(57)【要約】【課題】センサ設置位置に関係なく安定した検出感度を得ることができ、しかも、構造が簡単で配線量を大幅に削減することが可能な触覚センサを提供する。【解決手段】外部電磁波による電力供給と信号伝達を行うアンテナ一体型の無線タグＴ１と、圧力を検出する感圧素子４とを有し、無線タグＴ１上に感圧素子４を配置している。このようにアンテナ一体型の無線タグＴ１上に感圧素子４を単に配置する構造とすることにより、センサ構造が単純となり、量産効果によるコストダウンを図ることができる。しかも、無線タグＴ１上に感圧素子４を配置し、接触圧力等の感圧を直接検出する構造とすることで、設置位置に関係なく、常に安定した検出感度を得ることができる。さらに、ＲＦＩＤ用タグを用いることで、無線による電力供給とセンサ検出データの通信を行うことが可能となり、配線量を大幅に削減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電磁波による電力供給と信号伝達を行うアンテナ一体型の無線タグと、圧力を検出する感圧素子とを備え、前記無線タグ上に前記感圧素子が配置されていることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ。
【請求項２】
請求項１記載のＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、前記無線タグ上に複数の感圧素子が配置されていることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ。
【請求項３】
請求項１または２記載のＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、感圧検出用の電極が複数配置されていることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、当該ＲＦＩＤ型触覚センサがシート状の軟質材料で覆われているとともに、その軟質材料の片面に粘着剤層が形成されていることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のＲＦＩＤ型触覚センサとスイッチとを備え、前記ＲＦＩＤ型触覚センサが前記スイッチの表面または裏面に配置されていることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載のＲＦＩＤ型触覚センサの複数個がシート上にマトリクス状に配置されていることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置。
【請求項７】
請求項６記載のＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置において、前記ＲＦＩＤ型触覚センサと同一シート上にリーダー・ライタ及びそのアンテナが配置されていることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載のＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、当該ＲＦＩＤ型触覚センサがロボットの指または外装部に配置されていることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ。
【請求項９】
外部電磁波による電力供給と信号伝達を行うアンテナ一体型の無線タグを有するＲＦＩＤ型触覚センサであって、ロボットの指または外装部に設けられた柔軟材の表面上に当該ＲＦＩＤ型触覚センサが配置されており、前記ＲＦＩＤ型触覚センサに被対象物が接触したときの前記柔軟材の変形により、前記ＲＦＩＤ型触覚センサと前記ロボット側に配置されたリーダー・ライタのアンテナとの距離が所定値以下となったときに、前記ＲＦＩＤ型触覚センサと前記リーダー・ライタとの通信が可能となるように構成されていることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ。
【請求項１０】
請求項９記載のＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、当該ＲＦＩＤ型触覚センサ側の送信出力を制御することにより検出距離が可変であることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ。
【請求項１１】
請求項９または１０記載のＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、当該ＲＦＩＤ型触覚センサ側の受信感度を制御することにより検出距離が可変であることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載のＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、前記リーダー・ライタ側の送信出力を制御することにより検出距離が可変であることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれかに記載のＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、前記リーダー・ライタ側の受信感度を制御することにより検出距離が可変であることを特徴とするＲＦＩＤ型触覚センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物に押し当てたときの接触を検出する触覚センサに関し、さらに詳しくは、外部電磁波による電力供給と信号伝達を行うアンテナ一体型の無線タグと触覚センサとを組み合わせたＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）型触覚センサ及びＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物に押し当てたときの接触を検出する触覚センサとして、高周波コイルの変形量で圧力を検出するセンサ素子をゴム系弾性材料内に埋め込んだ構造の埋込み型触覚センサ（例えば、特許文献１参照）と、感圧素子の上下にそれぞれ複数の電極を配置した構造のマトリクス型触覚センサ（例えば、特許文献２参照）がある。
【０００３】
埋込み型触覚センサの一例を図１０に示す。この例の埋込み型触覚センサは、シリコンゴム等の人口皮膚部材５０１内に複数のセンサ素子５０２・・５０２を埋め込むとともに、人口皮膚部材５０１の表面上に電力送信コイル５０４と信号受信コイル５０３を配置している。このような埋込み型触覚センサに用いるセンサ素子５０２としては、例えば図１１に示すように、センサ回路５２１上に電力供給コイル５２２と信号送信コイル５２３を配置したもの（無線センサ）がある。なお、センサ素子５０２を人口皮膚部材５０１に埋め込む方法としては、液状のシリコンゴムにセンサ素子５０２を混入し、成型用金型等にシリコンゴムを流し込み、硬化させるという方法が採用されている。
【０００４】
以上の構造の埋込み型触覚センサの動作原理を説明する。
【０００５】
まず、電力送信コイル５０４より磁界を発生させ、その発生磁界をセンサ素子５０２の電力供給コイル５２２で受けて電気変換し、センサ回路５２１に電力を供給する。センサ回路５２１には、電力供給コイル５２２または信号送信コイル５２３を利用してＬＣ発振回路が構成されており、特定周波数の発振が行われるが、電力供給コイル５２２または信号送信コイル５２３に外力が加わるとコイルが変形し、このコイル変形によりＬＣ発振回路の発振周波数が変化する。そして、ＬＣ発振回路の発振周波数を信号送信コイル５２３にて送信し、人口皮膚部材５０１の表面上の信号受信コイル５０３で受信する。ここで、受信信号の周波数分析を行うと、信号周波数が特定周波数である場合、外力が加わっていない状態であると判断することができ、特定周波数からずれている場合は、外力が加わったと判断することができるので、触覚センサと同等の機能を果たすことができる。
【０００６】
一方、マトリクス型触覚センサとしては、例えば図１２に示す構造のものがある。図１２に示すマトリクス型触覚センサは、上層部に、複数のＸラインの配線パターン６１３ａ〜６１３ｃとその各配線パターン６１３ａ〜６１３ｃ上に配置された電極パターン６１４ａ〜６１４ｄを有するフレキシブルプリント基板６１２が配置され、下層部に、複数のＹラインの配線パターン６２３ａ〜６２３ｄとその各配線パターン６２３ａ〜６２３ｄ上に配置された電極パターン６２４ａ〜６２４ｃを有するフレキシブルプリント基板６２２が配置されており、さらに、それら上下のフレキシブルプリント基板６１２とフレキシブルプリント基板６２２との間にシート状感圧センサ素子６１１が挟み込まれた構造となっている。なお、電極パターン６１４ａ〜６１４ｄと電極パターン６２４ａ〜６２４ｃは、シート状感圧センサ素子６１１と接触できるように各フレキシブルプリント基板６１２，６２２の面方向に配置されている。
【０００７】
以上の構造のマトリクス型触覚センサの動作原理を説明する。まず、上層部のフレキシブルプリント基板６１２のＸラインの複数の配線パターン６１３ａ〜６１３ｃのうちの１つの電線パターン、例えば電線パターン６１３ａに電圧を印加した状態で、電極パターン６１４ａ〜６１４ｄ上に圧力を加えると、感圧センサ素子６１１を通して下層部のフレキシブルプリント基板６２２の配線パターン６２３ａ〜６２３ｄ上に配置された電極パターン６２４ａ〜６２４ｃに接触する。このとき、各分部に加えられた圧力に応じて感圧センサ素子６１１の抵抗値が変化するため、電線パターン６２３ａ〜６２３ｄの各々の電圧を測定することによりＸラインの感圧を検出することができる。同様に、電線パターン６１３ｂ及び６１３ｃについて電圧を印加して、電線パターン６２３ａ〜６２３ｄの各分部の電圧を測定すれば、センサ全体の感圧分布を検出することができる。
【特許文献１】特開平１１−２４５１９０号公報
【特許文献２】特開昭６２−０８０５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、高周波コイルの変形量で圧力を検出する触覚センサ（無線センサ）を、ゴム系弾性材料内に埋め込んだ構造（埋込み型触覚センサ）では、ゴム系弾性材料内にセンサを埋め込むための金型費用、開発費用及び開発日程が大幅に必要であるので、センサの形状変更を行う場合、開発に多くの時間を要するとともに、コストが高くつく。また、単純にセンサをゴム系弾性材料内に埋め込んだ場合、センサの方向と埋め込み位置が均一にならない場合が多く、感度にバラツキが生じる。特に、アンテナ（コイル）が磁界と交差する方向（垂直方向）に埋め込まれなかった場合、センサとの通信ができなくなる。
【０００９】
一方、マトリクス型触覚センサの場合、センサ素子数が多くなると配線量が増加するため、ロボット等の触覚センサとして利用する場合、その配線処理が困難になるという問題がある。
【００１０】
本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、設置位置に関係なく安定した検出感度を得ることができ、しかも、構造が簡単で配線量を大幅に削減することが可能なＲＦＩＤ型触覚センサの提供と、そのような特徴を有するＲＦＩＤ型触覚センサを備えたＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＲＦＩＤ型触覚センサは、外部電磁波による電力供給と信号伝達を行うアンテナ一体型の無線タグと、圧力を検出する感圧素子とを備え、前記無線タグ上に前記感圧素子が配置されていることを特徴としている。
【００１２】
本発明のＲＦＩＤ型触覚センサによれば、アンテナ一体型の無線タグ上に感圧素子を配置しているので、センサ構造が単純であり、量産効果によるコストダウンを図ることができる。しかも、被対象物等に貼り付けて使用することが可能であるので、設置が容易であり、任意の自由なレイアウトで触覚センサを配置することができる。また、無線タグ上に感圧素子を配置し、接触圧力等の感圧を直接検出する構造であるので、設置位置に関係なく、常に安定した検出感度を得ることができる。
【００１３】
本発明のＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、無線タグ上に複数の感圧素子を配置しておいてもよい。このような構造を採用すると、感圧検出部の分解能を容易に向上させることができる。また、感圧検出用の電極を複数（例えば３つ以上）配置しておいてもよく、この場合も、感圧検出部の分解能を容易に向上させることができる。
【００１４】
本発明のＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、当該ＲＦＩＤ型触覚センサをシート状の軟質材料で覆うとともに、その軟質材料の片面（無線タグ側の面）に粘着剤層を形成した貼付け構造（シールタイプ）としておいてもよい。このようにＲＦＩＤ型触覚センサを貼付け構造とすることにより、設置が更に容易となり、任意の自由なレイアウトでＲＦＩＤ型触覚センサを配置することができる。
【００１５】
本発明において、ＲＦＩＤ型触覚センサをスイッチ（例えば押ボタンスイッチ）の表面または裏面に配置して入力装置を構成してもよい。この場合、押ボタンスイッチのオン／オフを非接触で検出することができる。また、スイッチ自体の配線も不要とすることが可能になる。
【００１６】
本発明において、ＲＦＩＤ型触覚センサの複数個をシート上にマトリクス状に配置することにより、分解能を高めたＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置を構成してもよい。また、この場合、ＲＦＩＤ型触覚センサと同一シート上にリーダー・ライタ及びそのアンテナを配置しておけば、例えば文字や図形等を入力する携帯用キーボードや携帯用タブレットを構築することができる。
【００１７】
本発明のＲＦＩＤ型触覚センサの具体的な使用例として、ロボットの指または外装部に配置する形態を挙げることができる。
【００１８】
本発明のＲＦＩＤ型触覚センサは、外部電磁波による電力供給と信号伝達を行うアンテナ一体型の無線タグを有するＲＦＩＤ型触覚センサであって、ロボットの指または外装部に設けられた柔軟材の表面上にＲＦＩＤ型触覚センサを配置し、前記ＲＦＩＤ型触覚センサに被対象物が接触したときの前記柔軟材の変形により、ＲＦＩＤ型触覚センサとロボット側に配置されたリーダー・ライタのアンテナとの距離が所定値以下となったときに、ＲＦＩＤ型触覚センサとリーダー・ライタとの通信が可能となるように構成しておいてもよい。このような構成を採用すれば、柔軟材の変形量から被対象物との接触を検出することができるので、ＲＦＩＤ型触覚センサの感圧素子部を省略することが可能となり、触覚センサの構造を簡略化することができる。
【００１９】
このように柔軟材の変形量から被対象物との接触を検出する構造の場合、ＲＦＩＤ型触覚センサ側の送信出力または受信感度の制御により検出距離を可変にすることで、リーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサとの通信距離や感度を自由に設定することができる。また、リーダー・ライタ側の送信出力または受信感度の制御により検出距離を可変にすることで、リーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサとの通信距離や感度を自由に設定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のＲＦＩＤ型触覚センサによれば、アンテナ一体型の無線タグ上に感圧素子を単に配置する構造であるので、センサ構造が単純であり、量産効果によるコストダウンを図ることができる。しかも、被対象物等に貼り付けて使用することが可能であるので、設置が容易であり、任意の自由なレイアウトで触覚センサを配置することができる。また、無線タグ上に感圧素子を配置し、接触圧力等の感圧を直接検出する構造であるので、設置位置に関係なく、常に安定した検出感度を得ることができる。
【００２１】
ここで、リーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサとの通信は、近接した位置で使用することが多く、この場合、ＲＦＩＤ型触覚センサのアンテナの小型化を図ることができるので、ＲＦＩＤ型触覚センサ自体も小型化することが可能となる。従って、ＲＦＩＤ型触覚センサを複数配置することにより、単位面積当りのセンサ分解能を容易に向上させることができる。さらに、本発明によるＲＦＩＤ型触覚センサは、無線による電力供給とセンサ検出データの通信を行うため、配線量を大幅に削減することができる。また、配線量の増加に伴うセンサの配置制限を大幅に緩和することができる。
【００２２】
本発明のＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置によれば、上記した特徴を有するＲＦＩＤ型触覚センサの複数個をシート上にマトリクス状に配置しているので、分解能の向上を図ることができる。しかも、無線による電力供給とセンサ検出データの通信を行うため、配線量を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
＜実施形態１＞
図１は本発明のＲＦＩＤ型触覚センサの一例を模式的に示す図である。
【００２５】
この例のＲＦＩＤ型触覚センサＳ１は、ＲＦＩＤ回路１、アンテナ（ループアンテナ）２、基板３、及び、感圧素子４、感圧検出用の電極５ａ，５ｂ等を備えている。
【００２６】
ＲＦＩＤ回路１及びアンテナ２は基板３の一面上に形成されており、これらＲＦＩＤ回路１、アンテナ２及び基板３によって、外部磁界により電力供給と信号伝達を行うアンテナ一体型の無線タグＴ１が構成されている。
【００２７】
基板３の片面（アンテナ２とは反対側の面）に凹部３ａが形成されており、その凹部３ａに電極５ａ，５ｂが配置されている。これら電極５ａ，５ｂはそれぞれ配線６ａ，６ｂを介してＲＦＩＤ回路１に接続されている。感圧素子４は、電極５ａ、５ｂ上に所定の間隔をあけて対向した状態で配置されている。なお、感圧素子４としては、圧力が加わるとその素子の抵抗値が変化する感圧ゴム等を利用することができる。
【００２８】
以上の構造のＲＦＩＤ型触覚センサＳ１において、感圧素子４にＺ方向の圧力が加わると、感圧素子４の抵抗値が変化する。従って、感圧素子４と接触する電極５ａと電極５ｂの間の抵抗値をＲＦＩＤ回路１で検出することにより、Ｚ方向の接触圧力を測定することができる。そして、このようにして測定されたＺ方向の接触圧力の検出値（感圧値）を、アンテナ２からＲＦＩＤ用リーダー・ライタ（図示せず）にデータ送信することにより、当該ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１と離れた位置で、触覚検出を行うことが可能になる。
【００２９】
次に、ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１の回路構成を一例を図２を参照しながら説明する。
【００３０】
この例の回路ブロックは、ＲＦＩＤ回路部１０及び感圧検出回路部２０によって構成されている。ＲＦＩＤ回路部１０は、主に無線タグとしての回路ブロックで、ＲＦＩＤ用リーダー・ライタから送信され、アンテナ２で受けた電磁波を整流して電力を発生させる電力供給部１１と、電磁波を信号として受信する無線受信部１３を備えている。
【００３１】
アンテナ２で受信した受信電波は無線受信部１３のアンプ（図示せず）にて増幅され、復調器１５によってデジタル信号に変換される。その変換後のデジタル信号は、シリアル通信による既知のフォーマットで構成されているため、シリアル通信処理部１６で意味のあるデータとしてＣＰＵ１７に転送される。
【００３２】
このとき、受信したデータが、感圧データを転送するためのコマンドである場合、感圧素子４の感圧値を、感圧検出回路部２０のセンサ回路部２１で検出し、ＣＰＵ１７に感圧データとして送る。次に、ＣＰＵ１７は、ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）１９に予め記憶されている自分自身の識別番号と感圧データとをシリアル通信処理部１６に送り、シリアル転送の信号フォーマットに変換する。その変換後の信号を、変調器１４において変調して無線転送するため信号として無線送信部１２に送りアンテナ２から無線送信する。そして、アンテナ２からの無線信号をＲＦＩＤ用リーダー・ライタで受信することにより、ＲＦＩＤ型触覚センサでの感圧検出を無線通信にて行うことができる。
【００３３】
なお、ＣＰＵ１７に接続されているＲＯＭ／ＲＡＭ１８には、以上の動作を実行するためのプログラム等が書き込まれている。
【００３４】
次に、ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１の使用形態の一例を図３を参照しながら説明する。
【００３５】
この例では、ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１を被対象物Ｗに設置する一方、ロボットの指３０にリーダー・ライタ３１及びアンテナ３２を配置しておき、ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１の感圧素子４で感圧検出を行い、その感圧データを、無線タグＴ１からアンテナ３２を介してリーダー・ライタ３１に送信することにより触覚検出を行う点に特徴がある。
【００３６】
さらに、この例では、ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１を、紙やビニール系シート等のシート状の軟質材料７で板形状に覆うとともに、そのシート状の軟質材料７の片面（無線タグＴ１側の面）に粘着剤層を形成して貼付け構造（シールタイプ）にした点に特徴がある。このようにＲＦＩＤ型触覚センサＳ１を貼付け構造とすることにより、設置が更に容易となり、任意の自由なレイアウトでＲＦＩＤ型触覚センサＳ１を配置することができる。
【００３７】
なお、図３に示す例では、リーダー・ライタ３１をロボットの指３０に設置しているが、腕時型のリーダー・ライタを人の腕につけるという応用例も考えることができる。
【００３８】
以上のＲＦＩＤ型触覚センサＳ１によれば、基板３に形成したＲＦＩＤ回路１及びアンテナ２からなる無線タグＴ１上に感圧素子４を単に配置した構造であるので、センサ構造が単純であり、量産効果によるコストダウンを図ることができる。しかも、被対象物等に貼り付けて使用することが可能であるので、設置が容易であり、任意の自由なレイアウトで触覚センサを配置することができる。また、無線タグＴ１上に感圧素子４を配置し、接触圧力等の感圧を直接検出する構造であるので、設置位置に関係なく、常に安定した検出感度を得ることができる。
【００３９】
ここで、例えば図３に示すように、リーダー・ライタ３１とＲＦＩＤ型触覚センサＳ１との通信は、近接した位置で使用する場合が多い。この場合、ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１のアンテナ２の小型化を図ることが可能であるので、ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１自体を小型化（例えば０．４ｍｍ角以下）することが可能となる。従って、多数のＲＦＩＤ型触覚センサＳ１・・Ｓ１を配置することにより、単位面積当りのセンサ分解能を容易に向上させることができる。
【００４０】
しかも、本発明の触角センサはＲＦＩＤタイプであるので、無線による電力供給とセンサ検出データの通信を行うことが可能となり、配線量を大幅に削減することができる。また、配線量の増加に伴うセンサの配置制限を大幅に緩和することができる。
【００４１】
＜実施形態２＞
図４は本発明のＲＦＩＤ型触覚センサの他の例を模式的に示す図である。
【００４２】
この例のＲＦＩＤ型触覚センサＳ２は、前記した図１の構造において、感圧素子を２つに分割し、その分割した各感圧素子１０４ａ，１０４ｂにそれぞれ電極１０５ａ，１０５ｂと電極１０５ｃ，１０５ｄを配置している点に特徴がある。それ以外の構造は、図１のＲＦＩＤ型触覚センサＳ１と同じである。この例のように、感圧検出部分を２つの感圧素子１０４ａ，１０４ｂで構成することにより、触覚センサの分解能を容易に向上させることができる。
【００４３】
なお、この例において、２つの感圧素子１０４ａ，１０４ｂの合わせ部分（分割部分）には保持板１０３が配置されている。また、各感圧素子１０４ａ，１０４ｂのそれぞれに対して配置された電極１０５ａ，１０５ｂと電極１０５ｃ，１０５ｄは、それぞれ、配線１０６ａ〜１０６ｄを介してＲＦＩＤ回路１に接続されている。
【００４４】
＜実施形態３＞
図５は本発明のＲＦＩＤ型触覚センサの別の例を模式的に示す図である。
【００４５】
この例のＲＦＩＤ型触覚センサＳ３は、前記した図１の構造において、１つの感圧素子４に対して４つの電極２０５ａ〜２０５ｄを配置した点に特徴がある。それ以外の構造は図１のＲＦＩＤ型触覚センサＳ１と同じである。なお、４つの電極２０５ａ〜２０５ｄはそれぞれ配線２０６ａ〜２０６ｄを介してＲＦＩＤ回路１に接続されている。
【００４６】
この例の動作原理を説明すると、４つの電極２０５ａ〜２０５ｄのうち、まず、２つの電極２０５ａと電極２０５ｂを利用して、感圧素子４の抵抗値（つまり電極２０５ａと電極２０５ｂとの間の感圧）を測定する。次に、前記と同様に、電極２０５ｂと電極２０５ｃを利用して、感圧素子４の抵抗値（つまり電極２０５ｂと電極２０５ｃとの間の感圧）を測定し、さらに、電極２０５ｃと電極２０５ｄを利用して、感圧素子４の抵抗値（つまり電極２０５ｃと電極２０５ｄとの間の感圧）を測定することにより、１つの感圧素子４に対して３箇所の感圧を検出することが可能になる。
【００４７】
以上のように、この例のＲＦＩＤ型触覚センサＳ３によれば、図１の構造において、電極及び配線を追加するだけで、簡単な構造のもとに分解能を向上させることができるという利点がある。
【００４８】
＜実施形態４＞
上記した特徴を有する図１のＲＦＩＤ型触覚センサＳ１、図４のＲＦＩＤ型触覚センサＳ２、または、図５のＲＦＩＤ型触覚センサＳ３のいずれかのＲＦＩＤ型触覚センサを、押ボタンスイッチの表面または裏面に配置してＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置を構成すれば、押ボタンスイッチのオン／オフを非接触で検出することができる。また、押ボタンスイッチ自体の配線も不要とすることが可能になる。しかも、図１、図４及び図５の各ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、被対象物に容易に貼り付けることが可能であるので、押ボタンスイッチの任意の部位に自由に設置することが可能である。
【００４９】
さらに、ＲＦＩＤ型触覚センサを押ボタンスイッチに適用した場合、ボタンを押す動作を行ったときに、リーダー・ライタのアンテナとＲＦＩＤ型触覚センサが接近した位置関係となるように構成することが可能であるので、ＲＦＩＤ型触覚センサのアンテナ及びリーダー・ライタのアンテナの小型化を図ることができる。
【００５０】
なお、以上は押ボタンスイッチに適用した例について説明したが、これに限られることなく、押ボタンスイッチと類似形状をした物の表面または裏面上にＲＦＩＤ型触覚センサを配置してもよい。
【００５１】
＜実施形態５＞
図６は本発明のＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置の一例を模式的に示す図である。この例では、図１に示すＲＦＩＤ型触覚センサＳ１を複数個用い、それらＲＦＩＤ型触覚センサＳ１・・Ｓ１をマトリクス状（この例では８行×８列）に配置してセンサ群の全体をシート構造とした点に特徴がある。
【００５２】
そして、この例においても、各ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１・・Ｓ１の検出値（感圧値）を非接触で読み取ることができるので、配線量を増加させることなく、自由な設置が可能なＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置を構築することができる。
【００５３】
なお、この例のＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置は、文字や図形等を入力する携帯用キーボードや携帯用タブレットに応用することが可能である。
【００５４】
図７は本発明のＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置の他の例を模式的に示す図である。この例では、複数のＲＦＩＤ型触覚センサＳ１・・Ｓ１をシート８上に配置するとともに、その同一のシート８上にリーダー・ライタ３１及びそのアンテナ３２を配置してＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置を構築した点に特徴がある。この例においても、携帯用キーボードや携帯用タブレットに応用することが可能である。
【００５５】
なお、図６及び図７のＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置において、ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１に替えて、図４のＲＦＩＤ型触覚センサＳ２または図５のＲＦＩＤ型触覚センサＳ３等を用いてもよい。
【００５６】
＜実施形態６＞
図８は本発明のＲＦＩＤ型触覚センサの応用例を模式的に示す図である。
【００５７】
この例では、ロボットの外装部３０ａ（またはロボットの指３０等）に、複数のＲＦＩＤ型触覚センサＳ１・・Ｓ１を配置する一方、ロボットの指３０（またはハンド本体部分等）にリーダー・ライタ３１及びそのアンテナ３２を配置し、それらリーダー・ライタ３１及びアンテナ３２によって、ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１に対象物が接触した否かを検出するように構成した点に特徴があり、このような構造を採用すれば、設置と配置が自由な触覚センサを構築することができる。
【００５８】
なお、図８に示す構造において、ＲＦＩＤ型触覚センサＳ１に替えて、図４のＲＦＩＤ型触覚センサＳ２または図５のＲＦＩＤ型触覚センサＳ３等を用いてもよい。
【００５９】
また、図８に示す構造に限られることなく、他の応用例として、ロボットの指や外装部に替えて、データ・グローブ等の表面にＲＦＩＤ型触覚センサを設置することにより、データ・グローブで被対象物に接触した否かを検出する触覚センサとしても利用できる。
【００６０】
＜実施形態７＞
図９は本発明のＲＦＩＤ型触覚センサの別の例を模式的に示す図である。
【００６１】
この例では、ロボットの外装部３０ａ（またはロボットの指３０等）にシリコンゴム等の柔軟材３３を設け、その柔軟材３３の表面上に複数のＲＦＩＤ型触覚センサＳ４・・Ｓ４を配置する一方、ロボットの指３０（またはハンド本体部分等）にリーダー・ライタ３１及びそのアンテナ３２を配置している。この例では、各ＲＦＩＤ型触覚センサＳ４として、図１において感圧素子４及び電極５ａ，５ｂを省略した構造の触覚センサを用いている。
【００６２】
そして、この例では、被対象物ＷがＲＦＩＤ型触覚センサＳ４・・Ｓ４に接触したときに柔軟材３３が変形し、リーダー・ライタ３１のアンテナ３２とＲＦＩＤ型触覚センサＳ４・・Ｓ４との間の距離Ｄが短くなったときに通信が可能な状態とすることができる。
【００６３】
すなわち、図９に示す構造において、各ＲＦＩＤ型触覚センサＳ４・・Ｓ４とリーダー・ライタ３１のアンテナ３２との通信距離を限定（通信距離の限定については後述する）しておけば、通常状態（被対象物Ｗが非接触の状態）では、リーダー・ライタ３１のアンテナ３２とＲＦＩＤ型触覚センサＳ４・・Ｓ４とは双方向通信を行うことができないが、例えばＲＦＩＤ型触覚センサＳ４−ｂ，Ｓ４−ｃに被対象物Ｗが接触して柔軟材３３が変形すると、それらＲＦＩＤ型触覚センサＳ４−ｂ，Ｓ４−ｃとアンテナ３２との間の各距離Ｄが短くなって双方向通信が可能となり、これによって、例えばＲＦＩＤ型触覚センサＳ４−ｂ，Ｓ４−ｃが被対象物Ｗと接触したことを検出することができる。
【００６４】
この例のＲＦＩＤ型触覚センサによれば、柔軟材３３の変形量から被対象物との接触を検出することができるので、図１に示す感圧素子４及び電極５ａ，５ｂを省略することができ、触覚センサの構造を簡略化することができる。
【００６５】
−通信距離の限定について−
通信距離を限定する手法としては、リーダー・ライタまたはＲＦＩＤ型触覚センサにおいて、送信出力または受信感度のいずれか１つの機能について制限（制御）することにより距離限定を実現することができる。勿論、アンテナの大きさを変更することによっても送信出力や受信感度が変えることができる。
【００６６】
そして、このようにして通信距離を限定することにより、上記したように、図１に示す感圧素子４と電極５ａ，５ｂを省略することが可能となる。また、図９の構造の触覚センサに、図１に示すＲＦＩＤ型触覚センサＳ１をそのまま適用した場合は、リーダー・ライタと複数のＲＦＩＤ型触覚センサと双方向通信可能な個数が少なくなるので、リーダー・ライタが双方向通信する回数が大幅に削減される結果、双方向通信が多い場合に比べ、より速い通信サイクルを実現することができる。
【００６７】
−送信出力・受信感度の制御について−
次に、ＲＦＩＤ型触覚センサまたはリーダー・ライタの送信出力・受信感度を制御する手法について説明する。
【００６８】
まず、ＲＦＩＤ型触覚センサの送信出力については、図２に示す無線送信部１２から送信出力する電磁波の大きさを変えることにより、ＲＦＩＤ型触覚センサの送信出力を可変とすることができる。また、複数のＲＦＩＤ型触覚センサを用いる場合、無線送信部１２から送信出力する電磁波の大きさをＲＦＩＤ型触覚センサ毎に変えることにより、各ＲＦＩＤ型触覚センサの送信出力を可変とすることができる。
【００６９】
そして、このようにＲＦＩＤ型触覚センサの送信出力を可変にすることにより、リーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサの通信距離（検出距離）を可変とすることが可能となり、これによって、リーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサ間の配置設定や距離をよりフレキシブルに設定することができる。
【００７０】
次に、ＲＦＩＤ型触覚センサの送信出力の最適な設定方法について説明する。まず、初期状態としてＲＦＩＤ型触覚センサの送信出力を最大に設定し、次に、リーダー・ライタからＲＦＩＤ型触覚センサに通信コマンドを送信し、そのコマンドに対するレスポンスをＲＦＩＤ型触覚センサからリーダー・ライタに返す。このとき、一回のレスポンス通信時に、図２に示すＣＰＵ１７の制御により無線送信部１２の出力を前回のレスポンスより１ステップ小さな送信出力とする。ここで、１ステップの制御が仮に１ｍｍの通信距離に対応している場合、１ｍｍ単位で通信距離が短くなる。
【００７１】
そして、このような通信サイクルを繰り返すと、何れリーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサ間で通信ができない状態となる。このときの送信出力制御量をＲＦＩＤ型触覚センサのＥＥＰＲＯＭ１９等の不揮発性メモリに記憶し、ＲＦＩＤ型触覚センサの送信出力をこの制御量に固定する。このような設定を行うと、ＲＦＩＤ型触覚センサが被対象物に押し付けられていない状態のときは、リーダー・ライタと双方向通信が行えないが、ＲＦＩＤ型触覚センサが被対象物に１ｍｍ（所定値）以上押し付けられると、リーダー・ライタ間の距離が短くなり双方向通信が可能となる。つまり、通常通信で双方向通信が可能な場合は、ＲＦＩＤ型触覚センサが押し付けられたことを意味し、触覚センサとしての役割を果たすことができる。
【００７２】
また、ＲＦＩＤ型触覚センサの受信感度については、図２に示す無線受信部１３で受信する電磁波の感度を変えることにより、ＲＦＩＤ型触覚センサの受信感度を可変とすることができる。また、複数のＲＦＩＤ型触覚センサを用いる場合、無線受信部１３で受信する電磁波の感度をＲＦＩＤ型触覚センサ毎に変えることにより、各ＲＦＩＤ型触覚センサの受信感度を可変とすることができる。
【００７３】
そして、このようにＲＦＩＤ型触覚センサの受信感度を可変にすることにより、リーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサの通信距離（検出距離）を可変とすることが可能となり、これによって、リーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサ間の配置設定や距離をよりフレキシブルに設定することができる。
【００７４】
一方、リーダー・ライタの送信出力または受信感度を制御することにより、リーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサの通信距離を可変とすることも可能である。
【００７５】
具体的には、ＲＦＩＤ型触覚センサとほぼ同構造のリーダー・ライタの無線送信部から送信出力する電磁波の大きさを変えることにより、ＲＦＩＤ型触覚センサの送信出力を可変とすることができる。また、複数のＲＦＩＤ型触覚センサを用いる場合、ＲＦＩＤ型触覚センサとほぼ同構造のリーダー・ライタの無線送信部から送信出力する電磁波の大きさをＲＦＩＤ型触覚センサ毎に変えることにより、各ＲＦＩＤ型触覚センサの送信出力を可変とすることができる。
【００７６】
そして、このようにリーダー・ライタの送信出力を可変にすることにより、リーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサの通信距離（検出距離）を可変とすることが可能となり、これによって、リーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサ間の配置設定や距離をよりフレキシブルに設定することができる。
【００７７】
さらに、リーダー・ライタの受信感度についても、同様に、ＲＦＩＤ型触覚センサとほぼ同構造のリーダー・ライタの無線受信部から受信する電磁波の感度を変えることによりリーダー・ライタとＲＦＩＤ型触覚センサの通信距離を可変とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明のＲＦＩＤ型触覚センサの一例を模式的に示す図である。
【図２】図１のＲＦＩＤ型触覚センサの回路構成を示すブロック図である。
【図３】図１のＲＦＩＤ型触覚センサの使用例を模式的に示す図である。
【図４】本発明のＲＦＩＤ型触覚センサの他の例を模式的に示す図である。
【図５】本発明のＲＦＩＤ型触覚センサの別の例を模式的に示す図である。
【図６】本発明のＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置の一例を模式的に示す図である。
【図７】本発明のＲＦＩＤ型触覚センサ入力装置の他の例を模式的に示す図である。
【図８】ＲＦＩＤ型触覚センサの応用例を模式的に示す図である。
【図９】本発明のＲＦＩＤ型触覚センサの別の例を模式的に示す図である。
【図１０】埋込み型触覚センサの構造を模式的に示す図である。
【図１１】図１０の触覚センサに用いるセンサ素子の構造を模式的に示す図である。
【図１２】マトリクス型触覚センサの構造を模式的に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
Ｓ１  ＲＦＩＤ型触覚センサ
１  ＲＦＩＤ回路
２  アンテナ
３  基板
３ａ  凹部
４  感圧素子
５ａ，５ｂ  電極
６ａ，６ｂ  配線
１０  ＲＦＩＤ回路部
１１  電力供給部
１２  無線送信部
１３  無線受信部
１４  変調器
１５  復調器
１６  シリアル通信処理部
１７  ＣＰＵ
１８  ＲＯＭ／ＲＡＭ
１９  ＥＥＰＲＯＭ
２０  感圧検出回路部
２１  センサ回路部
３０  ロボットの指
３０ａ  ロボットの外装部
３１  リーダー・ライタ
３２  アンテナ
Ｓ４  ＲＦＩＤ型触覚センサ
３３  柔軟材（感圧素子）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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