WO2018131354A1 - 触覚センサー - Google Patents

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WO2018131354A1
WO2018131354A1 PCT/JP2017/044208 JP2017044208W WO2018131354A1 WO 2018131354 A1 WO2018131354 A1 WO 2018131354A1 JP 2017044208 W JP2017044208 W JP 2017044208W WO 2018131354 A1 WO2018131354 A1 WO 2018131354A1
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WO
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Prior art keywords
strain sensor
disposed
finger
sensor elements
contact
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/044208
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
優典 佐藤
保郎 奥宮
Original Assignee
ヤマハ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヤマハ株式会社 filed Critical ヤマハ株式会社
Priority to JP2018561864A priority Critical patent/JP6687131B2/ja
Publication of WO2018131354A1 publication Critical patent/WO2018131354A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a tactile sensor.
  • tactile sensors that can detect the skin sensation of fingers.
  • This tactile sensor is used by being worn on a human finger, for example, and is used for motion analysis such as contact with other objects, sliding, gripping or throwing of other objects.
  • the tactile sensor is attached to the finger of the robot and may be used for controlling the operation of the robot or for remote operation.
  • the tactile sensor system described in the above publication includes a plurality of tactile sensors (pressure sensor elements) and one or a plurality of posture sensors (acceleration sensor elements).
  • This tactile sensor system is provided so that a plurality of adjacent tactile sensors can be recognized as one cluster and the resultant force detected by the tactile sensors in this cluster can be calculated.
  • This tactile sensor system is configured to be able to calculate the moving distance of the object from time T1 to T2 by comparing the pressure distribution in the cluster at time T1 with the pressure distribution in the cluster at time T2.
  • the tactile sensor system is configured to be able to estimate the motion trajectory based on the movement distance of the object calculated by the plurality of tactile sensors and the movement distance detected by the posture sensor.
  • this tactile sensor system needs to include one or a plurality of posture sensors in addition to a plurality of tactile sensors in order to estimate the trajectory of movement. Therefore, this tactile sensor system has a high hardware cost and a large data processing load.
  • An object of the present invention is to provide a tactile sensor.
  • An example of the present invention made to solve the above-described problem is a tactile sensor that detects a contact state of a contact portion of a contact, and includes a mounting member disposed on at least the contact portion of the contact, It is a tactile sensor provided with a plurality of strip-shaped strain sensor elements which are disposed on the mounting member and can be expanded and contracted in the length direction.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a tactile sensor according to a first embodiment of the present invention. It is a typical fragmentary perspective view which shows the state which mounted
  • FIG. 8 is a schematic partial perspective view illustrating a state in which a tactile sensor according to a form different from the tactile sensor of FIGS. 1, 4, 6, and 7 is attached to a finger.
  • FIG. 10 is a schematic partial side view showing a state where the tactile sensor of FIG. 9 is attached to a finger.
  • FIG. 10 is a schematic side view showing a tactile sensor according to a different form from the tactile sensor of FIGS. 1, 4, 6, 7, and 9.
  • a tactile sensor is a tactile sensor that detects a contact state of a contact portion of a contact, and includes a mounting member disposed at least on the contact portion of the contact, and a mounting member disposed on the mounting member. And a plurality of strip-shaped strain sensor elements that can be expanded and contracted in the length direction.
  • each of the plurality of strain sensor elements can detect the displacement direction and the amount of displacement of the mounting member by detecting the elongation of the mounting member in the length direction. Therefore, the tactile sensor according to the present invention can detect the operation of the contact with a relatively simple configuration.
  • the “contact portion” is a portion where contact with another object is assumed, and the “strip shape” means an elongated shape.
  • the contact is at least one of a human finger and a robot finger, the contact portion corresponds to the fingertip of the finger, and the mounting member covers at least the fingertip of the finger.
  • the strain sensor element is a first strain sensor element disposed on the ventral side of the fingertip region of the bag. This tactile sensor can detect the movement of the fingertip with a relatively simple configuration.
  • the plurality of first strain sensor elements are distributed to a front end side region and a rear end side region of the fingertip region.
  • At least one first strain sensor element in the distal end side region among the plurality of first strain sensor elements is disposed substantially parallel to the finger axis direction.
  • the “finger axis direction” means the direction of the central axis of the finger part in the bag. “Substantially parallel to the finger axis direction” means that an angle formed with the finger axis direction in a plan view is within a range of 0 ° ⁇ 15 °, preferably within a range of 0 ° ⁇ 5 °.
  • At least one first strain sensor element in the rear end side region is disposed substantially parallel to the finger axis direction, or a pair of left and right finger axis directions in the rear end side region. It is preferable that the first strain sensor elements are arranged non-parallel and symmetrical with the finger axis direction. “Non-parallel to the finger axis direction” means that an angle formed with the finger axis direction in a plan view is more than ⁇ 15 °.
  • first joint refers to the interphalangeal joint for the first finger (thumb), and the distal interphalangeal joint for the second finger (forefinger) to fifth finger (small finger). That means.
  • the contact portion has a rod shape
  • the mounting member is a stretchable bag body that covers at least the contact portion of the contact
  • the strain sensor element is disposed on the contact portion of the bag body. It is preferably arranged in the corresponding contact area. More preferably, the strain sensor element is a third strain sensor element that is disposed substantially parallel to the axial direction of the contact portion in the contact region.
  • the contact portion has a rod shape
  • the mounting member is an elastic fitting member that can form the contact portion of the contact
  • the strain sensor element is disposed on a surface of the fitting member. It is preferable to be provided. More preferably, the strain sensor element is a third strain sensor element that is disposed substantially parallel to the axial direction of the contact portion on the surface of the fitting member.
  • the tactile sensor 1 of FIG. 1 detects the contact state of a fingertip.
  • the tactile sensor 1 includes at least a stretchable bag 2 that covers the fingertips, and a plurality of strip-shaped first strain sensors that are disposed on the ventral side of the fingertip region of the bag 2 and can be stretched in the length direction. Elements 3a and 3b are provided.
  • the tactile sensor 1 has a plurality of lead wires (not shown) connected to the ends of the plurality of first strain sensor elements 3a and 3b and outputting electric signals to the outside.
  • the plurality of lead wires are electrically connected to a detection circuit (not shown) at the end opposite to the side connected to the ends of the first strain sensor elements 3a and 3b.
  • the “fingertip” is an example of a contact portion of the contact. This fingertip may be, for example, a human fingertip or a robot fingertip. Therefore, “finger” is an example of a contact.
  • the “bag” is an example of a mounting member that is a medium for mounting the strain sensor element on the contact.
  • the “fingertip region” refers to a region corresponding to the tip side of the first joint of the fingertip when the bag 2 is attached to, for example, a finger.
  • the tactile sensor 1 is mounted on a finger of a person or a robot, for example, and is configured to detect the movement of this fingertip.
  • the tactile sensor 1 is configured in a glove shape and includes a plurality of first strain sensor elements 3a and 3b on the ventral side of the fingertip region of the first to fifth fingers. 1 illustrates the case where the touch sensor 1 is a right hand glove, the touch sensor 1 may be a left hand glove. Further, the tactile sensor 1 is more preferably a set for the right hand and the left hand so that the contact state of the fingertips of both hands can be detected.
  • the bag body 2 has five finger portions that individually accommodate the wearer's five fingers.
  • the bag body 2 is provided with a plurality of first strain sensors 3a and 3b at each finger portion.
  • the material of the bag body 2 is not particularly limited as long as it can be expanded and contracted in accordance with the movement of the wearer's fingertip, and examples thereof include knit, woven fabric, non-woven fabric, rubber, leather, etc. Preferably used.
  • the bag body 2 is formed, for example, by stitching together a ventral fabric covering the palm and the ventral portion of five fingers and a dorsal fabric covering the back of the hand and the dorsal portion of the five fingers.
  • the lower limit of the 10% elongation load per 1 cm width of the fabric forming the bag 2 is preferably 0.01 N / cm, more preferably 0.02 N / cm, and even more preferably 0.03 N / cm.
  • the upper limit of the 10% elongation load per 1 cm width of the fabric is preferably 0.5 N / cm, more preferably 0.25 N / cm, and even more preferably 0.1 N / cm. If the 10% elongation load per 1 cm width of the fabric is smaller than the lower limit, the adhesion of the tactile sensor 1 to the wearer's hand is insufficient, and the positions of the plurality of first strain sensor elements 3a and 3b are shifted. The detection accuracy may be insufficient.
  • the “10% elongation load” means a load (tension) required to stretch the measurement object to 1.1 times the length.
  • the plurality of first strain sensor elements 3a and 3b can increase or decrease the length of the portion where the first strain sensor elements 3a and 3b are disposed in the bag body 2 by measuring the resistance values at both ends using the detection circuit described above. It is configured to be detectable.
  • the plurality of first sensor elements 3a and 3b may be disposed on the inner surface of the bag body 2, but are disposed on the outer surface of the bag body 2 constituting a contact surface with another object from the viewpoint of improving detection accuracy. Is preferred.
  • the first strain sensor elements 3a and 3b may be any element that has stretchability and whose electrical characteristics change according to the expansion and contraction. However, a resistance element whose electrical resistance changes due to the expansion and contraction is preferably used.
  • first strain sensor elements 3a and 3b strain sensor elements using carbon nanotubes (hereinafter sometimes referred to as “CNT”) are particularly preferably used.
  • the plurality of first strain sensor elements 3a and 3b are bonded to the bag body 2 with, for example, an adhesive.
  • the adhesive include an epoxy adhesive and a thermoplastic adhesive.
  • an elastic adhesive may be used when it is desired to suppress the expansion and contraction of the bag body 2 and the first strain sensor elements 3a and 3b as much as possible.
  • the elastic adhesive include a moisture curable polyurethane adhesive.
  • the elastic modulus of the elastic adhesive after curing is preferably 1 MPa or more and 10 MPa or less.
  • Specific shapes of the first strain sensor elements 3a and 3b include, for example, a sheet shape, a thread shape, and the like, but a thread shape that is excellent in stretchability and easy to follow the movement of the fingers and hardly causes discomfort to the wearer is preferable. . That is, the first strain sensor elements 3a and 3b are preferably CNT yarns. When the first strain sensor elements 3a and 3b are thread-like, for example, when the wearer is a person, the natural movement of the wearer can be detected more accurately.
  • the first strain sensor elements 3a and 3b are CNT yarns
  • the first strain sensor elements 3a and 3b can be formed from a CNT bundle.
  • This CNT bundle is a fiber bundle in which a plurality of CNTs (single fibers) are roughly oriented in the longitudinal direction of the CNT yarn.
  • the CNT bundle may include an insulating fiber (insulating fiber) in order to adjust electric resistance.
  • the synthetic resin layer may be coat
  • the CNT yarn has conductivity by forming a current path by contacting and electrically connecting a plurality of CNTs aligned in the longitudinal direction while overlapping each other.
  • the CNT yarn exhibits a certain amount of electrical resistance, particularly due to the limited contact area between the CNTs.
  • the lower limit of the average diameter of the CNT yarn is preferably 0.5 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m.
  • the upper limit of the average diameter of the CNT yarn is preferably 5 mm, and more preferably 1 mm. If the average diameter is smaller than the lower limit, the initial resistance value of the first strain sensor elements 3a and 3b increases due to an increase in the electrical resistance of the CNT yarn, which may result in insufficient detection accuracy. On the contrary, if the average diameter exceeds the upper limit, it may be difficult to form the CNT yarn, or the CNT at the center of the CNT yarn may move irregularly and the detection accuracy may be insufficient. .
  • the “average diameter” means the average diameter when converted to a perfect circle.
  • ⁇ CNT> As the CNT, either single-wall single-wall nanotubes (SWNT) or multi-wall multi-wall nanotubes (MWNT) can be used. Among these, MWNT is preferable from the viewpoint of conductivity and heat capacity, and MWNT having a diameter of 1.5 nm to 100 nm is more preferable.
  • SWNT single-wall single-wall nanotubes
  • MWNT multi-wall multi-wall nanotubes
  • the CNT can be manufactured by a known method, for example, CVD method, arc method, laser ablation method, DIPS method, CoMoCAT method and the like. Especially, it is preferable to manufacture by the CVD method using iron as a catalyst and ethylene gas from the point which can obtain CNT (MWNT) of desired size efficiently.
  • a CNT crystal having a desired length can be obtained by growing an iron or nickel thin film serving as a catalyst on a substrate such as a quartz glass substrate or a silicon substrate with an oxide film, and growing vertically. .
  • the blending amount of the insulating fiber in the CNT bundle is determined according to the electrical resistance to be obtained.
  • the lower limit of the blending ratio of the insulating fibers in the CNT bundle is 0%.
  • the upper limit of the blending ratio of the insulating fibers is preferably 50% by volume. When the blending ratio of the insulating fibers exceeds the upper limit, the contact between the CNTs becomes uncertain, and the detection accuracy of the first strain sensor elements 3a and 3b may be insufficient.
  • any chemical fiber can be used as the insulating fiber. Stretchability is not essential for the insulating fiber, but the strength of the CNT yarn can be improved by using a stretchable insulating fiber.
  • stretchable fiber examples include spandex (stretchable urethane fiber).
  • the diameter of the insulating fiber can be in the same range as CNT, and is preferably substantially equal to CNT.
  • a catalyst layer is formed on a growth substrate, a plurality of CNTs oriented in a certain direction are grown by a CVD method, and natural yarn is spun.
  • a method of continuously pulling out a plurality of CNTs is mentioned.
  • the insulating fibers can be mixed by, for example, spraying insulating fibers on a growth substrate on which CNTs are formed. That is, by pulling out some CNTs on the growth substrate, other CNTs and insulating fibers can follow and be drawn in one direction, and a continuous CNT bundle can be drawn. A bundle of CNT bundles or a twisted bundle may be used as the CNT yarn.
  • the tactile sensor 1 has a pair of first strain sensor elements 3a and 3b in the fingertip region of each finger.
  • the pair of first strain sensor elements 3a and 3b are arranged linearly. All the portions of the pair of first strain sensor elements 3a and 3b are positioned on the ventral side of the finger.
  • the pair of first strain sensor elements 3 a and 3 b are distributed to the front end side region X and the rear end side region Y in the fingertip region of each finger.
  • the pair of first strain sensor elements 3a and 3b is distributed to two regions divided in the finger axis direction on the ventral side of the fingertip region.
  • the pair of first strain sensor elements 3a and 3b is distributed to two regions that are divided into two at the central position in the finger axis direction on the ventral side of the fingertip region.
  • the fingertip region comes into contact with other objects at the center of the ventral side.
  • the distal end side region X extends in the finger axis direction
  • the rear end side region Y contracts in the finger axis direction.
  • the distal end side region X and the rear end side region Y are often different in expansion and contraction.
  • the pair of first strain sensor elements 3a and 3b are distributed to the front end side region X and the rear end side region Y, so that the fingertip slides with respect to other objects (for example, the sliding direction and the sliding amount), in particular. It is easy to detect the degree of sliding in the finger axis direction.
  • the first strain sensor element 3a disposed in the front end region X and the first strain sensor element 3b disposed in the rear end region Y are disposed in the center of the fingertip region in the width direction.
  • the normal fingertip region is in contact with another object at the center of the ventral side. Since the pair of first strain sensor elements 3a and 3b are arranged in the center in the width direction of the fingertip region, the pair of first strain sensor elements 3a and 3b can be easily arranged symmetrically with respect to the finger contact position. Thereby, it is easy to detect the degree of sliding of the fingertip with respect to another object.
  • the distance between the center position in the finger axis direction of the fingertip region and the center of each of the pair of first strain sensor elements 3a and 3b is equal to each other.
  • the distance between the center position of the fingertip region in the finger axis direction and the center of the pair of first strain sensor elements 3a and 3b is equal to each other so that the pair of first strain sensor elements 3a and 3b is located with respect to the finger contact position. Therefore, it is easy to detect the sliding state of the fingertip with respect to another object.
  • the pair of first strain sensor elements 3a and 3b are preferably arranged so that all parts are included in the fingertip region so that the motion of the fingertip region can be accurately detected.
  • the first strain sensor element 3a disposed in the distal end side region X is disposed substantially parallel to the finger axis direction.
  • the said tactile sensor 1 is easy to detect the expansion-contraction state of the finger-axis direction of the front end side area
  • the first strain sensor elements 3a and 3b are configured to be able to detect increase / decrease in the length of the portion of the bag body 2 where the first strain sensor elements 3a and 3b are disposed due to the extension from the non-expanded state. Yes.
  • the first strain sensor elements 3a and 3b are disposed in the bag body 2 in a non-expanded state
  • the bag body 2 contracts more than the non-stretched state of the first strain sensors 3a and 3b
  • the contraction state is reduced. It is difficult to detect. Therefore, in the touch sensor 1, the first strain sensor element 3 a disposed in the distal end side region X may be disposed in the bag body 2 in a slightly expanded state. According to this configuration, when the bag body 2 contracts to the non-expanded state of the first strain sensor element 3a, the contraction can be detected by the first strain sensor element 3a.
  • the touch sensor 1 is easily disposed in the bag body 2 in a state where the first strain sensor element 3a is slightly stretched, so that it is easy to detect an operation in which a finger grips another object.
  • positioning in the bag body 2 in the state which extended the 1st strain sensor element 3a somewhat as a minimum of the expansion
  • the upper limit of the elongation rate is preferably 1.20, and more preferably 1.15. If the elongation rate is smaller than the lower limit, the shrinkage of the bag body 2 may not be sufficiently detected. On the contrary, if the elongation ratio exceeds the upper limit, the contraction stress of the first strain sensor element 3a becomes strong, and the bag body 2 may contract during non-operation.
  • the first strain sensor element 3b disposed in the rear end region Y is disposed substantially parallel to the finger axis direction.
  • the said tactile sensor 1 is easy to detect the expansion-contraction state of the finger end direction of the rear end side area
  • the pair of first strain sensor elements 3a and 3b are both disposed substantially parallel to the finger axis direction. Therefore, for example, when the fingertip region is slid in the finger axis direction in a state where the fingertip region is in contact with another object at the abdominal center, the tactile sensor 1 expands and contracts the pair of first strain sensor elements 3a and 3b.
  • the tactile sensor 1 is disposed in the bag body 2 in a state where the first strain sensor element 3b disposed in the rear end region Y is slightly extended as described above, so that the bag body 2 is You may comprise so that the contraction
  • the tactile sensor 1 is provided with a plurality of strip-shaped first strain sensor elements 3a and 3b that can be expanded and contracted in the length direction on the abdomen side of the fingertip region of the extendable bag 2 that covers the fingertip. Therefore, the first strain sensor elements 3a and 3b can detect the sliding direction and the sliding amount of the bag body 2 by detecting the elongation of the bag body 2 in the length direction. Therefore, the touch sensor 1 can detect the operation of the fingertip with a relatively simple configuration.
  • the tactile sensor 11 includes at least a stretchable bag 2 that covers the fingertip, and a plurality of strip-shaped first strain sensors that are disposed on the ventral side of the fingertip region of the bag 2 and can be stretched in the length direction. Elements 13a and 13b are provided.
  • the tactile sensor 11 has a plurality of lead wires (not shown) that are connected to the ends of the plurality of first strain sensor elements 13a and 13b and output an electrical signal to the outside.
  • the plurality of lead wires are electrically connected to a detection circuit (not shown) at the end opposite to the side connected to the ends of the first strain sensor elements 13a and 13b.
  • the tactile sensor 11 has the same configuration as the tactile sensor 1 of FIG. 1 except that the arrangement of the plurality of first strain sensor elements 13a and 13b is different. Therefore, only the arrangement of the plurality of first strain sensor elements 13a and 13b will be described below.
  • the tactile sensor 11 has three first strain sensor elements 13a and 13b in the fingertip region of each finger. Further, the three first strain sensor elements 13a and 13b are distributed to the front end side region X and the rear end side region Y in the fingertip region of each finger. In other words, the three first strain sensor elements 13a and 13b are distributed to two regions divided in the finger axis direction on the ventral side of the fingertip region. More specifically, one first strain sensor element 13a is disposed in a tip side region that is divided into two by the center in the finger axis direction on the ventral side of the fingertip region, and the two first strain sensor elements 13b are: It is arranged in the region on the rear end side that is divided into two.
  • the three first strain sensor elements 13a and 13b are arranged in a straight line. All of the three first strain sensor elements 13a and 13b are located on the ventral side of the finger.
  • the first strain sensor element 13a disposed in the distal end side region X is disposed in the distal end side region X in the same manner as the first strain sensor element 3a disposed in the distal end side region X in the tactile sensor 1 of FIG. Has been.
  • the pair of first strain sensor elements 13b disposed in the rear end region Y of the plurality of first strain sensor elements 13a and 13b is disposed on the left and right in the finger axis direction of the rear end region Y. .
  • the pair of first strain sensor elements 13b are disposed non-parallel to and symmetrical with the finger axis direction. In other words, the pair of first strain sensor elements 13b are disposed symmetrically on the left and right with respect to the center in the width direction of the rear end side region Y with respect to the center in the width direction.
  • the pair of first strain sensor elements 13b are disposed in a state of being inclined toward the center in the width direction toward the distal direction in the finger axis direction.
  • the lower limit of the average inclination angle of the pair of first strain sensor elements 13b with respect to the finger axis direction is preferably 30 °, and more preferably 45 °.
  • the upper limit of the average inclination angle is preferably 89 °, more preferably 80 °. If the average inclination angle is smaller than the lower limit, the pair of first strain sensor elements 13b may make it difficult to sufficiently detect expansion and contraction in the width direction of the fingertip region.
  • the average inclination angle exceeds the upper limit, it is difficult to sufficiently detect the expansion and contraction of the fingertip region in the finger axis direction by the pair of first strain sensor elements 13b.
  • the average inclination angle is most preferably 60 °.
  • the distance between the center position of the fingertip region and the centers of the three first strain sensor elements 13a and 13b is equal to each other.
  • the distance between the center position of the fingertip region and the centers of the three first strain sensor elements 13a and 13b is equal to each other. It is easy to detect the degree of sliding in all directions of the fingertip region with respect to the object. In particular, when the average inclination angle with respect to the finger axis direction of the pair of first strain sensor elements 13b disposed in the rear end side region Y is 60 °, the center position of the fingertip region and the three first strain sensor elements 13a.
  • the three first strain sensor elements 13a and 13b are preferably arranged so that all parts are included in the fingertip region so that the motion of the fingertip region can be accurately detected.
  • the tactile sensor 11 may be arranged in a state where the three first strain sensor elements 13 a and 13 b are slightly extended with respect to the bag body 2 so that the contraction of the bag body 2 can be easily detected.
  • first strain sensor elements 13a and 13b when the three first strain sensor elements 13a and 13b are disposed in the bag body 2 in a slightly expanded state, the first strain sensor elements 13a and 13b in the state of being disposed in the bag body 2 when not stretched.
  • the tactile sensor 11 includes a pair of first strain sensor elements 13b disposed in the rear end side region Y, which is disposed non-parallel to the finger axis direction. Expansion / contraction in the width direction of the fingertip region of the body 2 can be detected.
  • a pair of first strain sensor elements 13b are arranged on the left and right in the finger axis direction, and these first strain sensor elements 13b are arranged symmetrically with respect to the finger axis direction.
  • the touch sensor 11 can easily detect expansion and contraction in the width direction of the bag body 2 by the pair of first strain sensor elements 13b.
  • the tactile sensor 21 in FIG. 6 detects the contact state of the fingertip.
  • the tactile sensor 21 includes at least a stretchable bag 2 that covers the fingertips, and a plurality of strip-shaped first strain sensors that are disposed on the ventral side of the fingertip region of the bag 2 and can be stretched in the length direction. Elements 13a and 13b are provided.
  • the tactile sensor 21 includes a second strain sensor element 22 that is disposed at the first joint portion on the back side of the bag body 2 and can be expanded and contracted in the length direction.
  • the tactile sensor 21 is connected to the ends of the plurality of first strain sensor elements 13a and 13b and the second strain sensor element 22, and has a plurality of lead wires (not shown) for outputting electrical signals to the outside.
  • the plurality of lead wires are electrically connected to a detection circuit (not shown) at the end opposite to the side connected to the ends of the first strain sensor elements 13a and 13b and the second strain sensor element 22. Yes.
  • the bag body 2 and the pair of first strain sensor elements 13a and 13b in the touch sensor 21 have the same configuration as that of the touch sensor 11 of FIG. Therefore, only the second strain sensor element 22 will be described below.
  • the second strain sensor element 22 is formed in a strip shape.
  • the second strain sensor element 22 is linearly arranged to extend in the finger axis direction at a portion corresponding to the first joint on the back side of each finger. That is, the second strain sensor element 22 has a distal end disposed on the dorsal side of the distal phalanx and a proximal end disposed on the dorsal side of the middle phalanx.
  • the second strain sensor element 22 is preferably disposed at the center in the width direction in the portion corresponding to the first joint.
  • the second strain sensor element 22 is preferably formed by a strain sensor element using the above-described CNT, similarly to the plurality of first strain sensor elements 13a and 13b.
  • the specific shape of the second strain sensor element 22 includes a sheet shape, a thread shape, and the like, but a thread shape that is excellent in stretchability, easily follows the movement of fingers, and does not easily cause discomfort to the wearer is preferable.
  • the second strain sensor element 22 is bonded to the bag body 2 with the above-described adhesive, for example, like the plurality of first strain sensor elements 13a and 13b.
  • the tactile sensor 21 includes a second strain sensor element 22 that is disposed in the first joint portion on the back side of the bag body 2 and that can be expanded and contracted in the length direction. Therefore, when the first joint is bent, a plurality of second tactile sensors 21 are provided. It is possible to suppress erroneous determination as a sliding motion by the expansion and contraction of the 1 strain sensor elements 13a and 13b. That is, when the first joint is bent, for example, the first strain sensor element 13a disposed in the distal end side region X may expand. In this case, the tactile sensor 21 can determine that the first strain sensor element 13a is not stretched due to the slip, but is stretched due to the bending of the first joint, as the second strain sensor element 22 is stretched.
  • the tactile sensor 21 the bending of the first joint and the sliding with another object may occur at the same time. Even in this case, the pair of first sensors disposed in the rear end region Y is used. By taking into account the degree of expansion / contraction of the one strain sensor element 13b, it is possible to detect slippage with another object.
  • the tactile sensor 31 includes at least a stretchable bag 2 that covers the fingertip, and a plurality of strip-shaped first strain sensors that are disposed on the ventral side of the fingertip region of the bag 2 and can be stretched in the length direction. Elements 33a, 33b, and 33c are provided.
  • the tactile sensor 31 has a plurality of lead wires (not shown) that are connected to end portions of the plurality of first strain sensor elements 33a, 33b, and 33c and output an electrical signal to the outside.
  • the plurality of lead wires are electrically connected to a detection circuit (not shown) at the end opposite to the side connected to the ends of the first strain sensor elements 33a, 33b, 33c.
  • the tactile sensor 31 has the same configuration as the tactile sensor 1 of FIG. 1 except that the arrangement of the plurality of first strain sensor elements 33a, 33b, and 33c is different. Therefore, only the arrangement of the plurality of first strain sensor elements 33a, 33b, and 33c will be described below.
  • the tactile sensor 31 has four first strain sensor elements 33a, 33b, and 33c in the fingertip region of each finger.
  • the pair of first strain sensor elements 33a and 33b is distributed to the front end side region X and the rear end side region Y of the fingertip region.
  • the pair of first sensor elements 33a and 33b is distributed into a front end side region and a rear end side region which are divided into two by the center in the finger axis direction on the ventral side of the fingertip region.
  • the other pair of first strain sensor elements 33c among the four first strain sensor elements 33a, 33b, and 33c is disposed in a portion including the boundary between the front end side region X and the rear end side region Y.
  • the pair of first strain sensor elements 33c are disposed on the left and right in the finger axis direction (that is, on the left and right with respect to the center in the width direction of the fingertip region).
  • the pair of first strain sensor elements 33c are arranged non-parallel to and symmetrical with the finger axis direction.
  • the first strain sensor element 33a disposed in the distal end side region X is the first disposed in the distal end side region X of the tactile sensor 1 of FIG.
  • the strain sensor element 3a is disposed in the same manner.
  • the first strain sensor element 33b disposed in the rear end side region Y among the plurality of first strain sensor elements 33a, 33b, 33c is disposed in the rear end side region Y of the touch sensor 1 of FIG.
  • the first strain sensor element 3b is arranged in the same manner.
  • the pair of left and right first strain sensor elements 33c disposed in a portion including the boundary between the front end side region X and the rear end side region Y of the four first strain sensor elements 33a, 33b, and 33c is the width of the fingertip region. It is arranged in a straight line parallel to the direction. Moreover, it is preferable that the space
  • the four first strain sensor elements 33a, 33b, and 33c are preferably arranged so that all parts are included in the fingertip region so that the motion of the fingertip region can be accurately detected.
  • the four first strain sensor elements 33a, 33b, and 33c may be arranged in a slightly expanded state with respect to the bag body 2 so that the shrinkage of the bag body 2 can be easily detected.
  • the first strain sensor elements 33a, 33b, 33c are arranged in the bag body 2 in a slightly expanded state, the first strain sensor elements 33a, 33b in the state of being arranged in the bag body 2 when not stretched.
  • 33c may be the same as that of the first strain sensor elements 3a, 3b of the tactile sensor 1 of FIG.
  • the tactile sensor 31 includes a pair of first strain sensor elements 33a and 33b disposed in the front end side region X and the rear end side region Y, and a portion including the boundary between the front end side region X and the rear end side region Y. Since the pair of left and right first strain sensor elements 33c are disposed and the pair of left and right first strain sensor elements 33c are disposed non-parallel to the finger axis direction, the fingertip region is prevented from slipping in the left and right direction. Easy to detect. In particular, the tactile sensor 31 can detect the slip in the left and right direction of the fingertip region more accurately by arranging the pair of left and right first strain sensor elements 33c in parallel with the width direction of the fingertip region.
  • the four first strain sensor elements 33a, 33b, and 33c can be arranged at an angular interval of 90 ° with respect to the center position of the fingertip region, so It is possible to easily and reliably detect the degree of sliding.
  • the tactile sensor 41 in FIGS. 9 and 10 detects the contact state of the fingertip.
  • the tactile sensor 41 includes at least a stretchable bag 2 that covers the fingertip, and a plurality of strip-shaped first strain sensors that are disposed on the ventral side of the fingertip region of the bag 2 and can be stretched in the length direction. Elements 43a and 43b are provided.
  • the tactile sensor 41 has a plurality of lead wires (not shown) that are connected to the ends of the plurality of first strain sensor elements 43a and 43b and output an electrical signal to the outside.
  • the plurality of lead wires are electrically connected to a detection circuit (not shown) at the end opposite to the side connected to the ends of the first strain sensor elements 43a and 43b.
  • the tactile sensor 41 includes three first strain sensor elements 43a and 43b in the fingertip region of each finger.
  • One first strain sensor element 43a is disposed in the tip side region X of the fingertip region, and two first strain sensor elements 43b are disposed in the rear end side region Y of the fingertip region.
  • the tactile sensor 41 has the same configuration as the tactile sensor 11 of FIG. 4 except that the lengths of the plurality of first strain sensor elements 43a and 43b are different.
  • the first strain sensor element 43a disposed in the distal end side region X among the plurality of first strain sensor elements 43a and 43b has a distal end side end in the finger axis direction reaching the dorsal side of the finger. Specifically, one end of the first strain sensor element 43a reaches a portion overlapping the fingernail portion. In the first strain sensor element 43a, the length of the portion located on the belly side of the finger is longer than the length of the portion located on the back side of the finger. Moreover, you may make the length of the part located in the belly side of a finger, and the length of the part located in the back side of a finger of the 1st distortion sensor element 43a the same.
  • the length of the portion of the first strain sensor element 43a located on the belly side of the finger may be shorter than the length of the portion located on the back side of the finger. Since the first strain sensor element 43a is hooked on the tip of the claw portion, the first strain sensor element 43a is easily fixed at a portion in contact with the tip of the claw portion. Thereby, the expansion and contraction of the bag body 2 can be accurately detected.
  • the pair of first strain sensor elements 43b disposed in the rear end region Y of the plurality of first strain sensor elements 43a and 43b has the end on the rear end side in the finger axis direction reaching the dorsal side of the finger. Yes.
  • the length of the portion located on the ventral side of the finger is longer than the length of the portion located on the dorsal side of the finger.
  • the length of the portion of the first strain sensor element 43b located on the belly side of the finger may be the same as the length of the portion located on the back side of the finger.
  • the length of the portion located on the belly side of the finger may be shorter than the length of the portion located on the back side of the finger.
  • the tactile sensor 41 As described above, in the tactile sensor 41, one end of the plurality of first strain sensor elements 43a and 43b reaches the dorsal side of the finger. Even with this configuration, the tactile sensor 41 can detect the elongation of the bag body 2 in the length direction by the plurality of first strain sensor elements 43a and 43b, and thereby the sliding direction of the bag body 2 and The amount of slip can be detected.
  • the tactile sensor 51 in FIG. 11 detects the contact state of a contact that has a rod shape like a touch pen. This contact is hereinafter referred to as a contact pen 54.
  • the tactile sensor 51 includes a bag body 52 that covers at least the contact portion 55 that is the tip of the contact pen 54, and a plurality of third strain sensor elements 53 disposed in the contact area of the bag body 52.
  • the bag body 52 has a finger sack shape attached to the tip of the finger.
  • the bag body 52 can be expanded and contracted.
  • the material of the bag body 52 is the same as that of the bag body 2 described above.
  • the contact portion 55 of the contact pen 54 is a portion that is brought into contact with another object.
  • the tip of the contact portion 55 has a substantially hemispherical shape.
  • the tip of the contact portion 55 is not limited to a hemispherical shape, and may be a truncated cone shape or a cylindrical shape with a chamfered peripheral edge.
  • the contact part 55 may be comprised from hard materials, such as a metal and a synthetic resin, and may be comprised from the material which has elasticity, such as rubber
  • the “contact area” of the bag body 52 refers to an area corresponding to the contact portion 55 when the bag body 52 is attached to the tip of the contact pen 54 on the contact portion 55 side.
  • the contact pen 54 is used while being held by a human, a robot, or the like.
  • the shape of the contact pen 54 is not limited to a rod shape, and may be any shape that can be gripped.
  • the third strain sensor element 53 can expand and contract in the length direction and has a strip shape.
  • the tactile sensor 51 has a plurality of lead wires (not shown). This lead wire is connected to the ends of the plurality of third strain sensor elements 53 and outputs an electrical signal to the outside.
  • the plurality of lead wires are electrically connected to a detection circuit (not shown) at the end opposite to the side connected to the end of the third strain sensor element 53.
  • the actuator including the lead wire and the detection circuit may be housed inside the main body of the contact pen 54. Thereby, tactile sense can be fed back.
  • the tactile sensor 51 is the same as the tactile sensor 1 shown in FIG. 1 except that the contact and contact portion to be disposed, the shape of the bag body 52, and the arrangement of the plurality of third strain sensor elements 53 are different. It has the same configuration as. Therefore, the arrangement of the plurality of third strain sensor elements 53 will be described below.
  • all the third strain sensor elements 53 are arranged in the contact area of the bag body 52 so as to be parallel to the axial direction of the contact portion 55.
  • the tactile sensor 51 extends in a direction inclined with respect to the axial direction of the contact portion 55, for example, in the same manner as the tactile sensor shown in FIGS.
  • One strain sensor element may be included.
  • a plurality of third strain sensor elements 53 are arranged at equiangular intervals around the central axis of the contact portion 55.
  • the interval is 90 °.
  • the plurality of third strain sensor elements 53 may be arranged at unequal angular intervals around the central axis of the contact portion 55 according to the method of use, the purpose of use, and the like.
  • the tactile sensor 51 has no distinction between the ventral side and the back side. However, it is not limited to such a configuration.
  • the contact area may be divided, for example, every 180 ° in the circumferential direction, and one may be set as the ventral side and the other as the back side.
  • a strain sensor element may be provided on at least one of the ventral side and the dorsal side depending on the method of use, purpose of use, and the like.
  • the contact pen 54 is preferably provided with marks indicating the ventral side and the back side.
  • the tactile sensor 51 is not divided into a front end side region X and a rear end side region Y.
  • the contact area may be divided into a front end side area X and a rear end side area Y.
  • a first strain sensor element may be provided in each of the front end side region X and the rear end side region Y.
  • a second strain sensor element may be provided.
  • a mark indicating the boundary between the front end side region X and the rear end side region Y is attached to the bag body 52. According to the tactile sensor 51, it is possible to detect the writing pressure of the contact pen 54, the slip condition, and the like.
  • a bag body 52 is used as a mounting member to which the third strain sensor element 53 is disposed.
  • the attachment member for the touch sensor of the contact pen is not limited to the bag body, and an elastic fitting member may be used.
  • the outer shape of the fitting member is substantially the same as the outer shape of the contact portion 55 shown in FIG. That is, this fitting member made of rubber or the like can be used as it is as an fitting member having both functions of the contact portion and the bag.
  • the bag body 52 does not need to be fitted to the contact portion (fitting member).
  • All the third strain sensor elements 53 are disposed on the outer surface of the fitting member.
  • the arrangement on the bag body 52 described above can be employed as it is.
  • the appearance of this tactile sensor can be the same shape as the tactile sensor 51 shown in FIG.
  • the bag body only needs to be configured to be able to cover the contact portion of the contactor, and may be a finger sack shape that is attached to the tip of one finger or a stick in addition to the above-described glove shape. . “Coverable” is not particularly limited to covering the contact portion in a sealed state. An opening may be formed at the tip of the bag. Further, even when the bag body is a glove shape, a plurality of first strain sensor elements may not be disposed on the ventral side of all fingertip regions from the first finger to the fifth finger. A plurality of first strain sensor elements may be disposed only in the fingertip region of the finger.
  • the specific arrangement location is not limited to the aspect of each embodiment described above.
  • a plurality of first strain sensor elements may be arranged in the above-described distal end side region.
  • the first strain sensor element disposed in the distal end side region does not necessarily have to be disposed substantially parallel to the finger axis direction.
  • the plurality of first strain sensor elements do not necessarily have to be distributed to the aforementioned front end side region and rear end side region. Further, when one or more first strain sensor elements are disposed in the rear end side region, the disposition direction of the first strain sensor elements disposed in the rear end side region is the aspect of each embodiment described above. It is not limited to.
  • the tactile sensor of the present invention can detect the movements of various contacts with a relatively simple configuration.
  • the movement analysis of a human finger the movement analysis of a contact such as a touch pen is performed. Suitable for control of robot fingers.

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Abstract

本発明は、比較的簡易な構成で指先等の接触子の動作を検出することができる触覚センサーを提供する。本発明の触覚センサーは、指先等の接触子の接触状態を検出する触覚センサーであって、少なくとも前記指先を被覆する伸縮可能な袋体と、前記袋体の指先領域の腹側に配設され、長さ方向に伸縮可能なストリップ状の複数の第１歪みセンサー素子とを備えることを特徴とする。前記複数の第１歪みセンサー素子が、前記指先領域のうち先端側領域と後端側領域とに分配されているとよい。前記複数の第１歪みセンサー素子のうち先端側領域の少なくとも１の第１歪みセンサー素子が、指軸方向と略平行に配設されているとよい。

Description

触覚センサー
　本発明は、触覚センサーに関する。
　近年、手指の皮膚感覚を検出可能な触覚センサーについての研究が行われている。この触覚センサーは、例えば人の手指に装着して用いられ、他物体との接触、滑りや、他物体の把持、投てき等の動作解析に利用される。また、この触覚センサーは、ロボットの手指に装着され、ロボットの動作の制御や、遠隔操作に用いられる場合もある。
　この触覚センサーとしては、圧力を検出可能な複数の圧力センサー素子を用いたものが公知である（特開２０１４－１４５７１７号公報参照）。
特開２０１４－１４５７１７号公報
　前記公報に記載の触覚センサシステムは、複数の触覚センサ（圧力センサー素子）と、１又は複数の姿勢センサ（加速度センサー素子）とを備える。この触覚センサシステムは、隣り合う複数の触覚センサを１つのクラスタとして認識し、このクラスタ内の触覚センサが検出した力の合力を算出可能に設けられている。この触覚センサシステムは、時刻Ｔ１におけるクラスタ内の圧力分布と、時刻Ｔ２におけるクラスタ内の圧力分布とを比較することでＴ１からＴ２の時間における対象物の移動距離を算出可能に構成されている。また、この触覚センサシステムは、前記複数の触覚センサによって算出された対象物の移動距離と、姿勢センサによって検出された移動距離とに基づいて動作の軌跡を推定可能に構成されている。
　しかしながら、前記公報に記載の触覚センサシステムのように触覚センサが検出する圧力変化によって指先の動作を検出する場合、多数の触覚センサを狭ピッチで配設する必要がある。また、この触覚センサシステムは、動作の軌跡を推定するために複数の触覚センサに加え、１又は複数の姿勢センサを設けることが必要とされる。そのため、この触覚センサシステムは、ハードのコストが高くなると共に、データ処理のための負荷が大きくなる。
　本発明はこのような事情に基づいてなされたものである。本発明の課題は、触覚センサーを提供することにある。
　前記課題を解決するためになされた本発明の一例は、接触子の接触部の接触状態を検出する触覚センサーであって、前記接触子の少なくとも前記接触部に配設される装着部材と、前記装着部材に配設される、長さ方向に伸縮可能なストリップ状の複数の歪みセンサー素子とを備える触覚センサーである。
本発明の第一実施形態に係る触覚センサーを示す模式的平面図である。 図１の触覚センサーを手指に装着した状態を示す模式的部分斜視図である。 図１の触覚センサーを手指に装着した状態を示す模式的部分側面図である。 図１の触覚センサーと異なる形態に係る触覚センサーを手指に装着した状態を示す模式的部分斜視図である。 図４の触覚センサーを手指に装着した状態を示す模式的部分側面図である。 図１及び図４の触覚センサーと異なる形態に係る触覚センサーを手指に装着した状態を示す模式的部分側面図である。 図１、図４及び図６の触覚センサーと異なる形態に係る触覚センサーを手指に装着した状態を示す模式的部分斜視図である。 図７の触覚センサーを手指に装着した状態を示す模式的部分側面図である。 図１、図４、図６及び図７の触覚センサーとは異なる形態に係る触覚センサーを手指に装着した状態を示す模式的部分斜視図である。 図９の触覚センサーを手指に装着した状態を示す模式的部分側面図である。 図１、図４、図６、図７及び図９の触覚センサーとは異なる形態に係る触覚センサーを示す模式的側面図である。
　以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
　本発明の一態様に係る触覚センサーは、接触子の接触部の接触状態を検出する触覚センサーであって、前記接触子の少なくとも前記接触部に配設される装着部材と、前記装着部材に配設される、長さ方向に伸縮可能なストリップ状の複数の歪みセンサー素子とを備えている。
　この触覚センサーでは、複数の歪みセンサー素子のそれぞれが長さ方向における装着部材の伸びを検出することで、装着部材の変位方向及び変位量を検出することができる。従って、本発明に係る触覚センサーは、比較的簡易な構成で接触子の動作を検出することができる。なお、「接触部」とは、他物体への接触が想定される部分であり、「ストリップ状」とは、細長い形状をいう。
　前記接触子が、人の指及びロボットの指の少なくとも一方の指であり、前記接触部が、この指の指先に相当し、前記装着部材が、前記指の少なくとも指先を被覆する伸縮可能な袋体であり、前記歪みセンサー素子が、前記袋体の指先領域の腹側に配設される第１歪みセンサー素子であるのが好ましい。この触覚センサーは、比較的簡易な構成で指先の動作を検出することができる。
　前記複数の第１歪みセンサー素子が、前記指先領域のうち先端側領域と後端側領域とに分配されているのが好ましい。
　前記複数の第１歪みセンサー素子のうち先端側領域の少なくとも１の第１歪みセンサー素子が、指軸方向と略平行に配設されているのが好ましい。「指軸方向」とは、袋体における指部の中心軸方向を意味する。「指軸方向と略平行」とは、平面視において指軸方向とのなす角度が０°±１５°の範囲内であることをいい、好ましくは０°±５°の範囲内であることをいう。
　前記複数の第１歪みセンサー素子のうち後端側領域の少なくとも１の第１歪みセンサー素子が指軸方向と略平行に配設されているか、又は後端側領域の指軸方向左右の一対の第１歪みセンサー素子が指軸方向と非平行かつ対称に配設されているのが好ましい。「指軸方向と非平行」とは、平面視において指軸方向とのなす角度が±１５°超であることをいう。
　前記袋体の背側の第１関節部分に配設され、長さ方向に伸縮可能な第２歪みセンサー素子をさらに備えるのが好ましい。ここで、「第１関節」とは、第１指（親指）については指節間関節のことをいい、第２指（人差し指）～第５指（小指）については遠位指節間関節のことをいう。
　前記接触部が、棒状を呈しており、前記装着部材が、前記接触子の少なくとも接触部を被覆する伸縮可能な袋体であり、前記歪みセンサー素子が、前記袋体のうちの前記接触部に対応する接触領域に配設されているのが好ましい。前記歪みセンサー素子が、前記接触領域において、前記接触部の軸方向に略平行に配設されている第３歪みセンサー素子であるのがさらに好ましい。
　前記接触部が、棒状を呈しており、前記装着部材が、前記接触子の接触部を構成しうる弾力性を有する嵌着部材であり、前記歪みセンサー素子が、前記嵌着部材の表面に配設されているのが好ましい。前記歪みセンサー素子が、前記嵌着部材の表面において、前記接触部の軸方向に略平行に配設されている第３歪みセンサー素子であるのがさらに好ましい。
［第一実施形態］
＜触覚センサー＞
　図１の触覚センサー１は、指先の接触状態を検出する。当該触覚センサー１は、少なくとも前記指先を被覆する伸縮可能な袋体２と、袋体２の指先領域の腹側に配設され、長さ方向に伸縮可能なストリップ状の複数の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂとを備える。また、当該触覚センサー１は、複数の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂの端部に接続され、外部に電気信号を出力する複数のリード線（不図示）を有する。前記複数のリード線は、第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂの端部と接続される側と反対側の端部が検出回路（不図示）に電気的に接続されている。なお、上記「指先」は、接触子の接触部の一例である。この指先は、例えば、人間の指先であってもよく、ロボットの指先であっても良い。したがって、「指」は接触子の一例であるといえる。また、上記「袋体」とは、歪みセンサー素子を接触子に装着するための媒体たる装着部材の一例である。「指先領域」とは、前記袋体２が例えば指に被着された際に、この指先の第１関節よりも先端側に対応する領域をいう。
　当該触覚センサー１は、例えば人やロボットの手指に装着され、この指先の動作を検出可能に構成されている。当該触覚センサー１は手袋状に構成されており、第１指から第５指の指先領域の腹側にそれぞれ複数の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂを備える。なお、図１では当該触覚センサー１が右手用手袋である場合を例示しているが、当該触覚センサー１は左手用手袋であってもよい。さらに、当該触覚センサー１は、両手の指先の接触状態を検出できるよう、右手用及び左手用のセットであることがより好ましい。
（袋体）
　袋体２は、着用者の５本の指を個別に収容する５つの指部を有する。袋体２は、各指部に複数の第１歪みセンサー３ａ，３ｂが配設されている。袋体２の材質としては、着用者の指先の動作に合わせて伸縮可能である限り特に限定されるものではなく、例えばニット、織物、不織布、ゴム、皮革等が挙げられるが、中でもニットが特に好適に用いられる。袋体２は、例えば掌及び５本の指の腹側部分を覆う腹側生地と、手の甲及び５本の指の背側部分を覆う背側生地とを縫い合わせて形成される。
　袋体２を形成する生地の幅１ｃｍあたりの１０％伸び荷重の下限としては、０．０１Ｎ／ｃｍが好ましく、０．０２Ｎ／ｃｍがより好ましく、０．０３Ｎ／ｃｍがさらに好ましい。一方、前記生地の幅１ｃｍあたりの１０％伸び荷重の上限としては、０．５Ｎ／ｃｍが好ましく、０．２５Ｎ／ｃｍがより好ましく、０．１Ｎ／ｃｍがさらに好ましい。前記生地の幅１ｃｍあたりの１０％伸び荷重が前記下限より小さいと、当該触覚センサー１の着用者の手に対する密着性が不足し、複数の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂの位置がずれることにより検出精度が不十分となるおそれがある。逆に、前記生地の幅１ｃｍあたりの１０％伸び荷重が前記上限を超えると、複数の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂが指の曲げ伸ばしに対する抵抗力を生じることにより当該触覚センサー１の着用者に違和感を与えるおそれがある。なお、「１０％伸び荷重」とは、測定対象物を１．１倍の長さに延伸するために必要とされる荷重（張力）を意味する。
（第１歪みセンサー素子）
　複数の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂは、両端側の抵抗値を前述の検出回路によって測定することで、袋体２における第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂの配設部分の長さの増減を検出可能に構成されている。複数の第１センサー素子３ａ，３ｂは、袋体２の内面に配設されてもよいが、検出精度を高める点からは他物体との接触面を構成する袋体２の外面に配設される方が好ましい。第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂは、伸縮性を有し、伸縮に応じて電気的特性が変化するものであればよいが、伸縮により電気抵抗が変化する抵抗素子が好適に用いられる。中でも、第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂとしては、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ということがある）を用いた歪みセンサー素子が特に好適に用いられる。複数の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂは、例えば接着剤によって袋体２に接着されている。前記接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤、熱可塑性接着剤等が挙げられる。また、前記接着剤としては、袋体２及び第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂの伸縮を阻害することを極力抑えたい場合には弾性接着剤を用いることも可能である。この弾性接着剤としては、例えば湿気硬化型ポリウレタン接着剤が挙げられる。また、この弾性接着剤の硬化後の弾性率としては、１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下が好ましい。
　第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂの具体的形状としては、例えばシート状、糸状等が挙げられるが、伸縮性に優れ、手指の動作に追随しやすいと共に、着用者に違和感を生じ難い糸状が好ましい。つまり、第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂとしては、ＣＮＴ糸が好ましい。第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂが糸状であることによって、例えば着用者が人である場合に、この着用者の自然な動作をより正確に検出することができる。
　第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂがＣＮＴ糸である場合、この第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂはＣＮＴ束から形成することができる。このＣＮＴ束は、複数のＣＮＴ（単繊維）をＣＮＴ糸の長手方向に概略配向した繊維束である。ＣＮＴ束は、電気抵抗を調整するために、絶縁性を有する繊維（絶縁性繊維）を含んでもよい。さらに、このＣＮＴ束の外周面には合成樹脂層が被覆されていてもよい。
　前記ＣＮＴ糸は、長手方向に引き揃えられた複数のＣＮＴが互いにオーバーラップしながら接触し、電気的に接続されることによって電流パスを形成することで導電性を有する。前記ＣＮＴ糸は、特にＣＮＴ間の接触面積が限られることによってある程度の電気抵抗を示す。そして、前記ＣＮＴ糸が長手方向に伸縮すると、ＣＮＴ同士の接触具合に変化が起こり、前記ＣＮＴ糸の抵抗値に変化を生じる。
　前記ＣＮＴ糸の平均径の下限としては、０．５μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、前記ＣＮＴ糸の平均径の上限としては、５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。前記平均径が前記下限より小さいと、前記ＣＮＴ糸の電気抵抗が大きくなることで第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂの電気抵抗の初期値が大きくなり、検出精度が不十分となるおそれがある。逆に、前記平均径が前記上限を超えると、前記ＣＮＴ糸の成形が困難になるおそれや、前記ＣＮＴ糸の中心部のＣＮＴが不規則に移動して検出精度が不十分となるおそれがある。なお、「平均径」とは、真円に換算した場合の平均径を意味する。
〈ＣＮＴ〉
　前記ＣＮＴとしては、単層のシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）や、多層のマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）のいずれも用いることができる。中でも、導電性及び熱容量等の点から、ＭＷＮＴが好ましく、直径１．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＭＷＮＴがさらに好ましい。
　前記ＣＮＴは、公知の方法で製造することができ、例えばＣＶＤ法、アーク法、レーザーアブレーション法、ＤＩＰＳ法、ＣｏＭｏＣＡＴ法等により製造することができる。中でも、所望するサイズのＣＮＴ（ＭＷＮＴ）を効率的に得ることができる点から、鉄を触媒とし、エチレンガスを用いたＣＶＤ法により製造することが好ましい。この場合、石英ガラス基板や酸化膜付きシリコン基板等の基板に、触媒となる鉄又はニッケル薄膜を成膜した上に、垂直配向して成長した所望の長さのＣＮＴの結晶を得ることができる。
〈絶縁性繊維〉
　前記ＣＮＴ束における前記絶縁性繊維の配合量は、得ようとする電気抵抗に応じて定められる。前記ＣＮＴ束中の絶縁性繊維の配合率の下限としては、０％である。一方、前記絶縁性繊維の配合率の上限としては、５０体積％が好ましい。前記絶縁性繊維の配合率が前記上限を超えると、ＣＮＴ間の接触が不確実となり、第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂの検出精度が不十分となるおそれがある。
　前記絶縁性繊維としては、任意の化学繊維を使用することができる。前記絶縁性繊維に伸縮性は必須とされないが、伸縮性を有する絶縁性繊維を使用することで、前記ＣＮＴ糸の強度を向上することができる。前記絶縁性繊維として使用できる伸縮性を有する繊維としては、例えばスパンデックス（伸縮性ウレタン繊維）等が挙げられる。
　また、前記絶縁性繊維の直径としては、ＣＮＴと同様の範囲とすることができ、ＣＮＴと略等しいことが好ましい。
　ＣＮＴによってＣＮＴ束ひいてはＣＮＴ糸を形成する方法としては、成長用基板上に触媒層を形成し、ＣＶＤ法により一定の方向に配向した複数のＣＮＴを成長させ、天然糸を紡ぐのと同様に、複数のＣＮＴを連続して引き出す方法が挙げられる。前記絶縁性繊維の混糸は、例えばＣＮＴが形成された成長用基板上に絶縁性繊維を散布することによって可能である。つまり、成長用基板上の一部のＣＮＴを引き出すことで、他のＣＮＴ及び絶縁性繊維が追従して一方向に引き揃えられて連続するＣＮＴ束を引き出すことができる。このＣＮＴ束を複数束ねたものや撚り合わせたものを前記ＣＮＴ糸として使用してもよい。
　当該触覚センサー１は、各指における指先領域に、一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂを有する。一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂは、それぞれ直線状に配設されている。一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂは、それぞれ全部分が指の腹側に位置している。また、図２及び図３に示すように、一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂは、各指における指先領域のうち先端側領域Ｘと後端側領域Ｙとに分配されている。換言すると、一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂは、指先領域の腹側において指軸方向に区分される２つの領域に分配されている。より詳細には、一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂは、指先領域の腹側において指軸方向の中央位置で２分割されてなる２つの領域に分配されている。通常、指先領域は、腹側の中心部で他物体と接触する。この接触状態で、例えば指先領域を先端側に滑らせた場合、先端側領域Ｘは指軸方向に伸長する一方、後端側領域Ｙは指軸方向に収縮する。このように、指先領域を他物体に対して滑らせた場合、先端側領域Ｘと後端側領域Ｙとでは伸縮具合が相違することが多い。そのため、一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂが、先端側領域Ｘと後端側領域Ｙとに分配されていることで、他物体に対する指先の滑り具合（例えば滑り方向や滑り量）、特に指軸方向の滑り具合を検出しやすい。
　先端側領域Ｘに配設される第１歪みセンサー素子３ａ及び後端側領域Ｙに配設される第１歪みセンサー素子３ｂは、指先領域の幅方向中央に配設されていることが好ましい。前述のように、通常指先領域は腹側の中心部で他物体と接触する。一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂが指先領域の幅方向中央に配設されていることで、一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂを指の接触位置に対して対称に配しやすい。これにより他物体に対する指先の滑り具合を検出しやすい。
　指先領域の指軸方向中央位置と一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂそれぞれの中心との間隔は互いに等しいことが好ましい。このように、指先領域の指軸方向中央位置と一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂの中心との間隔が等しいことで、一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂを指の接触位置に対して対称に配しやすく、これにより他物体に対する指先の滑り具合を検出しやすい。なお、一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂは、指先領域の動作を的確に検出できるよう、全部分が前記指先領域に含まれるよう配設されることが好ましい。
　複数の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂのうちの先端側領域Ｘに配設される第１歪みセンサー素子３ａは、指軸方向と略平行に配設されている。これにより、当該触覚センサー１は、この第１歪みセンサー素子３ａによって、先端側領域Ｘの指軸方向の伸縮具合を検出しやすい。なお、第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂは、非伸長状態からの伸長具合によって袋体２における第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂが配設される部分の長さの増減を検出可能に構成されている。このため、第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂを非伸長状態で袋体２に配設すると、袋体２が第１歪みセンサ３ａ，３ｂの非伸長状態よりも収縮した場合に、この収縮具合を検出し難い。そのため、当該触覚センサー１にあっては、先端側領域Ｘに配設される第１歪みセンサー素子３ａを多少伸長させた状態で袋体２に配設してもよい。かかる構成によると、袋体２が第１歪みセンサー素子３ａの非伸長状態まで収縮した場合にこの収縮を第１歪みセンサー素子３ａによって検出することができる。当該触覚センサー１は、例えばこの第１歪みセンサー素子３ａを多少伸長させた状態で袋体２に配設することで、手指が他物体を把持する動作を検出しやすい。また、第１歪みセンサー素子３ａを多少伸長させた状態で袋体２に配設する場合、非伸縮時の袋体２に配設された状態における第１歪みセンサー素子３ａの伸長率の下限としては、１．０５が好ましく、１．１０がより好ましい。一方、前記伸長率の上限としては、１．２０が好ましく、１．１５がより好ましい。前記伸長率が前記下限より小さいと、袋体２の収縮を十分に検出することができないおそれがある。逆に、前記伸長率が前記上限を超えると、第１歪みセンサー素子３ａの収縮応力が強くなり、非動作時に袋体２が収縮するおそれがある。
　複数の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂのうちの後端側領域Ｙに配設される第１歪みセンサー素子３ｂは、指軸方向と略平行に配設されている。これにより、当該触覚センサー１は、この第１歪みセンサー素子３ｂによって、後端側領域Ｙの指軸方向の伸縮具合を検出しやすい。また特に、本実施形態においては、一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂが共に指軸方向と略平行に配設されている。そのため、当該触覚センサー１は、例えば指先領域が他物体と腹側の中心部で接触した状態でこの指先領域を指軸方向に滑らせた場合、一対の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂの伸縮が逆になるので、他物体に対する指軸方向の滑り具合を容易かつ確実に検出することができる。なお、当該触覚センサー１は、前述のように後端側領域Ｙに配設される第１歪みセンサー素子３ｂを多少伸長させた状態で袋体２に配設することで、袋体２が第１歪みセンサー素子３ｂの非伸長状態まで収縮した場合の収縮を検出できるよう構成してもよい。また、この第１歪みセンサー素子３ｂを多少伸長させた状態で袋体２に配設する場合、非伸縮時の袋体２に配設された状態における第１歪みセンサー素子３ｂの伸長率としては、先端側領域Ｘに配設される第１歪みセンサー素子３ａと同様とすることができる。
＜利点＞
　当該触覚センサー１は、指先を被覆する伸縮可能な袋体２の指先領域の腹側に、長さ方向に伸縮可能なストリップ状の複数の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂが配設されているので、これらの第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂがそれぞれ長さ方向における袋体２の伸びを検出することで袋体２の滑り方向及び滑り量を検出することができる。従って、当該触覚センサー１は、比較的簡易な構成で指先の動作を検出することができる。
［第二実施形態］
＜触覚センサー＞
　図４及び図５の触覚センサー１１は指先の接触状態を検出する。当該触覚センサー１１は、少なくとも前記指先を被覆する伸縮可能な袋体２と、袋体２の指先領域の腹側に配設され、長さ方向に伸縮可能なストリップ状の複数の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂとを備える。また、当該触覚センサー１１は、複数の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂの端部に接続され、外部に電気信号を出力する複数のリード線（不図示）を有する。前記複数のリード線は、第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂの端部と接続される側と反対側の端部が検出回路（不図示）に電気的に接続されている。当該触覚センサー１１は、複数の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂの配置が異なる以外は、図１の触覚センサー１と同様の構成を有する。そのため、以下では複数の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂの配置についてのみ説明する。
　当該触覚センサー１１は、各指における指先領域に、３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂを有する。また、３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂは、各指における指先領域のうち先端側領域Ｘと後端側領域Ｙとに分配されている。換言すると、３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂは、指先領域の腹側において指軸方向に区分される２つの領域に分配されている。より詳細には、１つの第１歪みセンサー素子１３ａは、指先領域の腹側において指軸方向の中央によって２分割される先端側の領域に配設され、２つの第１歪みセンサー素子１３ｂは、前記２分割される後端側の領域に配設されている。３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂは、それぞれ直線状に配設されている。３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂは、それぞれ全部分が指の腹側に位置している。先端側領域Ｘに配設される第１歪みセンサー素子１３ａは、図１の触覚センサー１において先端側領域Ｘに配設される第１歪みセンサー素子３ａと同様の態様で先端側領域Ｘに配置されている。
　複数の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂのうちの後端側領域Ｙに配設される一対の第１歪みセンサー素子１３ｂは、後端側領域Ｙの指軸方向の左右に配設されている。一対の第１歪みセンサー素子１３ｂは、指軸方向と非平行かつ対称に配設されている。つまり、一対の第１歪みセンサー素子１３ｂは、後端側領域Ｙの幅方向中央を基準とした左右に、この幅方向中央を基準として対称に配設されている。
　一対の第１歪みセンサー素子１３ｂは、指軸方向先端方向に向けて幅方向中央側に傾斜した状態で配設されている。指軸方向に対する一対の第１歪みセンサー素子１３ｂの平均傾斜角度の下限としては、３０°が好ましく、４５°がより好ましい。一方、前記平均傾斜角度の上限としては、８９°が好ましく、８０°がより好ましい。前記平均傾斜角度が前記下限より小さいと、一対の第１歪みセンサー素子１３ｂによって指先領域の幅方向の伸縮を十分に検出し難くなるおそれがある。逆に、前記平均傾斜角度が前記上限を超えると、一対の第１歪みセンサー素子１３ｂによって指先領域の指軸方向の伸縮を十分に検出し難くなるおそれがある。また特に、前記平均傾斜角度としては６０°が最も好ましい。
　指先領域の中心位置と３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂそれぞれの中心との間隔は互いに等しいことが好ましい。前述のように、通常指先領域は他物体と腹側の中心部で接触するので、指先領域の中心位置と３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂそれぞれの中心との間隔が互いに等しいことで、他物体に対する指先領域の全方位における滑り具合を検出しやすい。また特に、後端側領域Ｙに配設される一対の第１歪みセンサー素子１３ｂの指軸方向に対する平均傾斜角度が６０°である場合、指先領域の中心位置と３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂそれぞれの中心との間隔を互いに等しくすることで、前記中心位置を基準として３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂを１２０°の角度で均等に配設することができるので、他物体に対する指先領域の全方位における滑り具合を容易かつ確実に検出することができる。なお、３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂは、指先領域の動作を的確に検出できるよう、全部分が前記指先領域に含まれるよう配設されることが好ましい。また、当該触覚センサー１１は、袋体２の収縮を容易に検出できるよう、３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂを袋体２に対して多少伸長させた状態で配設してもよい。また、３つの第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂを多少伸長させた状態で袋体２に配設する場合、非伸縮時の袋体２に配設された状態における第１歪みセンサー素子１３ａ、１３ｂの伸長率としては、図１の触覚センサー１の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂと同様とすることができる。
＜利点＞
　当該触覚センサー１１は、後端側領域Ｙに配設される一対の第１歪みセンサー素子１３ｂが指軸方向と非平行に配設されているので、これら一対の第１歪みセンサー素子１３ｂによって袋体２の指先領域の幅方向の伸縮を検出することができる。特に当該触覚センサー１１は、一対の第１歪みセンサー素子１３ｂが指軸方向の左右に配設されており、これらの第１歪みセンサー素子１３ｂが指軸方向に対して対称に配設されているので、指先領域の腹側の中心部で他物体と接触した状態で指先を指軸方向と非平行に滑らせた場合に、一対の第１歪みセンサー素子１３ｂの伸縮が逆になりやすい。そのため、当該触覚センサー１１は、一対の第１歪みセンサー素子１３ｂによって袋体２の幅方向の伸縮を容易に検出することができる。
［第三実施形態］
＜触覚センサー＞
　図６の触覚センサー２１は指先の接触状態を検出する。当該触覚センサー２１は、少なくとも前記指先を被覆する伸縮可能な袋体２と、袋体２の指先領域の腹側に配設され、長さ方向に伸縮可能なストリップ状の複数の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂとを備える。また、当該触覚センサー２１は、袋体２の背側の第１関節部分に配設され、長さ方向に伸縮可能な第２歪みセンサー素子２２を備える。当該触覚センサー２１は、複数の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂ及び第２歪みセンサー素子２２の端部に接続され、外部に電気信号を出力する複数のリード線（不図示）を有する。前記複数のリード線は、第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂ及び第２歪みセンサー素子２２の端部と接続される側と反対側の端部が検出回路（不図示）に電気的に接続されている。当該触覚センサー２１における袋体２及び一対の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂは、図４の触覚センサー１１と同様の構成を有する。そのため、以下では第２歪みセンサー素子２２についてのみ説明する。
（第２歪みセンサー素子）
　第２歪みセンサー素子２２はストリップ状に形成されている。第２歪みセンサー素子２２は、各指の背側の第１関節に対応する部分に指軸方向に延在するよう直線状に配設されている。つまり、第２歪みセンサー素子２２は、遠位端が末節骨の背側に配置され、近位端が中節骨の背側に配置されている。第２歪みセンサー素子２２は、第１関節に対応する部分における幅方向中央に配設されていることが好ましい。第２歪みセンサー素子２２は、複数の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂと同様、前述のＣＮＴを用いた歪みセンサー素子によって形成されることが好ましい。また、第２歪みセンサー素子２２の具体的形状としては、シート状、糸状等が挙げられるが、伸縮性に優れ、手指の動作に追随しやすいと共に、着用者に違和感を生じ難い糸状が好ましい。第２歪みセンサー素子２２は、例えば複数の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂと同様、前述の接着剤によって袋体２に接着されている。
＜利点＞
　当該触覚センサー２１は、袋体２の背側の第１関節部分に配設され、長さ方向に伸縮可能な第２歪みセンサー素子２２を備えるので、第１関節を曲げた際に複数の第１歪みセンサー素子１３ａ，１３ｂが伸縮することで滑り動作と誤判断することを抑制することができる。つまり、第１関節を曲げた際、例えば先端側領域Ｘに配設される第１歪みセンサー素子１３ａが伸長する場合がある。この場合、当該触覚センサー２１は、第２歪みセンサー素子２２が伸長することで、第１歪みセンサー素子１３ａが滑りによって伸長したのではなく、第１関節の曲がりによって伸長したと判断することができるので、第１関節の曲がりに起因する誤判断を抑制することができる。なお、当該触覚センサー２１にあっては、第１関節の曲がりと他物体との滑りとが同時に生じる場合があるが、この場合であっても後端側領域Ｙに配設される一対の第１歪みセンサー素子１３ｂの伸縮具合を勘案することで、他物体との滑りを検知することが可能である。
［第四実施形態］
＜触覚センサー＞
　図７及び図８の触覚センサー３１は指先の接触状態を検出する。当該触覚センサー３１は、少なくとも前記指先を被覆する伸縮可能な袋体２と、袋体２の指先領域の腹側に配設され、長さ方向に伸縮可能なストリップ状の複数の第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃとを備える。また、当該触覚センサー３１は、複数の第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃの端部に接続され、外部に電気信号を出力する複数のリード線（不図示）を有する。前記複数のリード線は、第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃの端部と接続される側と反対側の端部が検出回路（不図示）に電気的に接続されている。当該触覚センサー３１は、複数の第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃの配置が異なる以外、図１の触覚センサー１と同様の構成を有する。そのため、以下では複数の第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃの配置についてのみ説明する。
　当該触覚センサー３１は、各指における指先領域に４つの第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃを有する。４つの第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃのうち一対の第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂは、前記指先領域のうち先端側領域Ｘと後端側領域Ｙとに分配されている。詳細には、一対の第１センサー素子３３ａ，３３ｂは、指先領域の腹側において指軸方向の中央によって２分割される先端側の領域と後端側の領域とに分配されている。また、４つの第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃのうち他の一対の第１歪みセンサー素子３３ｃは、先端側領域Ｘ及び後端側領域Ｙの境界を含む部分に配設されている。この一対の第１歪みセンサー素子３３ｃは、指軸方向の左右（つまり、指先領域の幅方向中央を基準とした左右）に配設されている。この一対の第１歪みセンサー素子３３ｃは、指軸方向と非平行かつ対称に配設されている。
　４つの第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃのうちの先端側領域Ｘに配設される第１歪みセンサー素子３３ａは、図１の触覚センサー１の先端側領域Ｘに配設される第１歪みセンサー素子３ａと同様の態様で配置されている。また、複数の第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃのうちの後端側領域Ｙに配設される第１歪みセンサー素子３３ｂは、図１の触覚センサー１の後端側領域Ｙに配設される第１歪みセンサー素子３ｂと同様の態様で配置されている。
　４つの第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃのうちの先端側領域Ｘ及び後端側領域Ｙの境界を含む部分に配設される左右一対の第１歪みセンサー素子３３ｃは、指先領域の幅方向と平行に、直線状に配設されている。また、指先領域の中心部と４つの第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃそれぞれの中心との間隔は互いに等しいことが好ましい。４つの第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、指先領域の動作を的確に検出できるよう、全部分が前記指先領域に含まれるよう配設されることが好ましい。また、４つの第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、袋体２の収縮を容易に検出できるよう、袋体２に対して多少伸長させた状態で配設してもよい。４つの第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃを多少伸長させた状態で袋体２に配設する場合、非伸縮時の袋体２に配設された状態における第１歪みセンサー素子３３ａ、３３ｂ，３３ｃの伸長率としては、図１の触覚センサー１の第１歪みセンサー素子３ａ，３ｂと同様とすることができる。
＜利点＞
　当該触覚センサー３１は、先端側領域Ｘ及び後端側領域Ｙに配設される一対の第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂに加え、先端側領域Ｘ及び後端側領域Ｙの境界を含む部分に配設される左右一対の第１歪みセンサー素子３３ｃを有し、この左右一対の第１歪みセンサー素子３３ｃが指軸方向と非平行に配設されているので、指先領域の左右方向の滑りを検出しやすい。特に、当該触覚センサー３１は、左右一対の第１歪みセンサー素子３３ｃが指先領域の幅方向と平行に配設されることで、指先領域の左右方向の滑りをより的確に検出することができる。また、かかる構成によると、４つの第１歪みセンサー素子３３ａ，３３ｂ，３３ｃを指先領域の中心位置を基準として９０°の角度間隔で配設することができるので、他物体に対する指先領域の全方位における滑り具合を容易かつ確実に検出することができる。
［第五実施形態］
＜触覚センサー＞
　図９及び図１０の触覚センサー４１は指先の接触状態を検出する。当該触覚センサー４１は、少なくとも前記指先を被覆する伸縮可能な袋体２と、袋体２の指先領域の腹側に配設され、長さ方向に伸縮可能なストリップ状の複数の第１歪みセンサー素子４３ａ，４３ｂとを備える。また、当該触覚センサー４１は、複数の第１歪みセンサー素子４３ａ，４３ｂの端部に接続され、外部に電気信号を出力する複数のリード線（不図示）を有する。前記複数のリード線は、第１歪みセンサー素子４３ａ，４３ｂの端部と接続される側と反対側の端部が検出回路（不図示）に電気的に接続されている。当該触覚センサー４１は、各指における指先領域に、３つの第１歪みセンサー素子４３ａ，４３ｂを有する。１つの第１歪みセンサー素子４３ａは、指先領域の先端側領域Ｘに配設され、２つの第１歪みセンサー素子４３ｂは、指先領域の後端側領域Ｙに配設されている。当該触覚センサー４１は、複数の第１歪みセンサー素子４３ａ，４３ｂの長さが異なる以外は、図４の触覚センサー１１と同様の構成を有する。
　複数の第１歪みセンサー素子４３ａ，４３ｂのうちの先端側領域Ｘに配設される第１歪みセンサー素子４３ａは、指軸方向の先端側端部が指の背側まで至っている。詳細には第１歪みセンサー素子４３ａの一端は指の爪部と重なり合う部分まで至っている。第１歪みセンサー素子４３ａは、指の腹側に位置する部分の長さの方が指の背側に位置する部分の長さよりも長い。また、第１歪みセンサー素子４３ａの、指の腹側に位置する部分の長さと指の背側に位置する部分の長さとを同一にしてもよい。第１歪みセンサー素子４３ａの、指の腹側に位置する部分の長さを指の背側に位置する部分の長さよりも短くしてもよい。第１歪みセンサー素子４３ａが爪部の先端に掛かることで、第１歪みセンサー素子４３ａが爪部の先端と接触する部分において固定されやすくなる。これにより、的確に袋体２の伸縮を検出できる。
　複数の第１歪みセンサー素子４３ａ，４３ｂのうちの後端側領域Ｙに配設される一対の第１歪みセンサー素子４３ｂは、指軸方向の後端側の端部が指の背側まで至っている。一対の第１歪みセンサー素子４３ｂは、指の腹側に位置する部分の長さの方が指の背側に位置する部分の長さよりも長い。また、第１歪みセンサー素子４３ｂの指の腹側に位置する部分の長さと指の背側に位置する部分の長さとを同一にしてもよい。逆に、指の腹側に位置する部分の長さを指の背側に位置する部分の長さよりも短くしてもよい。
＜利点＞
　当該触覚センサー４１は、前述のように複数の第１歪みセンサー素子４３ａ，４３ｂの一方側の端部が指の背側まで至っている。かかる構成によっても、当該触覚センサー４１は、複数の第１歪みセンサー素子４３ａ，４３ｂがそれぞれ長さ方向における袋体２の伸びを検出することが可能であり、これにより袋体２の滑り方向及び滑り量を検出することができる。
［第六実施形態］
＜触覚センサー＞
　図１１の触覚センサー５１は、タッチペンのような棒状を呈した接触子の接触状態を検出する。この接触子を、以下、接触ペン５４と呼ぶ。この触覚センサー５１は、少なくとも接触ペン５４の先端部である接触部５５を被覆する袋体５２と、袋体５２の接触領域に配設された複数の第３歪みセンサー素子５３とを備える。この袋体５２は、指の先端部に被着される指サック状を呈している。袋体５２は伸縮可能である。袋体５２の材質は前述した袋体２と同じである。接触ペン５４の接触部５５は、他物体と接触させられる部分である。接触部５５の先端は、略半球状を呈している。この接触部５５の先端は、半球状には限定されず、切頭円錐状でもよく、端部の周縁が面取りされた円柱状等であってもよい。接触部５５は、金属、合成樹脂等の硬質の材料から構成されてもよく、ゴムのような弾力性を有する材料から構成されてもよい。袋体５２の「接触領域」とは、袋体５２が接触ペン５４の接触部５５側の先端部に被着された際に、この接触部５５に対応する領域をいう。この接触ペン５４は、人間、ロボット等によって把持された状態で使用される。この接触ペン５４の形状は、棒状には限定されず、把持可能な形状であればよい。第３歪みセンサー素子５３は、その長さ方向に伸縮可能であり、ストリップ状を呈している。この触覚センサー５１は、複数のリード線（不図示）を有している。このリード線は、複数の第３歪みセンサー素子５３の端部に接続され、外部に電気信号を出力する。複数のリード線は、第３歪みセンサー素子５３の端部と接続される側と反対側の端部が検出回路（不図示）に電気的に接続されている。このリード線及び検出回路を含むアクチュエータは、接触ペン５４の本体内部に収納されていてもよい。これにより、触覚をフィードバックすることができる。
　この触覚センサー５１は、配設対象となる前述の接触子及び接触部、前述の袋体５２の形状、並びに、複数の第３歪みセンサー素子５３の配置が異なる以外は、図１の触覚センサー１と同様の構成を有する。そのため、以下では、複数の第３歪みセンサー素子５３の配置について説明する。
　この触覚センサー５１では、全ての第３歪みセンサー素子５３が、袋体５２の接触領域に、接触部５５の軸方向と平行になるように配設されている。しかし、かかる構成には限定されない。触覚センサー５１は、使用方法、使用目的等に応じて、例えば、図４から図１０に示された触覚センサーと同様に、接触部５５の軸方向に対して傾斜した方向に延設された第1歪みセンサー素子を含んでもよい。
　この触覚センサー５１では、複数の第３歪みセンサー素子５３が、接触部５５の中心軸周りに等角度間隔に配設されている。本実施形態では９０°間隔である。しかし、かかる構成には限定されない。複数の第３歪みセンサー素子５３は、使用方法、使用目的等に応じて、接触部５５の中心軸周りに不等角度間隔に配設されていてもよい。この触覚センサー５１には、腹側と背側との区分けはない。しかし、かかる構成には限定されない。接触領域を、その周方向に例えば１８０°毎に区分けし、一方を腹側、他方を背側と設定してもよい。この場合、使用方法、使用目的等に応じて、腹側及び背側の少なくとも一方に歪みセンサー素子を設けてもよい。この場合、接触ペン５４には腹側と背側を示すマークが施されるのが好ましい。
　この触覚センサー５１には、先端側領域Ｘと後端側領域Ｙとの区分けはない。また、この触覚センサー５１では、各角度位置においては、１本のみの第３歪みセンサー素子５３が設けられている。しかし、かかる構成には限定されない。例えば、図１から図１０に示された触覚センサーと同様に、接触領域が、先端側領域Ｘと後端側領域Ｙとに区画されてもよい。そして、各角度位置において、先端側領域Ｘ及び後端側領域Ｙそれぞれに第１歪みセンサー素子が設けられてもよい。また、第２歪みセンサー素子が設けられてもよい。この場合、先端側領域Ｘと後端側領域Ｙとの境界を示すマークが袋体５２に付されているのが好ましい。この触覚センサー５１によれば、接触ペン５４の筆圧、すべり具合等を検出することができる。
　この触覚センサー５１では、第３歪みセンサー素子５３の配設対象である装着部材として、袋体５２が用いられている。しかし、接触ペンの触覚センサー用の装着部材としては、袋体には限定されず、弾力性を有する嵌着部材が用いられてもよい。この嵌着部材の外形は、図１１に示された前記接触部５５の外形と略同じである。すなわち、ゴム等からなるこの嵌着部材は、そのまま、接触部及び袋体の両方の機能を持った嵌着部材として用いられうる。この場合、この接触部（嵌着部材）には袋体５２は嵌着される必要がない。この嵌着部材の外面に、全ての第３歪みセンサー素子５３が配設される。各種歪みセンサー素子の配置も、前述した袋体５２への配置がそのまま採用されうる。この触覚センサーの外観は、図１１に示された触覚センサー５１と同一形状となりうる。
［その他の実施形態］
　前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
　例えば、前記袋体は接触子の接触部を被覆可能に構成されていればよく、前述の手袋状の他、１本の指や棒の先端部に装着される指サック状であってもよい。被覆可能とは、特に接触部を密封状態に被覆することに限定したものではない。袋体の先端等に開口が形成されていても良い。また、前記袋体が手袋状である場合であっても、第１指から第５指の全ての指先領域の腹側に複数の第１歪みセンサー素子が配設されていなくてもよく、特定の指の指先領域にのみ複数の第１歪みセンサー素子が配設されていてもよい。
　前記複数の第１歪みセンサー素子は、前記袋体の指先領域の腹側に配設される限り、具体的な配設場所は前述の各実施形態の態様に限定されるものではない。例えば当該触覚センサーは、前述の先端側領域に複数の第１歪みセンサー素子が配設されていてもよい。また、この先端側領域に配設される第１歪みセンサー素子は、必ずしも指軸方向と略平行に配設されていなくてもよい。
　前記複数の第１歪みセンサー素子は、必ずしも前述の先端側領域と後端側領域とに分配されていなくてもよい。また、前記後端側領域に１又は複数の第１歪みセンサー素子が配設される場合、後端側領域に配設される第１歪みセンサー素子の配設方向は前述の各実施例の態様に限定されるものではない。
　前述の各実施形態の構成は適宜組み合わせることが可能であり、例えば図１、図７及び図９における袋体の背側の第１関節部分に前述の第２歪みセンサー素子が配設されてもよい。また、当該触覚センサーは、複数の第１歪みセンサーのうち、一部の第１歪みセンサーの一方側の端部のみが指の背側に至っていてもよい。
　以上説明したように、本発明の触覚センサーは、比較的簡易な構成で各種接触子の動作を検出することができるので、例えば、人の手指の動作解析、タッチペンのような接触子の動作解析、ロボットの手指の制御等に適している。
１，１１，２１，３１，４１，５１　触覚センサー
２，５２　袋体
３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，４３ａ，４３ｂ　第１歪みセンサー素子
２２　第２歪みセンサー素子
５３　第３歪みセンサー素子
５４　接触ペン
５５　接触部
Ｘ　先端側領域
Ｙ　後端側領域

 

Claims (10)

  1. 　接触子の接触部の接触状態を検出する触覚センサーであって、
    　前記接触子の少なくとも前記接触部に配設される装着部材と、
    　前記装着部材に配設される、長さ方向に伸縮可能なストリップ状の複数の歪みセンサー素子と
    　を備える触覚センサー。
  2. 　前記接触子が、人の指及びロボットの指の少なくとも一方の指であり、
    　前記接触部が、前記指の指先に相当し、
    　前記装着部材が、前記指の少なくとも指先を被覆する伸縮可能な袋体であり、
    　前記歪みセンサー素子が、前記袋体の指先領域の腹側に配設される第１歪みセンサー素子である請求項１に記載の触覚センサー。
  3. 　前記複数の第１歪みセンサー素子が、前記指先領域のうち先端側領域と後端側領域とに分配されている請求項２に記載の触覚センサー。
  4. 　前記複数の第１歪みセンサー素子のうち先端側領域の少なくとも１の第１歪みセンサー素子が、指軸方向と略平行に配設されている請求項３に記載の触覚センサー。
  5. 　前記複数の第１歪みセンサー素子のうち後端側領域の少なくとも１の第１歪みセンサー素子が指軸方向と略平行に配設されているか、又は後端側領域の指軸方向左右の一対の第１歪みセンサー素子が指軸方向と非平行かつ対称に配設されている請求項３又は請求項４に記載の触覚センサー。
  6. 　前記袋体の背側の第１関節部分に配設され、長さ方向に伸縮可能な第２歪みセンサー素子をさらに備える請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の触覚センサー。
  7. 　前記接触部が、棒状を呈しており、
    　前記装着部材が、前記接触子の少なくとも接触部を被覆する伸縮可能な袋体であり、
    　前記歪みセンサー素子が、前記袋体のうちの前記接触部に対応する接触領域に配設されている請求項１に記載の触覚センサー。
  8. 　前記歪みセンサー素子が、前記接触領域において、前記接触部の軸方向に略平行に配設されている第３歪みセンサー素子である請求項７に記載の触覚センサー。
  9. 　前記接触部が、棒状を呈しており、
    　前記装着部材が、前記接触子の接触部を構成しうる弾力性を有する嵌着部材であり、
    　前記歪みセンサー素子が、前記嵌着部材の表面に配設されている請求項１に記載の触覚センサー。
  10. 　前記歪みセンサー素子が、前記嵌着部材の表面において、前記接触部の軸方向に略平行に配設されている第３歪みセンサー素子である請求項９に記載の触覚センサー。
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