JPS6090696A - 圧覚センサ - Google Patents
圧覚センサInfo
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- JPS6090696A JPS6090696A JP19949583A JP19949583A JPS6090696A JP S6090696 A JPS6090696 A JP S6090696A JP 19949583 A JP19949583 A JP 19949583A JP 19949583 A JP19949583 A JP 19949583A JP S6090696 A JPS6090696 A JP S6090696A
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Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の技術分野〉
本発明は、ロボット手先部等に設けられる圧覚センサに
関連し、殊に本発明は、把持物体との接触圧を測定し得
る圧覚センサを提供する。
関連し、殊に本発明は、把持物体との接触圧を測定し得
る圧覚センサを提供する。
〈発明の背景〉
従来、ロボット手先部には、感圧導電性ゴムを用いて形
成された圧覚センサが用いられている。ところが感圧導
電性ゴムは、出力特性に直線性がなく、またヒステリシ
ス、クリープ等の現象が顕著であるため、物体のパター
ン認識は可能であるが、接触圧の測定には不向きであっ
た。
成された圧覚センサが用いられている。ところが感圧導
電性ゴムは、出力特性に直線性がなく、またヒステリシ
ス、クリープ等の現象が顕著であるため、物体のパター
ン認識は可能であるが、接触圧の測定には不向きであっ
た。
〈発明の目的〉
本発明は、直線性に優れた出力特性を持ち月つヒステリ
シス、クリープ等の現象がきわめて少ないシリコンを用
いることによって、接触圧の測定が可能な圧覚センサを
提供することを目的とする。
シス、クリープ等の現象がきわめて少ないシリコンを用
いることによって、接触圧の測定が可能な圧覚センサを
提供することを目的とする。
〈発明の構成および効果〉
上記目的を達成するため、本発明では、シリコン基板上
に複数のダイヤフラムをマトリクス状に形成すると共に
各ダイヤフラム毎にピエゾ抵抗を形成配備して感圧セン
サを形成し、この感圧センサに対し、各ダイヤフラムに
対応して突出する受圧部を連繋配備することによって、
夫々受圧部に作用する圧力をダイヤフラムを介してピエ
ゾ抵抗により測定することとした。
に複数のダイヤフラムをマトリクス状に形成すると共に
各ダイヤフラム毎にピエゾ抵抗を形成配備して感圧セン
サを形成し、この感圧センサに対し、各ダイヤフラムに
対応して突出する受圧部を連繋配備することによって、
夫々受圧部に作用する圧力をダイヤフラムを介してピエ
ゾ抵抗により測定することとした。
本発明によれは、シリコンが有する理想的な出力特性を
もって、接触圧の状態を正確に測定できる。加えてダイ
ヤフラムをシリコン基板に形成するから、異方性エツチ
ング等により高精度のダイヤフラムの加工が可能である
と共・に、ピエゾ抵抗の一体形成によりアレイ化、集積
化が容易である等、発明目的を達成した優れた効果を奏
する。
もって、接触圧の状態を正確に測定できる。加えてダイ
ヤフラムをシリコン基板に形成するから、異方性エツチ
ング等により高精度のダイヤフラムの加工が可能である
と共・に、ピエゾ抵抗の一体形成によりアレイ化、集積
化が容易である等、発明目的を達成した優れた効果を奏
する。
〈実施例の説明〉
第１図乃至第３図は本発明にかかる圧覚センサの構成例
を示す。
を示す。
図示例の圧覚センサは、感圧センサ１上へスペーサ２を
介して保護板３を重ね、更にその上へシリコンゴムシー
ト４を重合配備して構成される。
介して保護板３を重ね、更にその上へシリコンゴムシー
ト４を重合配備して構成される。
感圧センサ１は、シリコン単結晶基板１０上にボロン拡
散によってピエゾ抵抗１１〜１４を形成配置すると共に
、アルミニウム等の金属電極１５で抵抗間をブリッジ結
線した後、基板損の反対面に異方性エツチングを施こし
て、ダイヤフラム１６を形成したものである。この異方
性エツチングには、例えば水酸化カリウムや、ピロカラ
コールとエチレンジアミンとの混合液等のエツチング液
が用いられ、基板１０上に複数のダイヤフラム１６をマ
トリクス状に同時形成する。各ダイヤフラム１６には前
記４個のピエゾ抵抗１１〜１４が対応配置さね、例えば
ピエゾ抵抗１１をダイヤフラム１６上、他のピエゾ抵抗
１２〜１４をダイヤフラム１６外に位置させる。
散によってピエゾ抵抗１１〜１４を形成配置すると共に
、アルミニウム等の金属電極１５で抵抗間をブリッジ結
線した後、基板損の反対面に異方性エツチングを施こし
て、ダイヤフラム１６を形成したものである。この異方
性エツチングには、例えば水酸化カリウムや、ピロカラ
コールとエチレンジアミンとの混合液等のエツチング液
が用いられ、基板１０上に複数のダイヤフラム１６をマ
トリクス状に同時形成する。各ダイヤフラム１６には前
記４個のピエゾ抵抗１１〜１４が対応配置さね、例えば
ピエゾ抵抗１１をダイヤフラム１６上、他のピエゾ抵抗
１２〜１４をダイヤフラム１６外に位置させる。
前記スペーサ２および保護板３には、ダイヤフラム１６
との対応位置に貫通孔２１．３’ｌが形成され、連続す
る貫通孔２１．３１内には圧力伝達媒体であるシリコン
オイル５が充填しである。尚スペーサ２には、シリコン
と熱膨張係数の等しい部材を用いることにより、感圧セ
ンサ】の温度特性を向」−できる。
との対応位置に貫通孔２１．３’ｌが形成され、連続す
る貫通孔２１．３１内には圧力伝達媒体であるシリコン
オイル５が充填しである。尚スペーサ２には、シリコン
と熱膨張係数の等しい部材を用いることにより、感圧セ
ンサ】の温度特性を向」−できる。
また前記シリコンゴムシート４は、ダイヤフラム１６と
の対応位置に円板状の受圧部４０を一体形成してあり、
夫々受圧部４０に作用する圧縮力はシリコンオイル５を
介して感圧センサ１のダイヤフラム１６に伝達される。
の対応位置に円板状の受圧部４０を一体形成してあり、
夫々受圧部４０に作用する圧縮力はシリコンオイル５を
介して感圧センサ１のダイヤフラム１６に伝達される。
第４図は、前記ピエゾ抵抗間を接続したブリッジ回路、
また第５図は各ブリッジ回路間を接続した全体回路を示
す。第４図中、端子６，６０は一定電圧か印加される入
力端子、端子７，７０はブリッジ回路の平衡変化を検出
する出力端子である。今ピエヅ抵抗１１〜１４を共通の
抵抗値ｋに設定した場合、ダイヤフラム１６の圧力変形
によりピエゾ抵抗１１の抵抗値Δにだけ増加すると、出
力端子７，７０には次式で示す出力′電圧ΔＶが現われ
る。
また第５図は各ブリッジ回路間を接続した全体回路を示
す。第４図中、端子６，６０は一定電圧か印加される入
力端子、端子７，７０はブリッジ回路の平衡変化を検出
する出力端子である。今ピエヅ抵抗１１〜１４を共通の
抵抗値ｋに設定した場合、ダイヤフラム１６の圧力変形
によりピエゾ抵抗１１の抵抗値Δにだけ増加すると、出
力端子７，７０には次式で示す出力′電圧ΔＶが現われ
る。
この回路構成例の場合、出力端子７０の電位は圧力の作
用有無に関係なく常に一定であるから、第５図に示す全
体回路では共通入力端子６１．６２の他、出力端子７０
を共通化した共通出力端子７１を設定して、端子数を減
少できる。かくて共通入力端子６１．６２に一定電圧■
を印加して、各ブリッジ回路の出力端子７を走査すれば
、各受圧部４０に作用する圧力の大きさを電圧変化とし
て測定できる。
用有無に関係なく常に一定であるから、第５図に示す全
体回路では共通入力端子６１．６２の他、出力端子７０
を共通化した共通出力端子７１を設定して、端子数を減
少できる。かくて共通入力端子６１．６２に一定電圧■
を印加して、各ブリッジ回路の出力端子７を走査すれば
、各受圧部４０に作用する圧力の大きさを電圧変化とし
て測定できる。
第６図は、各ピエゾ抵抗１１〜Ｊ４をダイヤフラム１６
上に位置させた場合におけるブリッジ回路、第７図は各
ブリッジ回路間を接続した全体回路を示す。令弟６図の
入力端子６．６０間に定電流■を流し、各ピエゾ抵抗１
１〜１４がダイヤフラム１６の圧力変形により抵抗値が
Δに増加したとすると、出力端子７．７０には次式で示
す出力電圧ΔＶか現われる。
上に位置させた場合におけるブリッジ回路、第７図は各
ブリッジ回路間を接続した全体回路を示す。令弟６図の
入力端子６．６０間に定電流■を流し、各ピエゾ抵抗１
１〜１４がダイヤフラム１６の圧力変形により抵抗値が
Δに増加したとすると、出力端子７．７０には次式で示
す出力電圧ΔＶか現われる。
ΔＶ ： ΔＲ，Ｉ
従って第７図の全体回路において、共通入力端子６１．
６２間に定電流■を流して、各ブリッジ回路の出力端子
７，７０を走査すれば、前記同様、各受圧部４０に作用
する圧力の大きさを′「［（圧変化として測定できる。
６２間に定電流■を流して、各ブリッジ回路の出力端子
７，７０を走査すれば、前記同様、各受圧部４０に作用
する圧力の大きさを′「［（圧変化として測定できる。
第８図は本発明にかかる圧覚センサの他の構成例を示す
。図示例の圧覚センサは、感圧センサ１−Ｊ＝へ重合し
たスペーサ２および保護板３の伺通孔２１，３１内に、
シリコンゴム製の弾性体４１を挿入して、弾性体４１を
ダイヤフラム］６」−に位置させると共に、弾性体４１
が有する受圧部４０を保護板３上へ突出させた構造であ
る。尚図示例の各弾性体４１は相互に連結して組立作業
の簡易化をはかつているが、これに限らず、各弾性体４
１を独立させる等の設計使用も可能である。
。図示例の圧覚センサは、感圧センサ１−Ｊ＝へ重合し
たスペーサ２および保護板３の伺通孔２１，３１内に、
シリコンゴム製の弾性体４１を挿入して、弾性体４１を
ダイヤフラム］６」−に位置させると共に、弾性体４１
が有する受圧部４０を保護板３上へ突出させた構造であ
る。尚図示例の各弾性体４１は相互に連結して組立作業
の簡易化をはかつているが、これに限らず、各弾性体４
１を独立させる等の設計使用も可能である。
然して圧覚センサに物体か押し付けられると、接触する
受圧部４０が圧縮力を受ける。この圧縮力はミ第１，２
図の例ではシリコンオイル５を介して、また第８図の例
では弾性体４１を介して感圧センサ１の各ダイヤフラム
１６に伝達される。これによりダイヤフラム１６は圧縮
変形され、ダイヤフラム１６」二に位置するピエゾ抵抗
１１に応力か州かつて抵抗値の変化をもたらす。そして
この変化をブリッジ回路の出力変化として検出すること
により、各受圧部４０の接触圧を把握できる。
受圧部４０が圧縮力を受ける。この圧縮力はミ第１，２
図の例ではシリコンオイル５を介して、また第８図の例
では弾性体４１を介して感圧センサ１の各ダイヤフラム
１６に伝達される。これによりダイヤフラム１６は圧縮
変形され、ダイヤフラム１６」二に位置するピエゾ抵抗
１１に応力か州かつて抵抗値の変化をもたらす。そして
この変化をブリッジ回路の出力変化として検出すること
により、各受圧部４０の接触圧を把握できる。
第１図は本発明にかかる圧覚センサの斜面図、第２図は
第１図Ａ−Ａ線に沿う断面図、第３図はダイヤフラム」
二におけるピエゾ抵抗間の接続状態を示す配線説明図、
第４図はピエゾ抵抗のブリッジ結線を示す電気回路図、
第５図はブリッジ回路間を接続した全体回路の電気回路
図、８６図は他の実施例を示すブリッジ回路の電気回路
図、第７図は第６図実施例の全体回路の電気回路図、第
８図は圧覚センサの他の構造例を示す断面図である。 １・・・・感圧センサ １０ ・・・シリコン単結晶爪板 １１〜１４・・・・・ピエゾ抵抗 １６・・・・・ダイヤフラム ４０・・・・・受圧部 分２ 回 分３図 貧４フ ６．７． 址７図
第１図Ａ−Ａ線に沿う断面図、第３図はダイヤフラム」
二におけるピエゾ抵抗間の接続状態を示す配線説明図、
第４図はピエゾ抵抗のブリッジ結線を示す電気回路図、
第５図はブリッジ回路間を接続した全体回路の電気回路
図、８６図は他の実施例を示すブリッジ回路の電気回路
図、第７図は第６図実施例の全体回路の電気回路図、第
８図は圧覚センサの他の構造例を示す断面図である。 １・・・・感圧センサ １０ ・・・シリコン単結晶爪板 １１〜１４・・・・・ピエゾ抵抗 １６・・・・・ダイヤフラム ４０・・・・・受圧部 分２ 回 分３図 貧４フ ６．７． 址７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■ シリコン基板上に複数のダイヤプラムをマトリクス
状に形成すると共に各ダイヤフラムの位檻にピエゾ抵抗
を形成配置して感圧センサを形成し、該感圧センサに対
し、各タイヤフラムに対応して突出する受圧部を連繋配
備した圧覚センサ。 ■ ダイヤフラムはシリコン基板に異方性エッチンクを
施こして形成された特許請求の範囲第１項記載の圧覚セ
ンサ。 ■ ピエゾ抵抗はシリコン基板にボロン拡散を施こして
形成された特許請求の範囲第１項記載の圧覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19949583A JPS6090696A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 圧覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19949583A JPS6090696A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 圧覚センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6090696A true JPS6090696A (ja) | 1985-05-21 |
Family
ID=16408762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19949583A Pending JPS6090696A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 圧覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6090696A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164231A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Hitachi Ltd | 力分布検出器 |
| JPS6166135A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-04 | Toshiba Corp | 圧覚センサ |
| JPS63113326A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-18 | Nec Corp | 触覚センサ |
| JPH01316193A (ja) * | 1988-06-11 | 1989-12-21 | Wako:Kk | ロボット用グリッパ |
| JP2010528267A (ja) * | 2007-05-18 | 2010-08-19 | ユニバーシティ オブ サザン カリフォルニア | グリップ制御のための生体模倣触覚センサ |
| JP2011099675A (ja) * | 2009-11-03 | 2011-05-19 | Seiko Epson Corp | 圧力センサー、センサーアレイ、及び圧力センサーの製造方法 |
| JP2011169749A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Advanced Telecommunication Research Institute International | 触覚センサおよびそれを備えたロボット |
| JP2012215533A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-11-08 | Seiko Epson Corp | 圧力センサー、センサーアレイ、センサーアレイの製造方法、及び把持装置 |
| JP2013170896A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Kagawa Univ | 触覚センサ |
| JP2014044212A (ja) * | 2013-11-13 | 2014-03-13 | Seiko Epson Corp | 圧力センサーアレイ |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP19949583A patent/JPS6090696A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164231A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Hitachi Ltd | 力分布検出器 |
| JPH0554053B2 (ja) * | 1984-02-06 | 1993-08-11 | Hitachi Ltd | |
| JPS6166135A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-04 | Toshiba Corp | 圧覚センサ |
| JPS63113326A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-18 | Nec Corp | 触覚センサ |
| JPH01316193A (ja) * | 1988-06-11 | 1989-12-21 | Wako:Kk | ロボット用グリッパ |
| JP2010528267A (ja) * | 2007-05-18 | 2010-08-19 | ユニバーシティ オブ サザン カリフォルニア | グリップ制御のための生体模倣触覚センサ |
| JP2011099675A (ja) * | 2009-11-03 | 2011-05-19 | Seiko Epson Corp | 圧力センサー、センサーアレイ、及び圧力センサーの製造方法 |
| JP2011169749A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Advanced Telecommunication Research Institute International | 触覚センサおよびそれを備えたロボット |
| JP2012215533A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-11-08 | Seiko Epson Corp | 圧力センサー、センサーアレイ、センサーアレイの製造方法、及び把持装置 |
| JP2013170896A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Kagawa Univ | 触覚センサ |
| JP2014044212A (ja) * | 2013-11-13 | 2014-03-13 | Seiko Epson Corp | 圧力センサーアレイ |
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