ｉにより得た圧電薄膜（２）に、分極処理を施
すと共に、アルミニウム蒸着による電極を形成する。

■、前記分極処理を施こす。

■、上記■により得たものを２枚貼り合わせることによ
り、バイモルフ構造であって半球状の前記圧電素子（１
）を構成する。

尚、前記圧電素子（１）を半球状に構成した状態であっ
て、該圧電素子（１）がワークと未だ接触しない状態で
、該圧電素子（１）における外側電極ＭＣ４＞（５）の
電荷量、即ち圧電出力を零とするのは云うまでもない。

かくして、上記のごとく構成する触覚センサー（Ｓ２）
が、ワークに接触した場合、前記圧電素子（１）及び前
記弾性保持部材（１２）は変形を起こし、前記圧電素子
（１）における圧電源ＩＩ（２）（２）は、分極処理に
より保存された分極方向に対し、横方向に変位させられ
ることとなるのであり、前記外側電極膜（４）（５）に
は、前記ワークとの接触による電荷が生じることとなる
のである。

また、前記センサー（Ｓ２）のワークへの接触によって
生じる電荷ｆｆ１（出力電圧）と、その接触圧力（入力
荷重）との関係は、第９図に示すごとくほぼリニアに変
化するのを検証したのである。第９図における測定では
、前記センサー（Ｓ２）を、ワークにみたてた平板（Ｗ
）上に載置し、受止部材（２２）の上端に設ける受皿（
Ｄ）に、錘（Ｍ）を載せて、この錘（Ｍ）による荷重と
、前記センサー（Ｓ２）における外側電極膜（４）（５
）の中心側電極膜（３）に対する電位即ち出力電圧との
関係を測定したものである。

尚、上記測定に用いたセンサー（Ｓ２）の仕様は、次の
通りである。

＊圧電源１！Ｘ（２）・・・・・・・・１００μｍ（厚
み） 半球を構成する球の半径３０龍 半球に内包される円錐の頂角１２００ ＊弾性保持部材（２２）・・・・・・・・シリコンゴム
（第７図の特性をもつもの）半球を構成する球の半径　
　　　３０報半球に内包される円錐の頂角　１２０゜上
記センサー（Ｓｌ）及び（Ｓ２）では、変位手段を、圧
電素子（１）のワークに接触する接触面が曲面となるよ
う構成し、それぞれ、円柱状、半球状と成したが、その
他、第１０図に示すように、半円柱状と成しもよいし、
また、第１１図に示すように、変位手段を、圧電素子（
１）のワークに接触する接触面が平面となるよう構成し
てもよい。

第１０図のセンサー（Ｓ３）は、板状の受止部材（２３
）に、半円柱状の弾性保持部材（１３）を貼り合わせ、
この弾性保持部材（１３）の円形外面（１３ａ）に圧電
素子（１）を高著状に貼り付けたものである。

第１１図のセンサー（Ｓ４）は、板状の受止部材（２４
）に、所定厚さの板状の弾性保持部材（１４）を貼り合
わせ、この弾性保持部材（１４）の外表面（１４ａ）に
平面状の圧電素子（１）を密着吠に貼り付けたものであ
って、このセンサー（Ｓ４）の対象ワーク（Ｗ）との接
触可能面積（ＰＳ）を、該ワーク（Ｗ）の前記センサー
（Ｓ４）への接触面積（ＰＷ）よりも大きく構成するこ
とにより、前記圧電素子（１）を、該圧電素子（１）に
おける圧電薄膜（２）（２）の分極方向に対し横方向に
変位させる変位手段を構成するごとく成したものである
。

即ち前記平面状のセンサー（Ｓ４）は、第１２図の（イ
）〜（ニ）に示すように、ワーク（Ｗ）と接触すること
により、前記圧電素子（１）及び弾性保持部材（１４）
が陥没させられるのであり、この陥没により、前記圧電
素子（１）は、該圧電素子（１）における圧電薄膜（２
）（２）の分極方向に対し、横方向に変位させられるこ
ととなるのであり、外側電極膜（４）（５）に分極電荷
が出力されることとなるのである。

以上説明した触覚センサー（Ｓｌ）〜（Ｓ４）では、弾
性保持部材（１１）〜（１４）として、シリコンゴムを
用いたが、その他、一般のゴムは勿論、スポンジ、ゼリ
ー、あるいは、空気もしくは圧縮空気などを袋状に封入
したものなどで構成してもよい。

尚、弾性保持部材をシリコンゴムで構成したものでは、
ロボットの把持物としてのワークの荷重が、約１０ｋｇ
程度のものにまで耐えることができ、ワークとの接触の
有無及びその接触圧力を正確に検出できる他、接触セン
サーにて直接にワークの把持をも行えるのである。

また、弾性保持部材をゼリーや空気袋などの柔らかいも
ので構成した場合には、ワークとの接触及びその接触圧
力の検出感度の一月の向上が期待でき、例えば、卵のよ
うな壊れ易いワークや、あるいは、精密機械部品のよう
なデリケートなワークへの触覚センサーとして応用でき
ることが考えられる。

次に、以上説明した触覚センサーの圧電出力、即ちワー
クとの接触によって生じる分極電荷を取り出す手段につ
いて説明する。

第１３図に示すものは、圧電素子（１）における外側電
極膜（４）（５）の出力端に、それぞれ、電流電圧変換
器（６１）（６２）、及びデジタル積分器（７１）（７
２）を介装し、該積分器の出力を加算器（８）で統合す
るものである。

前記電流電圧変換器（６１）（６２）は、前記外側電極
膜（４）（５）で生じる分極電荷を電圧（電位差）とし
て取り出すことにより、次段の積分器へ入力させるに際
しての信号生成を行うものであって、例えば、オペレー
ジ縛ンアンプ（ＯＰ）などで構成するものである。

前記デジタル積分器（７１）（７２）は、前記電流電圧
変換器で得た分極電荷に見合う電圧を、第１４図に示す
ごとく累積状に積分するものであって、例えば、マイク
ロプロセッサ−などを用いてプログラム処理するもので
ある。

前記加算器（８）は、前記各積分器からの出力を加算す
るものであって、例えば、前記積分器と同様にプログラ
ム処理するものである。

しかして、上記の取り出し手段によれば、前記加算器（
８）の出力（Ｐ）には、第１４図に示すごとく、センサ
ーとワークとの接触圧力に見合った検出出力（Ｖ）が得
られるのである。すなわち下記するとと（なるのである
。

■　状態■において、触覚センサー（Ｓ）がワーク（Ｗ
）に対し、５０ｇの荷重で接触した時、この５０ｇの荷
重に見合う分極電荷が生じ、前記電流電圧変換器及びデ
ジタル積分器を介して、前記出力端子（Ｐ）には、５０
ｇの荷重に見合う出力（ｖｌ）が検出されるのである。

■　状態■において、触覚センサー（Ｓ）とワーク（Ｗ
）との接触荷重が、更に５０ｇ増えトータルで１００ｇ
の荷重となった時、増加分の５０ｇの荷重に見合う分極
電荷が新たに生じ、前記デジタル積分器により、先に演
算された積分値に新たに増加した５０ｇに見合う積分値
が累積され、結局、前記出力端子（Ｐ）には、１００ｇ
の荷重に見合う出力（ｖ２）が検出されるのである。

■　状態■において、触覚センサー（Ｓ）とワーク（Ｗ
）との接触がなくなり、荷重がゼロ（Ｏｇ）となった時
、前記■における１００ｇの荷重に見合ったセンサー（
Ｓ）の変位が復元することとなるため、前記■又は■の
場合とは逆向きに１００ｇの荷重に見合う分極電荷が生
じることとなり、前記デジタル積分器により、先に演算
された積分値にこの取除かれた１００ｇの荷重に見合う
積分値が差し引かれて、結局、前記出力端子（Ｐ）の検
出出力（ｖ３）は、ゼロ（Ｏｇ）となるのである。

かくのごとく、第１３図に示したものによリ、触覚セン
サーのワークに対する接触のを無及び接触圧力の値を、
良好に取り出すことができるのである。

特に、触覚センサーにおける弾性保持部材として、シリ
コンゴムを用いていると、該シリコンゴムは極めて復元
性が良いことから、第１４図仮想線に示すようなヒステ
リシスはほとんどなく、正確な検出が行えるのである。

以上説明してきた触覚センサーは、ロボットハンドのワ
ーク把持部に装若して用いる他に、一般の工作機械など
にも広く適用でき、その用途は、極めて広範囲にわたる
ものである。

（発明の効果） 以上のごとく本発明に係る触覚センサーでは、高分子圧
電材料から成る圧電薄膜（２）（２）と、これら圧電薄
膜（２）（２）間に介装する中心側電極膜（３）及び、
前記圧電薄膜（２）（２）の外側に設ける外側電極膜（
４）（５）とを備え、前記圧電薄膜（２）（２）を分極
処理したバイモルフ構造のシート伏圧電素子（１）と、
該圧電素子（１）のワークへの接触による入力により前
記圧電素子（１）を、前記圧電薄膜（２）（２）の分極
方向に対し横方向に変位させる変位手段と、前記圧電素
子（１）を保持し、該圧電素子（１）の変位とともに弾
性変位し、入力解除後前記圧電素子（１）を弾性的に復
元させる弾性保持部材（１１，１２，１３，１４）と、
この弾性保持部材（１１，１２，１３゜１４）を受止め
る受止部材（２１，２２，２３゜２４）とを備えている
ことを特徴とするものであるから、温度変化による影響
を受けることなくワークとの接触のを無を正確に検出で
きるのである。

しかも、前記圧電素子（１）の分極方向に対し横方向の
歪み変形並びにこの変形からの復元を良好に行なわしめ
ることができ、高分子圧電材料がもつ横圧電性を良好に
ひきだせ、高い検出感度が得られるのでよ、る。

更に、前記圧電素子を構成するのに、高分子圧電材料を
用いているため、その加工が容易で、安価に構成できる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる触覚センサーの第１実施例を示
す断面図、第２図は同斜視図、第３図は同出力特性図、
第４図は圧電素子のみの断面図、第Ｓ図は圧電素子の圧
電性を説明する図面、第６図は圧電素子の焦電性を説明
する図面、第７図は弾性保持部材に用いるシリコンゴム
の特性図、第８図は触覚センサーの第２実施例を示す斜
視図、第９図はその出力特性図、第１０図は触覚センサ
ーの第３実施例を示す断面図、第１１図は同じく第４実
施例を示す断面図、第１２図はその変位手段の構成を説
明する図面、第１３図は触覚センサーの出力回路の構成
を示す図面、第１４図はその動作を説明する図面である
。 （１）・・・・・・・・圧電素子 （２）・・・・・・・・圧電薄膜 （３）・・・・・・・・中心側電極膜 （４）（５）・・・・外側電極膜 （１１）（１２）（１３）（１４）・・・・・・弾性保
持部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子圧電材料から成る圧電薄膜（２）（２）と
   、これら圧電薄膜（２）（２）間に介装する中心側電極
   膜（３）及び、前記圧電薄膜（２）（２）の外側に設け
   る外側電極膜（４）（５）とを備え、前記圧電薄膜（２
   ）（２）を分極処理したバイモルフ構造のシート状圧電
   素子（１）と、該圧電素子（１）のワークへの接触によ
   る入力により前記圧電素子（１）を、前記圧電薄膜（２
   ）（２）の分極方向に対し横方向に変位させる変位手段
   と、前記圧電素子（１）を保持し、該圧電素子（１）の
   変位とともに弾性変位し、入力解除後前記圧電素子（１
   ）を弾性的に復元させる弾性保持部材（１１，１２，１
   ３，１４）と、この弾性保持部材（１１，１２，１３，
   １４）を受止める受止部材（２１，２２，２３，２４）
   とを備えていることを特徴とする触覚センサー。
2. （２）変位手段が、圧電素子（１）のワークに接触する
   接触面を曲面として構成していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の触覚センサー。
3. （３）圧電素子（１）が筒状となっていて、受止部材（
   ２１）を備えた柱状弾性保持部材（１１）の柱状外面（
   １１ａ）に密着状に保持されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の触覚センサー。
4. （４）圧電素子（１）が半球状となっていて、受止部材
   （２２）を備えた半球状弾性保持部材（１２）の球状外
   面（１２ａ）に密着状に保持されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の触覚センサー
   。