(57)【要約】【課題】  温度と圧力などの物理的な変化を検出する触覚センサを提供する。【解決手段】  サーミスタ１０１と、サーミスタ１０１を収容する弾性体の収容部１０２と、収容部１０２でサーミスタ１０１の周囲に配置された流体１０３とを有する触覚センサ端子１０を有する触覚センサ７０。触覚センサ７０は、サーミスタ１０１に接続された配線により、サーミスタ１０１の電気抵抗Ｒｘと、静電容量Ｃｘとを測定する測定部３０と、測定部３０で測定した電気抵抗Ｒｘと静電容量Ｃｘとから、収容部１０２が接する被検体２０の温度と、収容部１０２の厚さの変位とを求める検出部４０を有するものとすることもできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーミスタと、前記サーミスタを収容する弾性体の収容部と、前記収容部の内部で前記サーミスタの周囲に配置された流体とを有する触覚センサ端子を有する触覚センサ。
【請求項２】
前記サーミスタに接続され、前記サーミスタの電気抵抗Ｒｘと静電容量Ｃｘとを測定する測定部と、
前記測定部で測定した前記電気抵抗Ｒｘと前記静電容量Ｃｘとから、前記収容部が接する被検体の温度と前記収容部の厚さの変位とを求める検出部を有する、請求項１記載の触覚センサ。
【請求項３】
前記サーミスタが、ＮＴＣ型サーミスタである請求項１または２に記載の触覚センサ。
【請求項４】
前記流体の比誘電率が１０以上である請求項１〜３のいずれかに記載の触覚センサ。
【請求項５】
サーミスタと、前記サーミスタを収容する弾性体の収容部と、前記収容部の内部で前記サーミスタの周囲に配置された流体とを有する触覚センサ端子の前記収容部を被検体に接触させる接触工程と、
前記収容部を前記被検体に接触させたときの前記サーミスタの電気抵抗Ｒｘと静電容量Ｃｘとを測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された前記電気抵抗Ｒｘと前記静電容量Ｃｘとから、前記収容部が接する被検体の温度と前記収容部の厚さの変位とを求める検出工程とを有する触覚センシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は触覚センサおよび触覚センシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の動きを再現する人型ロボットの開発が活発に行われており、人間に近い動作を行うものも登場し、注目を集めている。このような人型ロボットは、より人間の動きに近づけることが求められている。このためには、機構的な再現だけでなく、感覚系・神経系・思考系の高度な再現が求められる。このような高度な再現のための研究も活発に行われている。
【０００３】
この人型ロボットの高度な再現にあたって、感覚系を担う触覚センサも重要な地位を占めている。この触覚センサは、圧力・温度等の複数の物理情報を同時に扱って処理しなければならない部分である。しかし、人体における触覚のメカニズムに関しては、いまだ科学的に解明されていない部分が多いことと相まって、複数の情報を同時に扱うことが可能なセンサが、十分に開発されている状況ではない。また、様々な物理情報を取得できるセンサが提供されることで、人型ロボットのみでなく、多用途の装置に展開することも期待できる。
【０００４】
触覚センサに関して、特許文献１は、感圧及び感温可能な触覚センサに関し、特にホール素子を用いた触覚センサを開示している。
【０００５】
特許文献２は、弾性体と、前記弾性体内に支持されたセンサ部と、前記センサ部を覆う保護膜とを備え、前記保護膜によって前記センサ部の周囲に内部空間が形成されていることを特徴とする触覚センサを開示している。
【０００６】
特許文献３は、流体を用いて、対象の硬さおよびぬめり等の表面性状を計測する方法であって、流体が満たされた柔軟なバルーンを対象に押し当てる接触工程と、該バルーンの流体を制御し、該バルーンを膨張させる流体制御工程と、該バルーンの膨張における流体または該バルーンの形状の変化を計測する計測工程と、該計測工程から得られた情報を信号処理し、硬さおよびぬめり等の表面性状の評価値を算出する評価工程と、から構成されることを特徴とする、流体を用いた触覚センシング方法を開示している。
【０００７】
非特許文献１は、人工指内部に組み込まれた電極・圧力センサ・サーミスタを用いて、力・振動・温度情報を計測する生体模倣型触覚センサを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５９９９５９１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６９５９７号公報
【特許文献３】特開２００９−１９８３０２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，  Ｎ．Ｗｅｔｔｅｌｓ，  Ｊ．Ａ．Ｆｉｓｈｅｌ，  Ｃ．Ｈ．Ｌｉｎ，  Ｇ．Ｅ．Ｌｏｅｂ、「ＢｉｏＴａｃ−生体模倣型触覚センサ」、日本ロボット学会誌、Ｖｏｌ．３０  Ｎｏ．５  ＰＰ．４９６−４９８（２０１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
触覚センサについて、特許文献１〜３等のように、様々な触覚センサが検討されている。触覚センサは、構成により使用できる環境や条件が変わったり、検出するための制御等が変わる。例えば、センサの構造によっては、センサ内の磁石が磁界の影響を受けて、接触対象が金属等の場合、検出ができない場合がある。このため、様々な環境で利用できる選択肢が増えるように、温度や圧力などによる物理的な変位を検出することができる様々な触覚センサが求められている。
係る状況下、本発明は、温度や形状の変化などの物理的な変化を検出することができる触覚センサおよび触覚センシング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
【００１２】
＜１＞  サーミスタと、前記サーミスタを収容する弾性体の収容部と、前記収容部の内部で前記サーミスタの周囲に配置された流体とを有する触覚センサ端子を有する触覚センサ。
＜２＞  前記サーミスタに接続され、前記サーミスタの電気抵抗Ｒｘと静電容量Ｃｘとを測定する測定部と、前記測定部で測定した前記電気抵抗Ｒｘと前記静電容量Ｃｘとから、前記収容部が接する被検体の温度と前記収容部の厚さの変位とを求める検出部を有する、＜１＞記載の触覚センサ。
＜３＞  前記サーミスタが、ＮＴＣ型サーミスタである＜１＞または＜２＞に記載の触覚センサ。
＜４＞  前記流体の比誘電率が１０以上である＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の触覚センサ。
＜５＞  サーミスタと、前記サーミスタを収容する弾性体の収容部と、前記収容部の内部で前記サーミスタの周囲に配置された流体とを有する触覚センサ端子の前記収容部を被検体に接触させる接触工程と、
前記収容部を前記被検体に接触させたときの前記サーミスタの電気抵抗Ｒｘと静電容量Ｃｘとを測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された前記電気抵抗Ｒｘと前記静電容量Ｃｘとから、前記収容部が接する被検体の温度と前記収容部の厚さの変位とを求める検出工程とを有する触覚センシング方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の触覚センサおよび触覚センシング方法によれば、触覚センサ端子が接触する被検体の温度や被検体と接したときの触覚センサ端子の形状の変化を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の触覚センサに係る第一の実施形態の概要図である。
【図２】第一の実施形態の触覚センサが被検体と接触したときの状態を説明するための概要図である。
【図３】本発明の触覚センサを用いて被検体を触覚センシングするフローを説明するための図である。
【図４】実施例に係る触覚センサ端子を撮像した像である。
【図５】本発明に係る触覚センサにより、収容部の形状や周囲の温度の変化と、サーミスタの電気抵抗や静電容量の変化の関係を評価した結果を示す図である。
【図６】本発明の触覚センサが、電気抵抗や静電容量の測定結果から、触覚センサ端子が接触する被検体の温度を検出するために用いる検出空間をマップ化した図である。
【図７】本発明の触覚センサが、電気抵抗や静電容量の測定結果から、触覚センサ端子が被検体と接触したときの収容部の厚さの変位を検出するために用いる検出空間をマップ化した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「〜」という表現を用いる場合、その前後の数値を含む表現として用いる。
【００１６】
［本発明の触覚センサ］
本発明の触覚センサは、サーミスタと、前記サーミスタを収容する弾性体の収容部と、前記収容部の内部で前記サーミスタの周囲に配置された流体とを有する触覚センサ端子を有する。このような触覚センサを用いることで、サーミスタから検出される抵抗や静電容量から、触覚センサ端子が接触する被検体の温度や被検体と接したときの触覚センサ端子の形状の変化を測定することができる。
【００１７】
［本発明の触覚センシング方法］
本発明の触覚センシング方法は、サーミスタと、前記サーミスタを収容する弾性体の収容部と、前記収容部の内部で前記サーミスタの周囲に配置された流体とを有する触覚センサ端子の前記収容部を被検体に接触させる接触工程と、
前記収容部を前記被検体に接触させたときの前記サーミスタの電気抵抗Ｒｘと静電容量Ｃｘとを測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された前記電気抵抗Ｒｘと前記静電容量Ｃｘとから、前記収容部が接する被検体の温度と前記収容部の厚さの変位とを求める検出工程とを有する。
本発明の触覚センシング方法によれば、触覚センサ端子が接触する被検体の温度や被検体と接したときの触覚センサ端子の形状の変化を測定することができる。
なお、本願において本発明の触覚センサを用いて本発明の触覚センシング方法を行うことができ、本願においてそれぞれに対応する構成は相互に利用することができる。
【００１８】
本発明者らは、温度や圧力を検出する触覚センサの検討にあたって、以下の知見を得た。サーミスタは、一般的に温度の測定に用いられるセンサ部材である。このサーミスタの電極部などを収容させた容器内で、サーミスタの電極の周囲に液体を配置したとき、その配置される液体の温度変化やサーミスタ周囲での液体の配置のされ方によって、サーミスタの電気抵抗やその周囲の静電容量が影響を受けることを見出した。この温度変化と液体の配置のされ方の変化とによる影響を受ける電気抵抗と静電容量との変化は、それぞれ異なる挙動を示す。よって、このようなサーミスタの周囲に液体を配置する構成の触覚センサ端子とし、触覚センサ端子が被検体と接触したときのサーミスタの電気抵抗と、静電容量を測定することで、被検体の温度や、被検体と触覚センサ端子の接触による触覚センサ端子の変形、すなわち接触による圧力を測定することができる。本発明は、かかる知見に基づく。
【００１９】
［第一の実施形態］
図１は、本発明の触覚センサの第一の実施形態を説明するための概要図である。触覚センサ７０は、触覚センサ端子１０を有する。触覚センサ端子１０は、サーミスタ１０１と、収容部１０２と、流体１０３を有する。また、触覚センサ７０は、触覚センサ端子１０のサーミスタ１０１の配線と接続された測定部３０と、検出部４０と、記憶部５０と、表示部６０を有する。触覚センサ７０は、被検体２０の温度などの検出に用いられる。
【００２０】
［サーミスタ１０１］
触覚センサ端子１０は、サーミスタ１０１を有する。サーミスタ１０１は、温度の変化に伴い電気抵抗や静電容量等が変化するため、測定部３０にて電流や電圧を測定することで温度を測定するセンサ部材である。さらに、サーミスタ１０１は、前述の知見にも記載したように、周囲の流体１０３の影響を受けて電気抵抗や静電容量等が変化している。本発明においては、サーミスタ１０１の電気抵抗や静電容量を測定することで、このようなサーミスタ１０１の周囲の流体１０３の配置の変化も検出する。
【００２１】
サーミスタ１０１は、触覚センサ端子１０が使用される温度域で電気抵抗や静電容量が変化するものを適宜用いることができる。サーミスタ１０１は、ＮＴＣ型サーミスタ（Negative Temperature Coefficient Thermistor）を用いることが好ましい。ＮＴＣ型サーミスタは、温度の上昇に対して緩やかに抵抗が減少するサーミスタであり、触覚センサ７０は人が接する物体等を被検体等として用いることができるため、その使用状態を想定した温度域で、電気抵抗や静電容量の測定を行いやすい。市販のサーミスタは、電極が樹脂製フィルム等で被覆された状態のものが多いが、触覚センサ端子１０のサーミスタ１０１は、電極が露出した状態で、電極が流体１０３と直接接触する。電極が流体１０３と直接接触することで、流体１０３が周囲に配置されている状態に対応した静電容量の変化が大きくなり、温度や収容部の厚さの変位の検出を行いやすくなる。また収容部の厚さの変位から、収容部の弾性等を考慮した換算により圧力を検出することもできる。
【００２２】
［収容部１０２］
収容部１０２は、サーミスタ１０１を収容する弾性体である。収容部１０２は、流体１０３も収容し、収容部１０２内でサーミスタ１０１の周囲に流体１０３が配置されている。収容部１０２は、収容している流体１０３が漏れないように密封性が高いものを用いることができる。また、流体と接触しても侵食されにくいものを用いることができる。また、被検体２０と接触したとき、収容部１０２は変形する柔軟な部材を用いることができる。また、収容部１０２は、被検体２０の磁気特性や導電性等の影響を、その内側の流体１０３やサーミスタ１０１に与えないように絶縁性の部材としてもよい。このような収容部１０２に適した部材として、例えば、ゴム製部材や、プラスチック製部材、シリコーンゴム製部材などがあげられる。
【００２３】
収容部１０２は、筒などの中空部を有する柱状部材の一端を閉じた容器状として、サーミスタ１０１の電極部分を内部に配置して、流体１０３を充填し、残りの開口部分を密閉したものとすることができる。このとき、サーミスタ１０１の電極と接続された配線は、収容部１０２の壁から突出したものとする。また、収容部１０２の内側でサーミスタ１０１の配線と収容部１０２が接する部分は、密閉したものとする。
【００２４】
収容部１０２の形状や、壁の厚みは触覚センサ７０の用途に応じて任意のものとすることができる。収容部１０２は、触覚センサ端子１０の外形の主たる構造となる。このため触覚センサ７０の用途に応じて調整される触覚センサ端子１０の形状に合わせて、収容部１０２の形状は設計されたものが用いられる。
【００２５】
［流体１０３］
流体１０３は、収容部１０２内でサーミスタ１０１の周囲に配置される。収容部１０２が、被検体２０と接触したとき、被検体２０の硬さや弾性、触覚センサ端子１０が被検体に接する力等に応じて、収容部１０２は形状が変化する。この収容部１０２の形状の変化を円滑なものとするために、収容部１０２は内部に中空部を有し、中空部には流体１０３が充填されている。さらには、この流体１０３が、サーミスタ１０１の周囲に配置されている状態によって、サーミスタ１０１が検出する電気抵抗や静電容量等も変化する。この電気抵抗や静電容量は、流体１０３の物性の影響も受ける。
【００２６】
ここで本願に用いる流体１０３は、収容部１０２に応力をかけたとき収容部１０２と連動して形状が変化することができる程度の流動性を有するものをいう。この流体１０３は、密度が０．５以上であることが好ましく、０．７以上であることがより好ましい。密度が低すぎる場合、電気抵抗や静電容量に変化が生じにくく、測定や検出しにくい場合がある。密度の上限は特に定めなくてもよいが、２０以下や、１５以下、１０以下、５以下のような上限を設けてもよい。流体１０３は、適当な密度や比誘電率等を有し、収容部１０２内で密閉された状態を維持しやすいように、触覚センサ端子１０が用いられる環境で、液体やゲル、ゾルとなるものが好ましい。
【００２７】
流体１０３は、比誘電率が、１０以上であることが好ましい。比誘電率は、例えば、水は８０程度であり、エタノールは２４、メタノールは３３、プロピレングリコールは３２、エチレングリコールは３９、グリセリンは４７である。比誘電率が高いほど、触覚センサ端子１０のサーミスタ１０１の電気抵抗や静電容量が測定しやすい絶対量となりノイズの影響を抑制して、わずかな温度変化等も検出することができ、その測定精度や正確さも向上する。比誘電率は、より高いほど、電気抵抗や静電容量を測定しやすくなるため、２０以上がより好ましく３０以上や、４０以上を下限としてもよい。比誘電率の上限は特に定めなくてもよいが、１０００以下や、５００以下、２００以下のような上限を設けてもよい。
【００２８】
流体１０３は、例えば、水（水道水など）や、アルコールなどの極性溶媒、また、これらの混合組成物などを用いることができる。また、これらの液体に粘度を向上させる増粘剤等を加えた増粘液やゾル、ゲルとして、収容部１０２からの漏出を抑制したり、比誘電率を向上させるための導電性部材を混合した組成物としてもよい。
【００２９】
［触覚センサ端子１０］
触覚センサ端子１０は、サーミスタ１０１と、収容部１０２と、流体１０３を有する。この触覚センサ端子１０の形状は、例えば、指を模したものなどとすることができる。また、指の形状にこだわらず、接触した被検体の温度等を検出する、任意の形状にしてもよい。例えば、その外形は、円柱や多角柱の柱状としたり、面状のものとしたりすることができる。円柱の直径は０．３ｍｍ以上とすることができる。面状の１辺は０．３ｍｍ以上とすることができる。直径や辺の大きさは、０．５ｍｍ以上や１ｍｍ以上、２ｍｍ以上としてもよい。
【００３０】
また、触覚センサ端子１０の収容部の内部に配置するサーミスタ１０１は、１つでもよいが、２つ以上や、３つ以上のように複数もうけてもよい。または、触覚センサ端子１０をアレイ状に配置した触覚センサとしてもよい。複数のサーミスタや、複数の触覚センサ端子を有する触覚センサとすることで、それぞれのサーミスタや触覚センサ端子が対応する位置の被検体の温度などの状態をより詳しくマップ化して検出することもできる。
【００３１】
被検体２０は、触覚センサを接触させて使用する任意のものとすることができる。例えば、金属部材や、樹脂部材、木材、工業用品、食品、家庭用品等、その部材や用途等も任意のものとすることができる。
【００３２】
第一の実施形態の触覚センサ７０は、触覚センサ端子１０を有し、さらに、測定部３０と、検出部４０と、記憶部５０と、表示部６０を有する。これらの構成により触覚センサ端子１０が接触する被検体２０の温度などを測定して、測定結果を適宜表示部６０に表示することなどができる。
【００３３】
［測定部３０］
測定部３０は、電気抵抗Ｒｘと、静電容量Ｃｘとを測定する部分である。測定部３０は、触覚センサ端子１０のサーミスタ１０１の配線と接続した状態で用いられる。
【００３４】
電気抵抗Ｒｘは、サーミスタの種類や、触覚センサ端子１０の大きさ、被検体の温度、収容部１０２の厚さの変位などの形状の変化量などに応じて変化する。この変化する範囲に合わせた測定ができるものを用いる。例えば、電気抵抗の範囲は１Ω〜１ＭΩ程度の範囲での変位を想定したものとすることができ、温度が０℃〜５０℃程度での使用を想定する場合、１ｋΩ〜１００ｋΩ程度の範囲を測定することができるものとすることができる。電気抵抗Ｒｘは、電気抵抗Ｒｘと相関する他の物理量の測定による値を用いる場合も含む。例えば、電圧などを測定して、その値を電気抵抗Ｒｘに相当するものとして使用する場合も含む。
【００３５】
静電容量Ｃｘは、サーミスタの種類や、触覚センサ端子１０の大きさ、被検体の温度、収容部１０２の厚さの変位などの形状の変化量などに応じて変化する。この変化する範囲に合わせた測定ができるものを用いる。例えば、静電容量の範囲は１ピコファラッド（ｐＦ）〜１ミリファラッド（ｍＦ）程度の範囲での変位を想定したものとすることができ、温度が０℃〜５０℃程度での使用を想定する場合、１００ｐＦ〜１０μＦ程度の範囲を測定することができるものとすることができる。
【００３６】
［検出部４０］
検出部４０は、測定部３０で測定した電気抵抗Ｒｘと静電容量Ｃｘとから、収容部１０２が接する被検体２０の温度や収容部２０の変形による厚さの変位を求める部分である。
サーミスタ１０１は、サーミスタ１０１が配置される場の温度Ｔｘの影響を受けて、電気抵抗Ｒｘと静電容量Ｃｘが変化する。また、サーミスタ１０１の周囲に流体１０３を配置した状態で用いるとき、その周囲の流体１０３によっても電気抵抗Ｒｘと静電容量Ｃｘが変化する。触覚センサ端子１０が被検体に接触しないとき、サーミスタ１０１の対の電極の中央間を接続する向き（Ｄ１）と同一方向における収容部１０２の厚さはＬ０である（図１）。この厚さＬ０の端部を一定の力で被検体２０に接触させると、収容部１０２は弾性体のため、被検体２０の硬さや弾性、触覚センサ端子１０にかかる応力等により、偏平状に変形する。図２（ａ）は、比較的弱い力で触覚センサ端子１０を被検体２０に接触させた状態を示すものであり変形量は少なく厚さはＬ１である。さらに、図２（ｂ）は、図２（ａ）よりも強い力で被検体２０に接触させたときの触覚センサ端子１０の概要を示す図である。このとき、収容部１０２はより偏平状に変形し、厚さはＬ２である。この厚さが、Ｌ０から、Ｌ１やＬ２に変形したとき、電極間の周囲の液の配置が変化し、電極の周囲で移動する電荷が変わり、電気抵抗Ｒｘや静電容量Ｃｘが変化する。所定の条件における厚さＬｘは、触覚センサ端子１０を被検体に押し付ける圧力や、収容部１０２の弾性率、被検体２０の硬さなどにより変わる。このため、触覚センサ端子１０にかける圧力を一定にすることで被検体２０の硬さを求めたり、被検体２０の硬さなどの情報をあらかじめ把握しておくことで厚さＬｘから応力を求めるものとしてもよい。
【００３７】
電気抵抗Ｒｘ、静電容量Ｃｘと、触覚センサ端子１０が被検体２０と接触したときの、被検体２０の温度Ｔｘ、サーミスタ１０１の周囲の収容部１０２の厚さＬｘとの関係を一般化すると、それぞれ式（Ａ１）、式（Ａ２）の式が成立する。ｇｘは、Ｒｘを求めるための係数であり、ｇｃは、Ｃｘを求めるための係数である。ここで電気抵抗Ｒｘは、より温度Ｔｘの変化の影響を受けやすい。他方の静電容量Ｃｘは、その周囲の流体１０３の静電容量も見かけ上測定されやすいため、サーミスタ１０１の電極間の液量の影響を受けやすく厚さＬｘの影響を受けやすい。
Ｒｘ＝ｇｘ（Ｔｘ，Ｌｘ）  式（Ａ１）
Ｃｘ＝ｇｃ（Ｔｘ，Ｌｘ）  式（Ａ２）
【００３８】
この式（Ａ１）、式（Ａ２）を利用して、温度Ｔｘ、厚さＬｘを検出することができる。ｆｔは、Ｔｘを求めるための係数であり、ｆｌは、Ｌｘを求めるための係数である。触覚センサ端子１０の条件に対応した電気抵抗Ｒｘや、静電容量Ｃｘの測定結果に対応する式（Ｂ１）や式（Ｂ２）の係数をあらかじめ求めておくことで、被検体２０の温度や、被検体２０と接触したときの触覚センサ端子１０の厚さの変化を求めることができる。
Ｔｘ＝ｆｔ（Ｒｘ、Ｃｘ）  式（Ｂ１）
Ｌｘ＝ｆｌ（Ｒｘ、Ｃｘ）  式（Ｂ２）
【００３９】
なお、式（Ｂ１）、式（Ｂ２）に基づく、温度Ｔｘや厚さＬｘを測定しやすいように、厚さＬ０は、サーミスタ周辺での厚さが十分に変化して電気抵抗Ｒｘや、静電容量Ｃｘの変位が検出しやすい程度の大きさとすることが好ましい。このような観点から、厚さＬ０の下限は、０．８ｍｍ以上とすることが好ましく、１．０ｍｍ以上とすることがより好ましい。さらに、１．５ｍｍ以上や、２．０ｍｍ以上、２．５ｍｍ以上としてもよい。厚さＬ０は、特に上限を定めなくてもよいが、厚くなりすぎると、厚さの変位などの変化量に対する相対的な静電容量等の変化量の比が小さくなったり、センサが大型化して取り扱いにくい可能性があるため、５０ｍｍ以下や、３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、１５ｍｍ以下のような上限を設けてもよい。
【００４０】
測定部３０が測定した電気抵抗Ｒｘや静電容量Ｃｘ、また、検出部４０が温度Ｔｘや厚さＬｘを求めるための式（Ｂ１）や式（Ｂ２）、また、検出された温度Ｔｘや厚さＬｘなどの情報は適宜、記憶部５０に記憶させて必要に応じてこの記憶された情報を読み取って、触覚センサ７０を用いることができる。
また、検出された温度Ｔｘや、厚さＬｘなどの所定の情報を必要に応じて、表示部６０にその検出結果などを表示することができる。電気抵抗Ｒｘや静電容量Ｃｘ、またはこれらと対応するものとして測定する電圧等は、測定部３０で測定することができる。この測定部３０は、これらを測定するための電子回路を設けたマイコンなどを有するものとすることができる。また、測定部３０で測定されたデータの処理などを行う検出部４０等はこれらの機能を有するプログラムなどを有するパーソナルコンピュータや、ノートＰＣ、タブレット端末などを用いて、これらの機能を示すものとすることができる。
【００４１】
図３は、本発明に係る触覚センシング方法Ｓ１のフローチャート図である。この触覚センシング方法を行うための触覚センサ端子としては、例えば、第一の実施形態に説明したような触覚センサ端子１０などを用いることができる。
触覚センシング方法Ｓ１は、まず、触覚センサ端子の収容部を被検体に接触させる接触工程Ｓ１１を行う。次に、サーミスタの配線と接続された測定部により、触覚センサ端子の収容部を被検体に接触させたときのサーミスタの電気抵抗Ｒｘと、静電容量Ｃｘとを測定する測定工程Ｓ２１を行う。そして、測定工程Ｓ２１で測定された電気抵抗Ｒｘと静電容量Ｃｘとから、収容部が接する被検体の温度と、収容部の厚さの変位とを求める検出工程Ｓ３１を有する。検出工程Ｓ３１で検出された被検体の温度と、収容部の厚さの変位とは、表示部に表示される表示工程Ｓ４１により表示される。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
［触覚センサ端子（１）］
・サーミスタ（１）：超薄型サーミスタ（厚さ  ５００μｍ，ＳＥＭＩＴＥＣ社製“１０３ＪＴ−０５０”）の先端部分の被覆を外し、電極を露出させた状態で用いた。
・収容部（１）：φ３．８ｍｍのシリコーンチューブを用いた。
・流体（１）：水道水を用いた。
収容部（１）の筒の開口部の一端を封止し、サーミスタ（１）を収容部（１）の中空部に配置し、流体（１）を加えた。その後、サーミスタ（１）の配線を外部に導出した状態で、収容部（１）の開口部を封止した。これにより、収容部（１）内にサーミスタ（１）の電極部分を収容した状態で、その周囲に流体（１）を充填した触覚センサ端子（１）を得た。
図４は、触覚センサ端子（１）を撮像した像である。
【００４４】
触覚センサ端子（１）の配線をインピーダンスメータ（日置電機“インピーダンスアナライザ  ＩＭ３５７０”）に接続し、触覚センサ端子（１）の電気抵抗と、静電容量を測定できる構成とした。
この触覚センサ端子（１）を所定の温度としたミニチュアデバイスで把持し、温度変化時と、ミニチュアデバイスで把持する直径の変化（変形量）の影響を評価した。触覚センサ端子（１）の変形方向は、サーミスタ（１）の電極の面に垂直方向から押しつぶすように変形させた。
図５は、電気抵抗と変形量、電気抵抗と温度、静電容量と変形量、静電容量と温度の関係を評価した結果を示すものである。また、測定にあたって、測定周波数は、１ｋＨｚとしたときと、１０ｋＨｚとしたときの測定も行った。測定結果を図５にまとめる。
【００４５】
図５からも明らかなように、電気抵抗と静電容量は、変形量と温度は、それぞれ異なる挙動を示す。このことから、電気抵抗と静電容量を測定することで触覚センサ（１）が接する被検体の温度や、触覚センサ（１）の変形量を測定することができる。
【００４６】
触覚センサ端子（１）の測定結果に基づく、電気抵抗および静電容量の測定結果から温度を測定するための空間分布を図６に示す。また、電気抵抗および静電容量の測定結果から収容部の厚さの変位（形状の変化）を測定するための空間分布を図７に示す。
【００４７】
図６、７の空間分布を用いて、触覚センサ端子（１）を、図５のための試験とは別に準備したミニチュアデバイスで押圧したときの、温度と、厚さの変位を検出した。このミニチュアデバイスで押圧し、電気抵抗及び静電容量の測定結果から検出した値は、温度２５．５℃、厚さ１．４ｍｍ（変位２．４ｍｍ）であった。この試験状態のミニチュアデバイスの設定値は、温度２５．７℃、厚さ１．３ｍｍ（変位２．５ｍｍ）であった。この結果からも、触覚センサ端子（１）を用いる触覚センサにより、温度、厚さの変位を優れた精度で測定することができることを確認した。
【００４８】
流体（１）の水に代え、エタノールを用いて触覚センサ端子（２）を製造した。また、流体（１）の水に代え、シリコーンオイルを用いて触覚センサ端子（３）を製造した。
触覚センサ端子（２）および触覚センサ端子（３）の構成としても、温度と厚さの変位に対応した電気抵抗や静電容量を求めることで、温度と厚さの変位を測定することができた。一方、水よりも、エタノールやシリコーンオイルは比誘電率が低く、電気抵抗や静電容量の変化が少なく、測定精度がやや低下した。特にシリコーンオイルは、静電容量の絶対値が低く、測定が行いにくいものとなった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、温度や圧力の測定を行う触覚センサにかかり、ロボットの触覚機構等に利用することができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  触覚センサ端子
１０１  サーミスタ
１０２  収容部
１０３  流体
２０  被検体
３０  測定部
４０  検出部
５０  記憶部
６０  表示部
７０  触覚センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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