(57)【要約】【課題】検出精度を上げることができる触覚センサおよび接触判別方法を提供することを課題とする。【解決手段】触覚センサ１は、複数の検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）と、複数の検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）に電気的に接続される制御部３と、を備える。制御部３は、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの検出値σ１〜σＮと、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの数Ｎと、を取得する取得ステップと、検出値σ１〜σＮを合計して検出総和値Σを求め、数Ｎと単一のアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの面積ｓとから検出総面積Ｓを求め、検出総和値Σと検出総面積Ｓとから判別対象値Ｆを求める演算ステップと、判別対象値Ｆとしきい値Ｆｔｈとを比較することにより、検出対象物がアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに接触したか否かを判別する判別ステップと、を実行する。【選択図】図３
2018105705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の検出部と、複数の前記検出部に電気的に接続される制御部と、を備える触覚センサであって、
全ての前記検出部のうち、検出値が変化した検出部を、アクティブ検出部として、
前記制御部は、
前記検出値と、前記アクティブ検出部の数と、を取得する取得ステップと、
全ての前記アクティブ検出部の前記検出値を合計することにより検出総和値を求め、前記アクティブ検出部の総数と単一の前記アクティブ検出部の面積とから検出総面積を求め、前記検出総和値と前記検出総面積とから判別対象値を求める演算ステップと、
前記判別対象値としきい値とを比較することにより、検出対象物が前記アクティブ検出部に接触したか否かを判別する判別ステップと、
を実行することを特徴とする触覚センサ。
【請求項２】
絶縁性を有する誘電層と、
前記誘電層の表側に配置され、導電性を有する表側電極層と、
前記誘電層の裏側に配置され、導電性を有する裏側電極層と、
を備え、
複数の前記検出部は、前記表側電極層と前記裏側電極層との間に設定され、
前記制御部は、前記表側電極層および前記裏側電極層に電気的に接続され、
前記検出値は、前記検出部の静電容量に応じて変化する請求項１に記載の触覚センサ。
【請求項３】
前記検出値は、圧力であり、
前記検出総和値は、圧力総和値であり、
前記判別対象値は、前記圧力総和値と前記検出総面積との積である荷重である請求項１または請求項２に記載の触覚センサ。
【請求項４】
前記制御部は、前記判別ステップの前に、前記検出総面積の大小に応じて前記しきい値を切り替えるしきい値切替ステップを実行する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の触覚センサ。
【請求項５】
複数の検出部を備える触覚センサの、全ての前記検出部のうち、検出値が変化した検出部を、アクティブ検出部として、
前記検出値と、前記アクティブ検出部の数と、を取得する取得ステップと、
全ての前記アクティブ検出部の前記検出値を合計することにより検出総和値を求め、前記アクティブ検出部の総数と単一の前記アクティブ検出部の面積とから検出総面積を求め、前記検出総和値と前記検出総面積とから判別対象値を求める演算ステップと、
前記判別対象値としきい値とを比較することにより検出対象物が前記アクティブ検出部に接触したか否かを判別する判別ステップと、
を有する接触判別方法。
【請求項６】
前記触覚センサは、
絶縁性を有する誘電層と、
前記誘電層の表側に配置され、導電性を有する表側電極層と、
前記誘電層の裏側に配置され、導電性を有する裏側電極層と、
を備え、
複数の前記検出部は、前記表側電極層と前記裏側電極層との間に設定され、
前記検出値は、前記検出部の静電容量に応じて変化する請求項５に記載の接触判別方法。
【請求項７】
前記検出値は、圧力であり、
前記検出総和値は、圧力総和値であり、
前記判別対象値は、前記圧力総和値と前記検出総面積との積である荷重である請求項５または請求項６に記載の接触判別方法。
【請求項８】
前記判別ステップの前に、前記検出総面積の大小に応じて前記しきい値を切り替えるしきい値切替ステップを有する請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の接触判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧力分布センサやタッチセンサなどの触覚センサおよび接触判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の誘電層の積層体を有する静電容量型センサが開示されている。複数の誘電層は、表側（荷重入力側）から裏側に向かって、ばね定数の小さい順に積層されている。このため、荷重伝播時における面方向の荷重の分散を抑制することができる。したがって、検出精度を上げることができる。
【０００３】
特許文献２には、表側から裏側に向かって、ダイアフラムと、誘電体層と、固定電極と、が積層された静電容量型センサが開示されている。ダイアフラムは、環状の上面電極の径方向内側に配置されている。ダイアフラムの上面には、突起が配置されている。検出対象物からの圧力は、突起を介して、ダイアフラムに伝達される。つまり、検出対象物からの圧力は、常に一定の面積（ダイアフラムに対する突起の接触面積）で、ダイアフラムに伝達される。このため、圧力の検出値が、突起に対する検出対象物の接触面積に、影響されにくい。したがって、検出精度を上げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３７２８８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７３９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の静電容量型センサの場合、検出精度向上のために、複数の誘電層の積層体を配置する必要がある。同様に、特許文献２の静電容量型センサの場合、検出精度向上のために、突起付きのダイアフラムを配置する必要がある。このため、静電容量型センサの構造が複雑化してしまう。
【０００６】
そこで、本発明者は、構造を複雑化させることなく、検出精度を上げるために、触覚センサの検出値の演算方法を検討した。例えば、触覚センサにより、検出対象物の接触の有無を判別する場合を想定する。触覚センサは、マトリックス状に配置された複数の検出部を備えている。触覚センサは、検出値である圧力を基に、検出対象物の接触の有無を判別している。
【０００７】
まず、触覚センサの全検出部に加わる圧力の総和値と、総和値用のしきい値と、を比較して、接触の有無を判別する方法（以下、「総和値基準判別方法」と称す）を検討する。この方法の場合、任意の少数の検出部にだけ検出対象物が触れても、全検出部に加わる圧力の総和値が、総和値用のしきい値を、超えるとは考えにくい。このように、総和値基準判別方法によると、触覚センサに対する検出対象物の接触面積が小さい場合に、検出精度を上げにくい。
【０００８】
次に、触覚センサの単一の検出部に加わる圧力と、圧力用のしきい値と、を比較して、接触の有無を判別する方法（以下、「検出値基準判別方法」と称す）を検討する。この方法の場合、任意の多数の検出部に検出対象物が触れても、単一の検出部に加わる圧力は小さい。このため、単一の検出部に加わる圧力が、圧力用のしきい値を、超えるとは考えにくい。このように、検出値基準判別方法によると、触覚センサに対する検出対象物の接触面積が大きい場合に、検出精度を上げにくい。このように、総和値基準判別方法、検出値基準判別方法の場合、検出精度に及ぼす接触面積の影響が考慮されていない。このため、検出精度を上げにくい。
【０００９】
そこで、本発明は、構造を複雑化させることなく、検出精度を上げることができる触覚センサおよび接触判別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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の触覚センサは、複数の検出部と、複数の前記検出部に電気的に接続される制御部と、を備える触覚センサであって、全ての前記検出部のうち、検出値が変化した検出部を、アクティブ検出部として、前記制御部は、前記検出値と、前記アクティブ検出部の数と、を取得する取得ステップと、全ての前記アクティブ検出部の前記検出値を合計することにより検出総和値を求め、前記アクティブ検出部の総数と単一の前記アクティブ検出部の面積とから検出総面積を求め、前記検出総和値と前記検出総面積とから判別対象値を求める演算ステップと、前記判別対象値としきい値とを比較することにより、検出対象物が前記アクティブ検出部に接触したか否かを判別する判別ステップと、を実行することを特徴とする。
【００１１】
また、上記課題を解決するため、本発明の接触判別方法は、複数の検出部を備える触覚センサの、全ての前記検出部のうち、検出値が変化した検出部を、アクティブ検出部として、前記検出値と、前記アクティブ検出部の数と、を取得する取得ステップと、全ての前記アクティブ検出部の前記検出値を合計することにより検出総和値を求め、前記アクティブ検出部の総数と単一の前記アクティブ検出部の面積とから検出総面積を求め、前記検出総和値と前記検出総面積とから判別対象値を求める演算ステップと、前記判別対象値としきい値とを比較することにより検出対象物が前記アクティブ検出部に接触したか否かを判別する判別ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の触覚センサおよび接触判別方法によると、判別対象値としきい値とを比較することにより、検出対象物の接触を判別している。ここで、判別対象値には、演算ステップにおいて、検出総面積が加味されている。このため、接触に対する検出精度を上げることができる。また、本発明の触覚センサおよび接触判別方法によると、触覚センサの構造を複雑化させることなく、接触に対する検出精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態の触覚センサの透過上面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図である。
【図３】第一実施形態の接触判別方法のフローチャートである。
【図４】総和値基準判別方法のフローチャートである。
【図５】検出値基準判別方法のフローチャートである。
【図６】（ａ）は、触覚センサに対する検出対象物の接触面積の変化に対する荷重しきい値の変化を示すグラフである。（ｂ）は、同接触面積の変化に対する荷重しきい値の圧力換算値の変化を示すグラフである。
【図７】第二実施形態の触覚センサに対する検出対象物の接触面積の変化に対する荷重しきい値の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の触覚センサおよび接触判別方法の実施の形態について説明する。
【００１５】
＜第一実施形態＞
［触覚センサの構成］
まず、本実施形態の触覚センサの構成について説明する。以降の図において、上側は本発明の「表側」に、下側は本発明の「裏側」に、各々対応している。図１に、本実施形態の触覚センサの透過上面図を示す。図２に、図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図を示す。なお、図１においては、裏側電極層および裏側配線層を細線で示す。また、検出部にハッチングを施す。また、図２においては、上下方向厚みを強調して示す。
【００１６】
図２に示すように、触覚センサ１は、産業用ロボット９０の表面を覆っている。触覚センサ１は、静電容量型センサである。触覚センサ１は、静電容量（静電容量に関連する電気量（電圧、抵抗、電流など）を含む）の変化を基に、「産業用ロボット９０に対する検出対象物（例えば作業者）の接触」を検出する。
【００１７】
図１、図２に示すように、触覚センサ１は、センサ本体２と、制御部３と、を備えている。センサ本体２は、誘電層２０と、表側電極層１Ｘ〜８Ｘと、裏側電極層１Ｙ〜８Ｙと、検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）と、表側配線層１ｘ〜８ｘと、裏側配線層１ｙ〜８ｙと、表側基材２１Ｕと、裏側基材２１Ｄと、表側保護層２２Ｕと、裏側保護層２２Ｄと、表側配線用コネクタ２３と、裏側配線用コネクタ２４と、を備えている。なお、検出部の符号Ａ（○，△）のうち、「○」は表側電極層１Ｘ〜８Ｘに、「△」は裏側電極層１Ｙ〜８Ｙに、各々対応している。
【００１８】
誘電層２０は、ウレタンフォーム製であって、シート状を呈している。誘電層２０は、絶縁性を有している。図２に示すように、誘電層２０の上側には、下側から上側に向かって、表側保護層２２Ｕ、表側電極層１Ｘ〜８Ｘおよび表側配線層１ｘ〜８ｘ、表側基材２１Ｕが配置されている。誘電層２０の下側には、上側から下側に向かって、裏側保護層２２Ｄ、裏側電極層１Ｙ〜８Ｙおよび裏側配線層１ｙ〜８ｙ、裏側基材２１Ｄが配置されている。
【００１９】
表側基材２１Ｕは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製であって、シート状を呈している。表側基材２１Ｕは、絶縁性を有している。表側電極層１Ｘ〜８Ｘおよび表側配線層１ｘ〜８ｘは、表側基材２１Ｕの下面に形成されている。表側電極層１Ｘ〜８Ｘは、各々、アクリルゴムおよび導電性カーボンブラックを含んでいる。表側電極層１Ｘ〜８Ｘは、導電性を有している。表側電極層１Ｘ〜８Ｘは、各々、左右方向に延在する帯状を呈している。表側電極層１Ｘ〜８Ｘは、前後方向に所定の間隔ずつ離間して、互いに平行に配置されている。表側配線層１ｘ〜８ｘは、各々、アクリルゴムおよび導電性カーボンブラックを含んでいる。表側配線層１ｘ〜８ｘは、導電性を有している。表側配線層１ｘ〜８ｘは、表側電極層１Ｘ〜８Ｘの左端（長手方向一端）と、表側配線用コネクタ２３と、を連結している。表側保護層２２Ｕは、ウレタンゴム製であって、シート状を呈している。表側保護層２２Ｕは、絶縁性を有している。表側保護層２２Ｕは、下側から、表側電極層１Ｘ〜８Ｘおよび表側配線層１ｘ〜８ｘを覆っている。
【００２０】
裏側基材２１Ｄと表側基材２１Ｕ、裏側電極層１Ｙ〜８Ｙと表側電極層１Ｘ〜８Ｘ、裏側配線層１ｙ〜８ｙと表側配線層１ｘ〜８ｘ、裏側保護層２２Ｄと表側保護層２２Ｕは、各々、材質が同じである。裏側電極層１Ｙ〜８Ｙは、各々、前後方向に延在する帯状を呈している。裏側電極層１Ｙ〜８Ｙは、左右方向に所定の間隔ずつ離間して、互いに平行に配置されている。裏側配線層１ｙ〜８ｙは、裏側電極層１Ｙ〜８Ｙの前端（長手方向一端）と、裏側配線用コネクタ２４と、を連結している。
【００２１】
制御部３は、演算部３０と、記憶部３１と、を備えている。制御部３は、表側配線用コネクタ２３、裏側配線用コネクタ２４に、電気的に接続されている。記憶部３１には、後述する接触判別方法で用いられる、静電容量−圧力テーブル、単一の検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）の面積、荷重しきい値が、格納されている。荷重しきい値は、本発明の「しきい値」の概念に含まれる。
【００２２】
［接触判別方法］
次に、本実施形態の接触判別方法について説明する。本実施形態の接触判別方法は、産業用ロボット９０の運転と並行して実行される。本実施形態の接触判別方法は、取得ステップと、演算ステップと、判別ステップと、を有している。各ステップは、制御部３により実行される。図３に、本実施形態の接触判別方法のフローチャートを示す。
【００２３】
（取得ステップ）
本ステップにおいては、制御部３が、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮ（Ｎは１以上６４以下の整数）の数（＝Ｎ）を取得する。並びに、制御部３が、個々のアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに加わる圧力σ１〜σＮを取得する。なお、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮとは、全ての検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）のうち、産業用ロボット９０の運転中に、静電容量が変化した検出部である。説明の便宜上、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮには、番号（Ａ１、Ａ２・・・ＡＮ）を付している。
【００２４】
図２に示す産業用ロボット９０の運転中に（図３のＳＴ１（ステップ１。以下同様））、検出対象物が触覚センサ１に接触すると、全ての検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）のうち、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの電極間距離（表側電極層１Ｘ〜８Ｘと裏側電極層１Ｙ〜８Ｙとの間の距離）が小さくなる。このため、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの静電容量が大きくなる（図３のＳＴ２）。演算部３０は、記憶部３１の静電容量−圧力テーブルを参照し、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの静電容量の増加から、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに加わる圧力σ１〜σＮを、算出する（図３のＳＴ３）。また、演算部３０は、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの数（Ｎ）をカウントする（図３のＳＴ３）。なお、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの静電容量が変化しない場合（図３のＳＴ２）、演算部３０は、産業用ロボット９０の運転を続行する。
【００２５】
（演算ステップ）
本ステップにおいては、演算部３０が、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに加わる圧力σ１〜σＮを合計することにより、圧力総和値Σ（＝σ１＋σ２＋・・・＋σＮ）を求める（図３のＳＴ４）。また、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの総数（Ｎ）と、記憶部３１の単一の検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）の面積ｓと、から検出総面積Ｓ（＝ｓ×Ｎ）を求める（図３のＳＴ４）。また、圧力総和値Σと検出総面積Ｓとをかけることにより、荷重Ｆを求める（図３のＳＴ４）。当該荷重Ｆは、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに加わる荷重の総和値に対応している。
【００２６】
（判別ステップ）
本ステップにおいては、演算部３０が、荷重Ｆと、記憶部３１の荷重しきい値Ｆｔｈと、を比較することにより、検出対象物がアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに接触したか否かを判別する（図３のＳＴ５）。荷重Ｆが荷重しきい値Ｆｔｈ以上の場合、演算部３０は、検出対象物がアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに接触したと判別する。演算部３０は、産業用ロボット９０の運転を停止する（図３のＳＴ６）。一方、荷重Ｆが荷重しきい値Ｆｔｈ未満の場合、演算部３０は、検出対象物がアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに接触しなかったと判別する。演算部３０は、産業用ロボット９０の運転を続行する。
【００２７】
［総和値基準判別方法］
次に、本実施形態の接触判別方法と比較するために、総和値基準判別方法について簡単に説明する。図４に、総和値基準判別方法のフローチャートを示す。図４に示すように、総和値基準判別方法の場合、産業用ロボット９０の運転開始後（ＳＴ１１）、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの静電容量が変化したら（ＳＴ１２）、制御部は、全ての検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）の圧力σ１〜σ６４を取得する（ＳＴ１３）。そして、圧力σ１〜σ６４の総和値である全圧力総和値Σ１を算出し（ＳＴ１４）、全圧力総和値Σ１と全圧力しきい値Σｔｈとを比較する（ＳＴ１５）。比較の結果、Σ１≧Σｔｈの場合は、産業用ロボット９０の運転を停止する（ＳＴ１６）。比較の結果、Σ１＜Σｔｈの場合は、産業用ロボット９０の運転を続行する。
【００２８】
［検出値基準判別方法］
次に、本実施形態の接触判別方法と比較するために、検出値基準判別方法について簡単に説明する。図５に、検出値基準判別方法のフローチャートを示す。図５に示すように、検出値基準判別方法の場合、産業用ロボット９０の運転開始後（ＳＴ３１）、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの静電容量が変化したら（ＳＴ３２）、制御部は、ｉ（ｉは１以上Ｎ以下の整数）を１に設定し（ＳＴ３３）、アクティブ検出部Ａ１の圧力σ１を取得する（ＳＴ３４）。そして、圧力σ１と圧力しきい値σｔｈとを比較する（ＳＴ３５）。比較の結果、σ１≧σｔｈの場合は、産業用ロボット９０の運転を停止する（ＳＴ３８）。比較の結果、σ１＜σｔｈの場合であって、ｉがＮに到達していない場合は（ＳＴ３６）、ｉを１だけカウントアップする（ＳＴ３７）。そして、アクティブ検出部Ａ２の圧力σ２を取得する（ＳＴ３４）。このように、Ｎ個のアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの圧力σ１〜σＮを、個別に圧力しきい値σｔｈと比較する（ＳＴ３５、ＳＴ３６）。Ｎ個の圧力σ１〜σＮのうち、一つでも圧力しきい値σｔｈ以上になったら、産業用ロボット９０の運転を停止する（ＳＴ３８）。Ｎ個の圧力σ１〜σＮの全てが圧力しきい値σｔｈ未満だったら、産業用ロボット９０の運転を続行する。
【００２９】
［作用効果］
次に、本実施形態の触覚センサおよび接触判別方法の作用効果について説明する。図４に示す総和値基準判別方法の場合、全検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）に加わる圧力σ１〜σ６４の総和値である全圧力総和値Σ１と、総和値用のしきい値である全圧力総和値Σ１と、を比較して、接触の有無を判別している。この方法の場合、任意の少数の検出部にだけ検出対象物が触れても、全検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）に加わる圧力σ１〜σ６４の総和値が、全圧力総和値Σ１を、超えるとは考えにくい。このように、総和値基準判別方法によると、触覚センサ１に対する検出対象物の接触面積（図３に示す検出総面積Ｓ）が小さい場合に、検出精度を上げにくい。
【００３０】
また、図５に示す検出値基準判別方法の場合、単一の検出部に加わる圧力σｉと、圧力しきい値σｔｈと、を比較して、接触の有無を判別している。この方法の場合、任意の多数の検出部に検出対象物が触れても、単一の検出部に加わる圧力は小さい。このため、単一の検出部に加わる圧力σｉが、圧力しきい値σｔｈを、超えるとは考えにくい。このように、検出値基準判別方法によると、触覚センサ１に対する検出対象物の接触面積が大きい場合に、検出精度を上げにくい。このように、図４に示す総和値基準判別方法、図５に示す検出値基準判別方法の場合、検出精度に及ぼす接触面積の影響が考慮されていない。このため、検出精度を上げにくい。
【００３１】
これに対して、図３に示すように、本実施形態の触覚センサ１および接触判別方法によると、荷重Ｆと荷重しきい値Ｆｔｈとを比較することにより、検出対象物の接触の有無を判別している。ここで、荷重Ｆには、図３に示すＳＴ４において、接触面積つまり検出総面積Ｓが加味されている。このため、触覚センサ１に対する検出対象物の接触面積の大小によらず、接触の有無に対する検出精度を上げることができる。また、本実施形態の触覚センサ１および接触判別方法によると、触覚センサ１の構造を複雑化させることなく、接触の有無に対する検出精度を上げることができる。
【００３２】
図６（ａ）に、触覚センサに対する検出対象物の接触面積の変化に対する荷重しきい値の変化をグラフで示す。図６（ｂ）に、同接触面積の変化に対する荷重しきい値の圧力換算値の変化をグラフで示す。なお、図６（ａ）の縦軸は荷重、図６（ｂ）の縦軸は圧力である。また、比較のため、触覚センサに対する検出対象物の接触面積の変化に対する圧力しきい値σｔｈ（図５参照）の変化も図示する。図６（ａ）におけるＦσｔｈは、圧力しきい値σｔｈの荷重換算値Ｆσｔｈである。反対に、図６（ｂ）におけるσＦｔｈは、荷重しきい値Ｆｔｈの圧力換算値σＦｔｈである。
【００３３】
図６（ａ）に示すように、接触面積が変化しても荷重しきい値Ｆｔｈは一定である。このため、本実施形態の触覚センサ１および接触判別方法によると、触覚センサ１に対する検出対象物（例えば作業者）の接触面積の大小によらず、接触の有無に対する検出精度を上げることができる。
【００３４】
図６（ｂ）に示すように、接触面積が変化すると荷重しきい値Ｆｔｈの圧力換算値σＦｔｈは変化する。一方、図５に示す検出値基準判別方法の圧力しきい値σｔｈは変化しない。ここで、検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）から制御部３に伝送される信号には、ノイズが重畳している。このため、図６（ａ）に示す荷重しきい値Ｆｔｈは、ノイズ領域Ｑ１の上限値以上になるように、設定されている。同様に、図６（ｂ）に示す圧力しきい値σｔｈは、ノイズ領域Ｑ２の上限値以上になるように、設定されている。しかしながら、図６（ｂ）に示すように、荷重しきい値Ｆｔｈの圧力換算値σＦｔｈは、接触面積の変化に対して、一定ではない。接触面積が面積しきい値Ｓｔｈ１以上になると、荷重しきい値Ｆｔｈの圧力換算値σＦｔｈが、ノイズ領域Ｑ２に入ってしまう。このため、面積しきい値Ｓｔｈ１以上の領域においては、図３に示すアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮの静電容量が変化し、荷重Ｆが荷重しきい値Ｆｔｈ以上になっても、当該静電容量の変化が、「検出対象物がアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに接触したこと」に起因するものなのか、「信号のノイズ」に起因するものなのか、判別することができない。この場合、図３に示すように、図１に示す制御部３は、産業用ロボット９０の運転を停止する。すなわち、制御部３は、静電容量の変化が、「検出対象物がアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに接触したこと」に起因するものなのか、「信号のノイズ」に起因するものなのか、判別することができないにもかかわらず、強制的に産業用ロボット９０の運転を停止する。このため、制御部３は、実際に検出対象物（例えば作業者）がアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに接触している場合に、産業用ロボット９０の運転を停止することができる。したがって、検出対象物の安全を確保しやすい。一方、制御部３は、実際には検出対象物がアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮに接触していない場合であっても、産業用ロボット９０の運転を停止してしまう。しかしながら、この場合も、検出対象物の安全を確保しやすい。このように、本実施形態の触覚センサ１および接触判別方法はフェイルセーフ的な発想に基づいている。このため、接触面積が大きい場合であっても、検出対象物の安全を確保しやすい。
【００３５】
＜第二実施形態＞
本実施形態の触覚センサおよび接触判別方法と、第一実施形態の触覚センサおよび接触判別方法との相違点は、制御部が、しきい値切替ステップを実行する点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
【００３６】
図７に、触覚センサに対する検出対象物の接触面積の変化に対する荷重しきい値の変化をグラフで示す。なお、図６（ａ）と対応する部位については、同じ符号で示す。接触面積は、本発明の「検出総面積」の概念に含まれる。荷重しきい値Ｆｔｈ１、Ｆｔｈ２は、本発明の「しきい値」の概念に含まれる。
【００３７】
図１に示す制御部３は、判別ステップの前に、しきい値切替ステップを実行する。しきい値切替ステップにおいて、制御部３は、触覚センサ１に対する検出対象物の接触面積の大小に応じて、図７に示す荷重しきい値Ｆｔｈ１、Ｆｔｈ２を切り替える。具体的には、図７に実線で示すように、面積しきい値Ｓｔｈ２未満の領域においては、荷重しきい値Ｆｔｈ１が用いられる。荷重しきい値Ｆｔｈ１は、図６（ａ）に示す、圧力しきい値σｔｈの荷重換算値Ｆσｔｈに対応している。一方、図７に点線で示すように、面積しきい値Ｓｔｈ２以上の領域においては、荷重しきい値Ｆｔｈ２が用いられる。荷重しきい値Ｆｔｈ２は、図６（ａ）に示す荷重しきい値Ｆｔｈに対応している。
【００３８】
本実施形態の触覚センサおよび接触判別方法と、第一実施形態の触覚センサおよび接触判別方法とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の触覚センサおよび接触判別方法のように、接触面積の大小に応じて、荷重しきい値Ｆｔｈ１、Ｆｔｈ２を切り替えてもよい。すなわち、荷重しきい値Ｆｔｈは一定でなくてもよい。
【００３９】
＜その他＞
以上、本発明の触覚センサおよび接触判別方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００４０】
全ての検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）からアクティブ検出部Ａ１〜ＡＮを抽出する方法は特に限定しない。検出値が変動（ノイズ領域Ｑ１、Ｑ２内の変動を含む）した全ての検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）を、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮとしてもよい。また、所定のアクティブ検出部用しきい値以上の検出値を出力した検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）を、アクティブ検出部Ａ１〜ＡＮとしてもよい。この場合、アクティブ検出部用しきい値として、図６に示す圧力しきい値σｔｈを用いてもよい。また、アクティブ検出部用しきい値として、図６に示すノイズ領域Ｑ１、Ｑ２の上限値を用いてもよい。
【００４１】
本発明の触覚センサを静電容量型センサとして具現化した場合、図２に示す誘電層２０は気体（例えば、空気、窒素など）、液体（絶縁性を有するオイルなど）などであってもよい。表側電極層１Ｘ〜８Ｘと、裏側電極層１Ｙ〜８Ｙと、を絶縁できればよい。図６（ａ）、図７に示す接触面積−荷重グラフにおいて、荷重しきい値Ｆｔｈはステップ状（階段状）に変化してもよい。この場合、ステップ数、ステップ長は特に限定しない。また、荷重しきい値Ｆｔｈはスロープ状（曲線状）に変化していてもよい。この場合、曲線の曲率は特に限定しない。すなわち、荷重しきい値Ｆｔｈは、接触面積に応じて変化してもよい。
【００４２】
第二実施形態のしきい値切替ステップのタイミングは特に限定しない。演算ステップと同時に、しきい値切替ステップを実行してもよい。演算ステップの後に、しきい値切替ステップを実行してもよい。
【００４３】
触覚センサ１の形状、面積等は特に限定しない。表側配線用コネクタ２３と、裏側配線用コネクタ２４と、を共用化してもよい。すなわち、触覚センサ１に単一の共用コネクタを配置してもよい。本発明の触覚センサを静電容量型センサとして具現化した場合、触覚センサ１に、表側基材２１Ｕ、裏側基材２１Ｄ、表側保護層２２Ｕ、裏側保護層２２Ｄのうち、少なくとも一つを配置しなくてもよい。また、表側保護層２２Ｕと誘電層２０との間、裏側保護層２２Ｄと誘電層２０との間に、密着層（例えば両面テープ、接着剤）を介装してもよい。
【００４４】
本発明の触覚センサを静電容量型センサとして具現化した場合、表側電極層１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極層１Ｙ〜８Ｙの本数、形状、面積等は特に限定しない。表側電極層１Ｘ〜８Ｘの本数と、裏側電極層１Ｙ〜８Ｙの本数と、が異なっていてもよい。表側電極層１Ｘ〜８Ｘの形状、面積等と、裏側電極層１Ｙ〜８Ｙの形状、面積等と、が異なっていてもよい。表側電極層１Ｘ〜８Ｘと裏側電極層１Ｙ〜８Ｙとの交差方向は特に限定しない。検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）の配置数、形状、面積等は特に限定しない。
【００４５】
触覚センサ１の製造方法（各層の積層方法）は特に限定しない。例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、パッド印刷、リソグラフィー、転写法などにより各層を積層してもよい。
【００４６】
本発明の触覚センサを静電容量型センサとして具現化した場合、表側電極層１Ｘ〜８Ｘ、表側配線層１ｘ〜８ｘ、裏側電極層１Ｙ〜８Ｙ、裏側配線層１ｙ〜８ｙは、柔軟で伸縮性を有するという観点から、エラストマーおよび導電材を含んで構成するとよい。エラストマーとしては、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ニトリルゴム）、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどが好適である。導電材としては、銀、金、銅、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金などからなる金属粒子、酸化亜鉛、酸化チタンなどからなる金属酸化物粒子、チタンカーボネートなどからなる金属炭化物粒子、銀、金、銅、白金、およびニッケルなどからなる金属ナノワイヤ、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト、およびグラフェンなどの導電性炭素材料の中から、適宜選択すればよい。これらの一種を単独で、あるいは二種以上を混合して用いることができる。
【００４７】
本発明の触覚センサを静電容量型センサとして具現化した場合、表側基材２１Ｕ、裏側基材２１Ｄとしては、ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリエチレンなどの樹脂フィルム、エラストマーシート、伸縮布などが好適である。表側保護層２２Ｕ、裏側保護層２２Ｄとしては、柔軟性や引張永久歪みなどを考慮して、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレンなどが好適である。
【００４８】
本発明の触覚センサを静電容量型センサとして具現化した場合、密着層の材質は特に限定しない。触覚センサ１の変形に必要な柔軟性を阻害しなければよい。例えば、スリーエムジャパン株式会社製のＤＣＸ−１０１８、日東電工株式会社製のＧＡ５９０５などの両面テープを、密着層として用いてもよい。また、ヤング率１００ＭＰａ以下の粘着性ポリマーを、密着層として用いてもよい。なお、１００ＭＰａ以下としたのは、触覚センサ１の変形に必要な柔軟性を確保するためである。
【００４９】
本発明の触覚センサを静電容量型センサとして具現化した場合、誘電層２０としては、比誘電率が比較的大きいエラストマーまたは樹脂を用いるとよい（発泡体を含む）。例えば、比誘電率が５以上（測定周波数１００Ｈｚ）のものが好適である。このようなエラストマーとしては、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレンなどが挙げられる。また、樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン(架橋発泡ポリスチレンを含む)、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。
【００５０】
本発明の触覚センサの種類は特に限定しない。本発明の触覚センサは、例えば、静電容量型センサ、電気抵抗変化（抵抗増加および抵抗減少のうち、少なくとも一方）型センサ、ピエゾ式（圧電式）センサ、歪みゲージ式センサなどとして、具現化することができる。
【実施例】
【００５１】
以下、第一実施形態の触覚センサおよび接触判別方法について行ったシミュレーションについて説明する。ただし、図１に示す検出部Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）の総数は５個とした。第一実施形態の接触判別方法と比較するために、図４に示す総和値基準判別方法、図５に示す検出値基準判別方法についても、同じ条件でシミュレーションを行った。表１に、総和値基準判別方法のシミュレーション結果を示す。表２に、検出値基準判別方法のシミュレーション結果を示す。表３に、第一実施形態の接触判別方法のシミュレーション結果を示す。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【００５２】
表１〜表３中、「接触判別」欄の「○」は接触判別可能を、「×」は接触判別不可能を、各々示す。事例１〜５は、圧力分布のパターンである。Ｎは、図３〜図５に示すアクティブ検出部の数Ｎである。なお、アクティブ検出部用しきい値としては、図５に示す圧力しきい値σｔｈを採用した。表２、表３においては、アクティブ検出部用しきい値以上の圧力を太字で示す。表１中、Σ１は、図４に示す全圧力総和値Σ１である。Σｔｈは、図４に示す全圧力しきい値Σｔｈである。表２中、σｔｈは、図５に示す圧力しきい値σｔｈである。表３中、Σは、図３に示す全アクティブ検出部の圧力総和値Σである。Ｓは、図３に示す検出総面積Ｓである。なお、図３に示す単一の検出部の面積ｓは、１０である。Ｆは、図３に示す荷重Ｆである。Ｆｔｈは、図３に示す荷重しきい値Ｆｔｈである。σＦｔｈは、図３に示す荷重しきい値Ｆｔｈの圧力換算値σＦｔｈである（図６（ｂ）参照）。
【００５３】
表１に示すように、図４に示す総和値基準判別方法においては、全圧力総和値しきい値Σｔｈを２００に設定した。総和値基準判別方法によると、事例２のように、圧力にばらつきがある場合（σ１＝５９、σ５＝１９）、検出感度が低くなることが判った。また、事例４のように、検出対象物の接触面積が小さく、かつ圧力が小さい場合（σ１＝４３）、検出感度が低くなることが判った。
【００５４】
表２に示すように、図５に示す検出値基準判別方法においては、圧力しきい値σｔｈを４０に設定した。検出値基準判別方法によると、事例２のように、圧力にばらつきがある場合（σ１＝５９、σ５＝１９）であっても、検出感度が高いことが判った。また、事例４のように、検出対象物の接触面積が小さく、かつ圧力が小さい場合（σ１＝４３）であっても、接触を判別できることが判った。
【００５５】
表３に示すように、図３に示す接触判別方法においては、荷重しきい値Ｆｔｈを４００に設定した。なお、荷重しきい値Ｆｔｈは、単一の検出部に、圧力しきい値σｔｈと同一の圧力が加わる場合の荷重である。すなわち、Ｆｔｈ（４００）＝σｔｈ（４０）×ｓ（１０）である。ＦとＦｔｈとを比較すると判るように、接触判別方法によると、全ての事例１〜５において、検出感度が高いことが判った。すなわち、全ての事例１〜５において、精度良く、接触を判別できることが判った。
【符号の説明】
【００５６】
１：触覚センサ、１Ｘ〜８Ｘ：表側電極層、１Ｙ〜８Ｙ：裏側電極層、１ｘ〜８ｘ：表側配線層、１ｙ〜８ｙ：裏側配線層、２：センサ本体、３：制御部、２０：誘電層、２１Ｄ：裏側基材、２１Ｕ：表側基材、２２Ｄ：裏側保護層、２２Ｕ：表側保護層、２３：表側配線用コネクタ、２４：裏側配線用コネクタ、３０：演算部、３１：記憶部、９０：産業用ロボット、Ａ（１，１）〜Ａ（８，８）：検出部、Ａ１〜ＡＮ：アクティブ検出部。
【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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