(57)【要約】【課題】比較的簡単な構造で、物体から付与される応力を複数の方向の成分（垂直応力、水平応力）に分離して検出することを可能とする。【解決手段】ＦＢＧセンサ２２は、特定波長の光を反射するグレーティング２６ｘ、２６ｙを配列した光ファイバ２０ｘ、２０ｙからなる応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙと、外部から付与された応力をグレーティング２６ｘ、２６ｙを配列した方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の応力に変換してグレーティング２６ｘ、２６ｙに伝達する応力方向変換部３０とを有し、応力方向変換部３０の周囲には、複数の応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙが配置されている。【選択図】図２
2011163942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部と、
外部から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記グレーティングに伝達する応力方向変換部と、
を有し、
前記応力方向変換部の周囲に複数の前記応力検出センサ部が配置されることを特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のセンサにおいて、
前記応力方向変換部を通る第１の方向に沿って、第１の応力検出センサ部及び第２の応力検出センサ部が前記応力方向変換部を挟み込むように配置されると共に、前記応力方向変換部を通り且つ前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、第３の応力検出センサ部及び第４の応力検出センサ部が前記応力方向変換部を挟み込むように配置されることを特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項３】
請求項２記載のセンサにおいて、
前記第１の応力検出センサ部及び前記第２の応力検出センサ部は、前記第１の方向に沿って延在する第１の光ファイバにより橋架され、
前記第３の応力検出センサ部及び前記第４の応力検出センサ部は、前記第２の方向に沿って延在する第２の光ファイバにより橋架されることを特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項４】
請求項３記載のセンサにおいて、
前記応力方向変換部は、外部から応力が付与される平坦部と、該平坦部から前記第１の光ファイバに橋架された第１の応力伝達部と、前記平坦部から前記第２の光ファイバに橋架された第２の応力伝達部とを有することを特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項５】
請求項４記載のセンサにおいて、
前記平坦部が外部から垂直応力を受ける場合に、該垂直応力の付与方向に沿った前記平坦部の位置は、前記第１の光ファイバが前記第１の応力伝達部に支持及び／又は固定される位置、並びに、前記第２の光ファイバが前記第２の応力伝達部に支持及び／又は固定される位置よりも低い位置とされていることを特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項６】
可撓性を有するシート体と、
特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部、及び、前記シート体に接触した物体から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記グレーティングに伝達する応力方向変換部を有する光ファイバセンサと、
を備え、
前記応力方向変換部の周囲に複数の前記応力検出センサ部が配置されることを特徴とする圧力センサ。
【請求項７】
可撓性を有するシート体と、特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部、及び、前記シート体に接触した物体から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記グレーティングに伝達する応力方向変換部を有する光ファイバセンサとを備える圧力センサと、
前記物体を把持する把持部と、
を備え、
前記把持部における前記物体との接触箇所に前記圧力センサが配置され、
前記応力方向変換部の周囲に複数の前記応力検出センサ部が配置されることを特徴とするエンドエフェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバを有する光ファイバセンサと、シート体に前記光ファイバセンサを配置した圧力センサと、前記圧力センサを備えたエンドエフェクタとに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ファイバをセンサとしてシートに複数配置し、物体から前記シートに圧力（応力）が付与されたときの前記光ファイバの歪みを検出することにより、前記光ファイバが配置された箇所の圧力を検出する分布型圧力センサが知られている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
一方、垂直方向及び水平方向に付与される圧力（垂直応力、水平応力）を電気信号として検出するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用した圧力センサも知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８７１８７４号公報
【特許文献２】特開２００２−７１３２３号公報
【特許文献３】特開２００９−６８９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３に開示されている圧力センサを、複雑な組立を行うＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用工作機械のエンドエフェクタに適用して、該エンドエフェクタでの物体の把持状態を検出すると共に、前記圧力センサが検出した圧力に基づいて前記エンドエフェクタに対するフィードバック制御を行う場合に、下記の課題が惹起されるおそれがある。
【０００６】
特許文献１及び２の圧力センサをエンドエフェクタに適用した場合、シートに付与された圧力（応力）の位置、大きさ及び方向を検出することは可能であるが、該応力を複数の方向の成分に分離して検出することは困難である。これにより、前記エンドエフェクタが把持した物体の状態が分からないため、該物体が前記エンドエフェクタから脱落してしまい、組立が完了したか否かを確認することができない。
【０００７】
また、特許文献３の圧力センサをエンドエフェクタに適用する場合、該圧力センサを構成する基板がＳｉウェーハからなるので、曲面を持つエンドエフェクタへの前記圧力センサの付設が困難である。さらに、過度の応力から前記Ｓｉウェーハを保護すると共に、応力から変換された電気信号を電磁波ノイズや各種サージ（例えば、人体や各種機械の静電気に起因した静電サージ）から電気的に保護するために、該Ｓｉウェーハをモールドする必要がある。さらにまた、応力を複数の方向の成分に分離して検出しようとすると、圧力センサの構造が複雑なものになると共に、前記電気信号に対する信号処理が煩雑になる。
【０００８】
従って、特許文献３の圧力センサは、その構造が複雑且つ大型化して、高価なものとなるので、エンドエフェクタに容易に付設することができない。仮に、前記エンドエフェクタに前記圧力センサを付設すると、該エンドエフェクタが全体的に大型化するおそれがある。
【０００９】
本発明は、前記の問題に鑑みなされたものであり、比較的簡単な構造で、物体から付与される応力を複数の方向の応力（垂直応力、水平応力）に分離して検出することが可能となる光ファイバセンサ、分布型圧力センサ及びエンドエフェクタ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】
本発明に係る光ファイバセンサは、特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部と、外部から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記グレーティングに伝達する応力方向変換部とを有し、
前記応力方向変換部の周囲に複数の前記応力検出センサ部が配置されることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る圧力センサは、可撓性を有するシート体と、特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部、及び、前記シート体に接触した物体から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記グレーティングに伝達する応力方向変換部を有する光ファイバセンサとを備え、
前記応力方向変換部の周囲に複数の前記応力検出センサ部が配置されることを特徴としている。
【００１２】
さらに、本発明に係るエンドエフェクタは、可撓性を有するシート体と、特定波長の光を反射するグレーティングを配列した光ファイバからなる応力検出センサ部、及び、前記シート体に接触した物体から付与された応力を前記グレーティングを配列した方向の応力に変換して前記グレーティングに伝達する応力方向変換部を有する光ファイバセンサとを備える圧力センサと、前記物体を把持する把持部とを備え、
前記把持部における前記物体との接触箇所に前記圧力センサが配置され、
前記応力方向変換部の周囲に複数の前記応力検出センサ部が配置されることを特徴としている。
【００１３】
これらの発明によれば、応力方向変換部の周囲に複数の応力検出センサ部が配置されているので、物体から光ファイバセンサに対して応力が付与されたときに、前記応力方向変換部は、付与された前記応力を前記各応力検出センサ部のグレーティングを配列した方向の応力に変換し、変換後の応力を前記各応力検出センサ部に伝達する。これにより、変換後の応力によって前記各応力検出センサ部のグレーティングに歪みが発生し、該各グレーティングで反射する光の波長（反射波長）がそれぞれ変化する。従って、前記各グレーティングでの反射波長のシフト量を検出することにより、前記光ファイバセンサに付与された応力を検出することが可能となる。
【００１４】
ここで、前記応力方向変換部に応力が付与されたときの垂直方向の成分（垂直応力）又は水平方向の成分（水平応力）の検出について、より具体的に説明する。
【００１５】
先ず、同一平面上に前記応力方向変換部及び前記各応力検出センサ部が配置されている場合に、前記応力方向変換部に前記垂直応力が付与されたときの該垂直応力の検出について説明する。
【００１６】
前記応力方向変換部は、前記垂直応力を前記各グレーティングの配列方向（前記平面に沿った方向）の応力に変換し、変換後の応力を前記各応力検出センサ部に伝達する。これにより、前記各グレーティングは、略同一量だけ歪むと共に、該各グレーティングでの反射波長のシフト量も略同一量だけ変化する。
【００１７】
従って、前記各応力検出センサ部のうち、いずれか１つの応力検出センサ部のグレーティングのシフト量を検出すれば、検出した該シフト量に基づいて前記垂直応力を算出することができる。すなわち、前記応力方向変換部に前記垂直応力が付与された場合に、該垂直応力は、前記各グレーティングのシフト量の論理和に基づいて算出される。
【００１８】
次に、同一平面上に前記応力方向変換部及び前記各応力検出センサ部が配置されている場合に、前記応力方向変換部に前記水平応力が付与されたときの該水平応力の検出について説明する。
【００１９】
この場合、前記水平応力の付与方向と前記平面に沿った方向（前記各グレーティングの配列方向）とは略同一方向となるので、該水平応力は、前記各応力検出センサ部にそのまま伝達される。その際、前記応力方向変換部に対する前記水平応力の付与方向と、前記各応力検出センサ部の配置位置とによっては、前記各グレーティングが互いに異なる量だけ歪むと共に、該各グレーティングでの反射波長のシフト量も互いに異なる値となる。
【００２０】
そこで、前記応力方向変換部の周囲に配置された前記各応力検出センサ部のうち、グレーティングのシフト量が互いに異なる２つの応力検出センサ部のグレーティングのシフト量を検出すれば、検出した２つのシフト量の差に基づいて前記水平応力を算出することができる。つまり、前記応力方向変換部に前記水平応力が付与された場合に、該水平応力は、前記２つのグレーティングのシフト量の排他的論理和に基づいて算出される。
【００２１】
このように、本発明によれば、前記応力方向変換部の周囲に複数の前記応力検出センサ部を配置することにより、比較的簡単な構造で、前記物体から付与される応力を複数の方向の応力（垂直応力、水平応力）に分離して検出することが可能となる。
【００２２】
また、前記光ファイバセンサをマニピュレータ等のエンドエフェクタに搭載し、該エンドエフェクタが物体を把持する場合に、前記光ファイバセンサは、前述のように、前記物体から前記エンドエフェクタに加えられる外力を、複数の方向の成分（垂直応力、水平応力）に分離して検出することができるので、前記エンドエフェクタの空間座標内において前記外力がどのように作用しているのかを容易に把握することが可能となる。
【００２３】
これにより、前記エンドエフェクタが前記物体を把持している最中に、該物体が滑り落ちることを確実に回避することが可能になる。また、前記光ファイバセンサを前記エンドエフェクタに付設することにより、従来は困難であった、組立作業のような、組立部品と被組立部品との間に外力が働くような工程における自動化に効果的である。
【００２４】
さらに、本発明では、光ファイバを利用して応力を検出するので、前記光ファイバセンサが電磁波ノイズや各種サージ等に曝されても何ら影響を受けることがない。そのため、工場や屋外等の劣悪な環境下で使用しても、各ノイズの影響を回避することが可能である。
【００２５】
ここで、前記応力方向変換部を通る第１の方向に沿って、第１の応力検出センサ部及び第２の応力検出センサ部が前記応力方向変換部を挟み込むように配置されると共に、前記応力方向変換部を通り且つ前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、第３の応力検出センサ部及び第４の応力検出センサ部が前記応力方向変換部を挟み込むように配置されることが好ましい。
【００２６】
前記垂直応力に略直交する平面上に前記第１の方向及び前記第２の方向が設けられている場合に、前記応力方向変換部に前記垂直応力を付与すると、前記第１〜第４の応力検出センサ部でのグレーティングのシフト量は、互いに同一量になるので、いずれか１つのグレーティングのシフト量を検出することにより、前記垂直応力を確実に且つ効率よく算出することができる。
【００２７】
また、前記水平応力に沿った平面上に前記第１の方向及び前記第２の方向が設けられている場合に、前記応力方向変換部に前記水平応力を付与すると、前記第１の応力検出センサ部及び前記第２の応力検出センサ部でのグレーティングのシフト量は、互いに異なる大きさになると共に、前記第３の応力検出センサ部及び前記第４の応力検出センサ部でのグレーティングのシフト量も、互いに異なる大きさとなる。従って、前記第１の方向に沿って同軸に配置された前記第１の応力検出センサ部及び前記第２の応力検出センサ部のグレーティングのシフト量を検出するか、あるいは、前記第２の方向に沿って同軸に配置された前記第３の応力検出センサ部及び前記第４の応力検出センサ部のグレーティングのシフト量を検出し、検出した２つのシフト量の排他的論理和を算出することにより、前記水平応力を確実に且つ効率よく算出することができる。
【００２８】
このように、前記応力方向変換部の周囲に前記第１〜第４の応力検出センサ部を配置することにより、前記垂直応力及び／又は前記水平応力を確実に且つ効率よく算出（検出）することができると共に、前記応力方向変換部に付与された応力（前記水平応力）を前記第１の方向に沿った成分と前記第２の方向に沿った成分の形で検出することも可能となる。
【００２９】
また、前記第１の応力検出センサ部及び前記第２の応力検出センサ部は、前記第１の方向に沿って延在する第１の光ファイバにより橋架され、前記第３の応力検出センサ部及び前記第４の応力検出センサ部は、前記第２の方向に沿って延在する第２の光ファイバにより橋架されることが望ましい。
【００３０】
この場合、前記第１の光ファイバに前記第１の応力検出センサ部のグレーティングと前記第２の応力検出センサ部のグレーティングとが同軸に配列されると共に、前記第２の光ファイバに前記第３の応力検出センサ部のグレーティングと前記第４の応力検出センサ部のグレーティングとが同軸に配列されることになる。そのため、前記応力方向変換部に応力が付与されたときに、該応力方向変換部は、変換後の応力を前記第１の光ファイバや前記第２の光ファイバに伝達して、前記各グレーティングを歪ませることができる。これにより、前記第１〜第４の応力検出センサ部における応力の検出をより確実に行うことが可能となる。
【００３１】
さらに、前記応力方向変換部は、外部から応力が付与される平坦部と、該平坦部から前記第１の光ファイバに橋架された第１の応力伝達部と、前記平坦部から前記第２の光ファイバに橋架された第２の応力伝達部とを有する。
【００３２】
これにより、前記物体から前記平坦部に付与された応力を効率よく前記各グレーティングを配列した方向の応力に変換し、変換後の応力を前記第１の応力伝達部を介して前記第１の光ファイバに効率よく伝達すると共に、前記第２の応力伝達部を介して前記第２の光ファイバに効率よく伝達することができる。
【００３３】
さらにまた、前記平坦部が外部から垂直応力を受ける場合に、該垂直応力の付与方向に沿った前記平坦部の位置は、前記第１の光ファイバが前記第１の応力伝達部に支持及び／又は固定される位置、並びに、前記第２の光ファイバが前記第２の応力伝達部に支持及び／又は固定される位置よりも低い位置とされる。
【００３４】
これにより、前記平坦部に応力（垂直応力、水平応力）が付与されたときに、該応力方向変換部が、全体的に、前記各グレーティングを配列した方向に変形しやすくなるので、前記各グレーティングの歪みやシフト量を一層大きくすることができる。この結果、前記応力の検出感度や検出精度を向上することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、応力方向変換部の周囲に複数の応力検出センサ部を配置することにより、比較的簡単な構造で、物体から付与される応力を複数の方向の応力（垂直応力、水平応力）に分離して検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１Ａは、ＦＢＧセンサの概略説明図であり、図１Ｂは、ＦＢＧセンサに入射される光の波長と波長強度との関係を示す説明図であり、図１Ｃは、グレーティングによって反射される光（反射光）の波長と波長強度との関係を示す説明図であり、図１Ｄは、グレーティングが伸張されたＦＢＧセンサの概略説明図である。
【図２】本実施形態に係るＦＢＧセンサをシート体に配置した圧力センサの斜視図である。
【図３】図２のＦＢＧセンサの平面図である。
【図４】図２のＦＢＧセンサの概略説明図である。
【図５】応力が付与される前のＦＢＧセンサを示す説明図である。
【図６】図２〜図４のＦＢＧセンサによる垂直応力の検出原理の説明図である。
【図７】図２〜図４のＦＢＧセンサによる垂直応力及び水平応力の検出原理の説明図である。
【図８】図２〜図７の圧力センサが適用されるロボットシステムの構成図である。
【図９】図８のロボットシステムのブロック図である。
【図１０】図１の圧力センサの変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明に係る光ファイバセンサ、該光ファイバセンサを有する圧力センサ、及び、該圧力センサを備えたエンドエフェクタの好適な実施形態について、図１Ａ〜図１０を参照しながら説明する。
【００３８】
本実施形態の説明に先立ち、光ファイバセンサとしてのＦＢＧセンサ（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｓｅｎｓｏｒ）を利用した応力検出の概要について、図１Ａ〜図１Ｄを参照しながら説明する。
【００３９】
図１Ａに示すように、ＦＢＧセンサは、光ファイバ１０において、Ｇｅが添加されたコア１２の一部に紫外線を照射してグレーティング１４を形成することにより構成される。なお、図１Ａにおいて、グレーティング１４の周期（格子間隔）をΔAとする。
【００４０】
光ファイバ１０に応力が付与されていない状態で、図１Ｂに示す波長及び波長強度の光（入射光）がコア１２に入射された場合、グレーティング１４は、図１Ｂの波長λのうち、特定波長λAの光（反射光）を反射する（図１Ｃ参照）。
【００４１】
一方、光ファイバ１０に応力が付与されて、図１Ｄに示すように、格子間隔がΔAからΔB（ΔA＜ΔB）に変化すると、反射光の波長（反射波長）はλAからλBにシフトする（図１Ｃ参照）。
【００４２】
ここで、応力が付与される前の反射波長λA、及び、応力が付与されたときの反射波長λBは、コア１２の有効屈折率をｎeffとすると、下記の（１）式及び（２）式で表わされる。
λA＝２×ｎeff×ΔA                                          （１）
λB＝２×ｎeff×ΔB                                          （２）
【００４３】
このように、反射波長λA、λBは、格子間隔ΔA、ΔBによって決定される。また、応力付与前の初期の格子間隔ΔAは、用途やシステムに応じて任意に設定される。
【００４４】
従って、ＦＢＧセンサを利用することにより、λAからλBへの反射波長のシフト量（λB−λA）に基づいて、光ファイバ１０に付与された応力を検出し、あるいは、応力の有無を判断することができる。
【００４５】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１６と、該圧力センサ１６に組み込まれたＦＢＧセンサ２２とについて、図２〜図７を参照しながら説明する。
【００４６】
圧力センサ（分布型圧力センサ）１６は、図２に示すように、可撓性を有するシート体１８の内部に、１本の光ファイバケーブル２０がシート体１８の表面方向（Ｘ−Ｙ方向）に沿って埋設され、この光ファイバケーブル２０に沿ってＦＢＧセンサ２２を配置することにより構成される。
【００４７】
すなわち、光ファイバケーブル２０は、長手方向がＸ方向とされた光ファイバ（第１の光ファイバ）２０ｘと、長手方向がＹ方向とされた光ファイバ（第２の光ファイバ）２０ｙとから構成されている。この場合、光ファイバ２０ｘと光ファイバ２０ｙとは、互いに異なる高さに配置されているが（図２及び図４参照）、平面視では、光ファイバ２０ｘと光ファイバ２０ｙとが直交し（図３参照）、直交した箇所にＦＢＧセンサ２２が設けられている。そして、光ファイバケーブル２０とＦＢＧセンサ２２とを、プラスチックや樹脂等の可撓性を有する材料でモールドすることによりシート体１８が形成される。
【００４８】
なお、シート体１８は、ＦＢＧセンサ２２を該シート体１８の内部に固定すると共に、外部から付与される過度の応力や熱等からＦＢＧセンサ２２を保護するために形成される。また、図２〜図４では、光ファイバ２０ｘの下方に光ファイバ２０ｙを配置した場合を図示しているが、光ファイバ２０ｘの上方に光ファイバ２０ｙを配置してもよいことは勿論である。さらに、図２に示すように、シート体１８において、Ｘ方向に直交する１つの側面には、光の入射又は出射が可能な光ファイバ２０ｘの入出力端４２ｘが外部に露呈すると共に、Ｙ方向に直交する他の１つの側面には、光の入射又は出射が可能な光ファイバ２０ｙの入出力端４２ｙが外部に露呈している。
【００４９】
ここで、本実施形態に係るＦＢＧセンサ２２について、図２〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００５０】
光ファイバ２０ｘと光ファイバ２０ｙとが直交する箇所には、応力方向変換部３０が配置されている。また、光ファイバ２０ｘのコア２４ｘには、応力方向変換部３０を挟み込むように２つのグレーティング（第１及び第２のグレーティング）２６ｘがそれぞれ形成され、一方で、光ファイバ２０ｙのコア２４ｙには、応力方向変換部３０を挟み込むように２つのグレーティング（第３及び第４のグレーティング）２６ｙがそれぞれ形成されている。これにより、応力方向変換部３０の周囲には、グレーティング２６ｘを含む２つの応力検出センサ部２８ｘがＸ方向に沿ってそれぞれ配置されると共に、グレーティング２６ｙを含む２つの応力検出センサ部２８ｙがＹ方向に沿ってそれぞれ配置される。なお、全てのグレーティング２６ｘ、２６ｙは、互いに異なる格子間隔と反射波長とを有する。
【００５１】
このように、ＦＢＧセンサ２２は、４つの応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙと、１つの応力方向変換部３０とを備えている。
【００５２】
外部からの応力に対する受感部材としての応力方向変換部３０は、ゴムや樹脂等の弾性体からなる。この場合、応力方向変換部３０は、Ｘ−Ｙ方向に沿って平行に延在する矩形状の平坦部３２と、該平坦部３２の対向する二辺から２つのグレーティング２６ｘにおける応力方向変換部３０側の各端部にそれぞれ橋架された２つの応力伝達部３４ｘと、平坦部３２の対向する他の二辺から２つのグレーティング２６ｙにおける応力方向変換部３０側の各端部にそれぞれ橋架された２つの応力伝達部３４ｙとを有する。
【００５３】
このように、応力方向変換部３０は、平坦部３２の二辺から２つの応力伝達部３４ｘがＸ方向に沿って延在すると共に、平坦部３２の他の二辺から２つの応力伝達部３４ｙがＹ方向に沿って延在しているので、平坦部３２を中心とする回転対称の構造とされている（図３参照）。また、平坦部３２は、図２及び図４に示すように、シート体１８の内部において、光ファイバ２０ｘ、２０ｙよりも低い位置に配置されている。
【００５４】
互いに対向するように形成された２つの応力伝達部３４ｘは、平坦部３２に連なると共に光ファイバ２０ｘに向かって傾斜した傾斜部３６ｘと、該傾斜部３６ｘに連なると共に、光ファイバ２０ｘの外周面の一部を囲繞して該光ファイバ２０ｘを支持及び／又は固定する接合部３８ｘと、接合部３８ｘに連なると共に、光ファイバ２０ｘから離間するように傾斜した傾斜部４０ｘとをそれぞれ有する。
【００５５】
また、互いに対向するように形成された２つの応力伝達部３４ｙは、２つの応力伝達部３４ｘと同様の構造を具備し、平坦部３２に連なると共に光ファイバ２０ｙに向かって傾斜した傾斜部３６ｙと、該傾斜部３６ｙに連なると共に、光ファイバ２０ｙの外周面の一部を囲繞して該光ファイバ２０ｙを支持及び／又は固定する接合部３８ｙと、接合部３８ｙに連なると共に、光ファイバ２０ｙから離間するように傾斜した傾斜部４０ｙとをそれぞれ有する。
【００５６】
すなわち、シート体１８の内部において、光ファイバ２０ｘは、２つのグレーティング２６ｘを橋架するように各接合部３８ｘを貫通すると共に、光ファイバ２０ｙは、光ファイバ２０ｘよりも低い位置で２つのグレーティング２６ｙを橋架するように各接合部３８ｙを貫通している。従って、接合部３８ｘは、接合部３８ｙよりも高い位置で光ファイバ２０ｘの一部を支持及び／又は固定し、一方で、接合部３８ｙは、光ファイバ２０ｘよりも低い位置で光ファイバ２０ｙの一部を支持及び／又は固定している。
【００５７】
この場合、図２及び図４に示すように、応力付与前の各傾斜部３６ｘと各接合部３８ｘとのなす角度や、各接合部３８ｘと各傾斜部４０ｘとのなす角度は、互いに等しく設定されている。また、応力付与前の各傾斜部３６ｙと各接合部３８ｙとのなす角度や、各接合部３８ｙと各傾斜部４０ｙとのなす角度も、互いに等しく設定されている。
【００５８】
次に、ＦＢＧセンサ２２上方のシート体１８の表面に図示しない物体が接触し、該物体からＦＢＧセンサ２２に対して、応力ＦCとしての垂直応力（Ｚ方向に沿った応力）ＦPが付与されたときの該垂直応力ＦPの検出について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００５９】
ここでは、Ｘ方向に沿って配置された２つの応力検出センサ部２８ｘを用いて垂直応力ＦPを検出する場合について説明する。なお、図５及び図６では、説明の容易化のために、Ｙ方向に沿って配置された光ファイバ２０ｙ及び２つの応力伝達部３４ｙの図示を省略する。
【００６０】
前述したように、応力付与前の応力方向変換部３０の形状は、平坦部３２を中心とした回転対称の構造（図５では平坦部３２を中心とした左右対称の構造）であるため、前記物体からシート体１８にＺ方向に沿った垂直応力ＦPが付与されて、応力方向変換部３０の平坦部３２が該垂直応力ＦPを受けたときに、各応力伝達部３４ｘには、理想的に、Ｚ方向に沿った応力ＦP／４がそれぞれ付与される。すなわち、平坦部３２の各辺から４つの傾斜部３６ｘ、３６ｙがそれぞれ延在しているので、１つの応力伝達部３４ｘに付与される応力は、理想的に、垂直応力ＦPの１／４の大きさのＦP／４となる。
【００６１】
これにより、応力付与後の応力方向変換部３０の形状は、応力付与前の形状（図５の形状及び図６の一点鎖線に示す形状）と比較して、全体的に、応力ＦP／４によって左右対称に大きく変形した形状となる（図６の実線に示す形状）。
【００６２】
すなわち、垂直応力Ｆを受けて平坦部３２がＺ方向に下降すると共に、応力ＦP／４についての傾斜部３６ｘに沿った方向の成分（力）が各接合部３８ｘにそれぞれ伝達されることにより、光ファイバ２０ｘと２つの接合部３８ｘとの各接合部分には、該応力ＦP／４に基づく力Ｆ（傾斜部３６ｘに沿った方向の力についてのＸ方向に沿った成分）がそれぞれ付与されることになる。従って、前記各接合部分に付与される力Ｆが各グレーティング２６ｘにそれぞれかかることで、各グレーティング２６は、Ｘ方向に略同一量だけ歪む（伸張する）と共に、該各グレーティング２６ｘの格子間隔も略同一量だけ変化（増加）する。
【００６３】
そのため、垂直応力ＦPが付与されていない図５の状態では、グレーティング２６ｘは、入射光に対して反射波長（例えば、図１ＣのλA）の反射光を反射し、この反射光を入出力端４２ａ又は入出力端４２ｂから外部に出射させる。これに対して、垂直応力Ｆが付与された図６の状態では、２つのグレーティング２６ｘの格子間隔が同一量増加して反射波長がそれぞれシフトするので、該各グレーティング２６ｘは、入射光に対してシフト後の波長（例えば、図１ＤのλB）の反射光を反射し、該反射光を入出力端４２ｘ又は入出力端４２ｙから外部に出射させることになる。
【００６４】
従って、ＦＢＧセンサ２２及び圧力センサ１６では、反射波長のシフト量に基づいて、シート体１８に付与された垂直応力ＦPを検出することができる。
【００６５】
ここで、垂直応力ＦPが付与される前の各グレーティング２６ｘの反射波長をλP、格子間隔をΔPとすれば、前述した（１）式と同様に、反射波長λPと格子間隔ΔPとの関係は、下記の（３）式で表わされる。
λP＝２×ｎeff×ΔP                                          （３）
【００６６】
また、垂直応力ＦPの付与後の各グレーティング２６ｘの反射波長をλS、格子間隔をΔSとすれば、前述した（２）式と同様に、反射波長λSと格子間隔ΔSとの関係は、下記の（４）式で表わされる。
λS＝２×ｎeff×ΔS                                          （４）
【００６７】
なお、前述したように、各グレーティング２６ｘ、２６ｙの反射波長や格子間隔は互いに異なるが、各グレーティング２６ｘでは、上述した（３）式及び（４）式の関係がそれぞれ成り立つ。
【００６８】
垂直応力ＦPの付与の前後での反射波長のシフト量をΔλとすれば、前述したように、垂直応力ＦPの付与に起因して、各グレーティング２６ｘがＸ方向に同じ量だけ伸張すると共に、該各グレーティング２６ｘの格子間隔が同じ量だけ増加するので、反射波長のシフト量Δλは、いずれのグレーティング２６ｘにおいても、下記の（５）式で表わされる。
Δλ＝λS−λP＝２×ｎeff×（ΔS−ΔP）                  （５）
【００６９】
このように、いずれのグレーティング２６ｘにおいても、反射波長のシフト量がΔλとなるため、２つの応力検出センサ部２８ｘが検出した各シフト量Δλのうち、どちらのシフト量Δλを用いても、垂直応力ＦPを算出することが可能となる。すなわち、２つの応力検出センサ部２８ｘの出力の論理和がΔλであり、排他的論理和ではないので、いずれか１つのシフト量Δλを検出することができれば、検出したシフト量Δλに基づいて垂直応力ＦPを容易に算出することができる。
【００７０】
次に、ＦＢＧセンサ２２上方のシート体１８の表面に図示しない物体が接触し、該物体からＦＢＧセンサ２２に対して、応力ＦC（垂直応力ＦPとＸ方向に沿った水平応力ＦHとの２つの方向の成分を有する応力）が付与されたときに、該応力ＦCを垂直応力ＦPと水平応力ＦHとに分離して検出する場合について、図５及び図７を参照しながら説明する。
【００７１】
ここでも、Ｘ方向に沿って配置された２つの応力検出センサ部２８ｘを用いて垂直応力ＦP及び水平応力ＦHを検出する場合について説明する。
【００７２】
前記物体からシート体１８に応力ＦCが付与されて、応力方向変換部３０の平坦部３２が該応力ＦCを受けたときに、各応力伝達部３４ｘには、理想的に、Ｚ方向に沿った応力ＦP／４と水平応力ＦHとがそれぞれ付与される。この結果、応力付与後の応力方向変換部３０の形状は、応力付与前の形状（図５の形状及び図７の一点鎖線に示す形状）と比較して、全体的に、応力ＦP／４及び水平応力ＦHによって左右非対称に変形した形状となる（図７の実線に示す形状）。
【００７３】
すなわち、応力ＦCを受けることにより、シート体１８の内部において、平坦部３２は、垂直応力ＦPによりＺ方向に下降すると共に、水平応力ＦHにより図７の右側に移動する。また、各応力伝達部３４ｘも、垂直応力ＦP／４によりＺ方向に下降すると共に、水平応力ＦHにより右側に移動する。
【００７４】
図７の左側の接合部３８ｘには、垂直応力ＦP／４についての左側の傾斜部３６ｘに沿った方向の成分（力）と、水平応力ＦHとを合成した応力ＦC´が伝達され、光ファイバ２０ｘと左側の接合部３８ｘとの接合部分には、該応力ＦC´に基づく力Ｆ´（応力ＦC´のＸ方向に沿った成分）が付与される。
【００７５】
一方、図７の右側の接合部３８ｘには、垂直応力ＦP／４についての右側の傾斜部３６ｘに沿った方向の成分（力）と、水平応力ＦHとを合成した応力ＦC´´が伝達され、光ファイバ２０ｘと右側の接合部３８ｘとの接合部分には、該応力ＦC´´に基づく力Ｆ´´（応力ＦC´´のＸ方向に沿った成分）が付与される。
【００７６】
この場合、図７の左側のグレーティング２６ｘにかかる水平応力ＦHは、該左側のグレーティング２６ｘの格子間隔を伸張させるための応力となる。また、図７の右側のグレーティング２６ｘにかかる水平応力ＦHは、該右側のグレーティング２６ｘの格子間隔を圧縮させるための応力となる。
【００７７】
そのため、力Ｆ´が図７の左側のグレーティング２６ｘにかかると共に、力Ｆ´´が図７の右側のグレーティング２６ｘにかかることにより、各グレーティング２６は、Ｘ方向に沿って互いに異なる量だけ歪むと共に、該各グレーティング２６ｘの格子間隔も互いに異なる量だけ変化し、この結果、各グレーティング２６ｘの反射波長のシフト量は、互いに異なる値となる。
【００７８】
応力付与後における図７の左側のグレーティング２６ｘの反射波長をλS´、格子間隔をΔS´とし、一方で、応力付与後における図７の右側のグレーティング２６ｘの反射波長をλS´´、格子間隔をΔS´´とすれば、前述した（４）式と同様に、反射波長λS´、λS´´と格子間隔ΔS´、ΔS´´との関係は、下記の（６）式及び（７）式でそれぞれ表わされる。
λS´＝２×ｎeff×ΔS´                                      （６）
λS´´＝２×ｎeff×ΔS´´                                  （７）
【００７９】
応力ＦCの付与の前後での図７の左側のグレーティング２６ｘにおける反射波長のシフト量をΔλ´とし、図７の右側のグレーティング２６ｘにおける反射波長のシフト量をΔλ´´とすれば、前述した（５）式と同様に、シフト量Δλ´、Δλ´´は、下記の（８）式及び（９）式でそれぞれ表わされる。
Δλ´＝λS´−λP＝２×ｎeff×（ΔS´−ΔP）              （８）
Δλ´´＝λS´´−λP＝２×ｎeff×（ΔS´´−ΔP）        （９）
【００８０】
上述のように、応力ＦCは、垂直応力ＦP及び水平応力ＦHの２つの方向の成分からなる応力であり、垂直応力ＦPに基づく反射波長のシフト量は、２つの応力検出センサ部２８ｘの出力の論理和である。すなわち、応力ＦCが応力方向変換部３０に付与されたときの２つのグレーティング２６ｘのシフト量Δλ´、Δλ´´の論理和は、下記の（１０）式で表わされる。
（Δλ´）ＯＲ（Δλ´´）＝Δλ´´
＝２×ｎeff×（ΔS´´−ΔP）    （１０）
【００８１】
なお、（１０）式において、ＯＲは、Δλ´とΔλ´´との論理和をとることを示す演算記号である。また、図７の例では、Δλ´＞Δλ´´となるため、（１０）式では、（９）式をΔλ´とΔλ´´との論理和の結果としている。
【００８２】
従って、２つの方向の成分を含む応力ＦCがシート体１８（の内部のＦＢＧセンサ２２）に付与された場合に、水平応力ＦHから分離した形で、（１０）式の論理和に基づき垂直応力ＦPを算出することができる。
【００８３】
一方、水平応力ＦHに応じた反射波長のシフト量を検出する場合には、２つのグレーティング２６ｘのシフト量Δλ´、Δλ´´から、垂直応力ＦPの影響を排除する必要がある。そこで、２つの応力検出センサ部２８ｘの出力である、２つのグレーティング２６ｘのシフト量Δλ´、Δλ´´の排他的論理和を、下記の（１１）式に従って求める。
（Δλ´）ＸＯＲ（Δλ´´）＝｜Δλ´−Δλ´´｜
＝｜２×ｎeff×（ΔS´−ΔP）−２×ｎeff×（ΔS´´−ΔP）｜
（１１）
【００８４】
なお、（１１）式において、ＸＯＲは、Δλ´とΔλ´´との排他的論理和をとることを示す演算記号である。
【００８５】
（１１）式により得られる排他的論理和の値は、垂直応力ＦPの影響は排除されているが、水平応力ＦHに応じたシフト量の絶対値であるため、方向が加味されていない。そこで、方向も考慮する場合には、（１１）式の絶対値記号を外した、下記の（１２）式により水平応力ＦHに応じたシフト量を算出すればよい。
２×ｎeff×（ΔS´−ΔP）−２×ｎeff×（ΔS´´−ΔP）    （１２）
【００８６】
従って、２つの方向の成分を含む応力ＦCがシート体１８（の内部のＦＢＧセンサ２２）に付与された場合に、垂直応力ＦPから分離した形で、（１２）式の排他的論理和に基づき水平応力ＦHを算出することができる。
【００８７】
このように、本実施形態では、垂直応力ＦPと水平応力ＦHとの２つの方向の成分が含まれる応力ＦCがＦＢＧセンサ２２に付与されても、（１０）式及び（１２）式を用いることにより、垂直応力ＦPと水平応力ＦHとを互いに分離して検出することが可能となる。
【００８８】
なお、上記の説明では、一例として、Ｘ方向に沿って配置される２つの応力検出センサ部２８ｘが検出した、２つのグレーティング２６ｘのシフト量に基づいて、垂直応力ＦPや水平応力ＦHを算出する場合について説明した。この場合、水平応力ＦHは、Ｘ方向に沿った方向の応力として検出される。
【００８９】
本実施形態では、Ｙ方向に沿って２つの応力検出センサ部２８ｙも配置されている。そこで、上述した応力検出センサ部２８ｘによる応力検出と同様に、２つの応力検出センサ部２８ｙにおいてもＹ方向に沿った方向の水平応力ＦHを検出することで、水平応力ＦHをＸ方向及びＹ方向の各成分として検出することもできる。これにより、水平応力ＦHを精度よく検出することが可能となる。
【００９０】
次に、本実施形態に係る圧力センサ１６が付設されるロボットシステム６０について、図８及び図９を参照しながら説明する。
【００９１】
このロボットシステム６０は、物体６２を把持して所定の処理を行うマニピュレータ６４と、マニピュレータ６４のハンド部（エンドエフェクタ）６６ａ、６６ｂに配設され、物体６２に接触した状態で、ハンド部６６ａ、６６ｂによる物体６２の把持状態を検出する圧力センサ１６ａ、１６ｂ（圧力センサ１６）と、該圧力センサ１６ａ、１６ｂを制御し、物体６２の把持状態に係る情報である垂直応力ＦP及び／又は水平応力ＦHを取得するセンサコントローラ６８と、センサコントローラ６８によって取得した垂直応力ＦP及び／又は水平応力ＦHに基づき、マニピュレータ６４を制御するマニピュレータコントローラ７０とを備える。
【００９２】
この場合、物体６２を把持する際に圧力センサ１６ａ、１６ｂが検出した水平応力ＦHに基づき、ハンド部６６ａ、６６ｂに対する物体６２の滑り状態を検知することができる。また、物体６２を把持する際に圧力センサ１６ａ、１６ｂが検出した垂直応力ＦPに基づき、ハンド部６６ａ、６６ｂによる物体６２の把持力を検知することができる。従って、垂直応力ＦP及び／又は水平応力ＦHに従ってハンド部６６ａ、６６ｂを制御することにより、物体６２を脱落させることなく、適切な把持力で把持して所望の位置に移動させる等の作業を遂行することができる。
【００９３】
また、図９に示すように、ロボットシステム６０において、光源７２から出力された光（入射光）は、光サーキュレータ７４により圧力センサ１６ａ、１６ｂの光ファイバケーブル２０（図２〜図７参照）に供給される。
【００９４】
光ファイバケーブル２０の入出力端４２ｘから入射した入射光は、一部の光がグレーティング２６ｘ、２６ｙにより反射される一方、残りの光がグレーティング２６ｘ、２６ｙを透過した後、入出力端４２ｙから透過光終端器７６に導かれる。
【００９５】
グレーティング２６ｘ、２６ｙにより反射された光（反射光）は、光サーキュレータ７４からセンサコントローラ６８の光検出器７８に導かれ、該光検出器７８は、反射波長及び反射波長強度のピーク値を電気信号に変換して出力する。
【００９６】
センサコントローラ６８内の演算処理部８０は、コンピュータのＣＰＵによって構成され、水平応力判定部８２と、水平応力演算部８４と、垂直応力演算部８６とを有する。
【００９７】
水平応力判定部８２は、光検出器７８からの電気信号に基づき、反射波長強度のピーク値に基づいて、各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙのグレーティング２６ｘ、２６ｙのシフト量が略同一量であるか否かを判定する。
【００９８】
各シフト量が略同一量である場合、水平応力判定部８２は、圧力センサ１６ａ、１６ｂに垂直応力ＦPのみ付与されていると判定し、光検出器７８からの電気信号を垂直応力演算部８６に出力する。また、各シフト量が異なる量である場合、水平応力判定部８２は、圧力センサ１６ａ、１６ｂに水平応力ＦHのみ付与されているか、あるいは、水平応力ＦH及び垂直応力ＦPの双方が付与されていると判定し、光検出器７８からの電気信号を垂直応力演算部８６及び水平応力演算部８４の双方に出力する。
【００９９】
水平応力演算部８４は、光検出器７８からの電気信号が示す各グレーティング２６ｘ、２６ｙのシフト量を用いて、（１２）式に基づき各シフト量の排他的論理和を算出し、算出した排他的論理和よりＦＢＧセンサ２２に付与される水平応力ＦHを算出する。
【０１００】
また、垂直応力演算部８６は、光検出器７８からの電気信号が示す各グレーティング２６ｘ、２６ｙのシフト量を用いて、（８）〜（１０）式に基づき各シフト量の論理和を算出し、算出した論理和よりＦＢＧセンサ２２に付与される垂直応力ＦPを算出する。
【０１０１】
このように、水平応力ＦHの値を算出することで、Ｘ−Ｙ平面における物体６２の滑り状態を検出することができる。また、垂直応力ＦPの値を算出することで、Ｚ方向に対する物体６２の把持力を検出することができる。
【０１０２】
以上説明したように、本実施形態に係るＦＢＧセンサ２２、圧力センサ１６、１６ａ、１６ｂ及びエンドエフェクタ（ハンド部６６ａ、６６ｂ）によれば、応力方向変換部３０の周囲に複数の応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙが配置されているので、物体６２からＦＢＧセンサ２２に対して応力ＦC（垂直応力ＦP及び／又は水平応力ＦH）が付与されたときに、応力方向変換部３０は、付与された応力ＦCを各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙのグレーティング２６ｘ、２６ｙを配列した方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の応力に変換し、変換後の応力を各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙに伝達する。これにより、変換後の応力によって各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙのグレーティング２６ｘ、２６ｙに歪みが発生し、該各グレーティング２６ｘ、２６ｙで反射する光の波長（反射波長）がそれぞれ変化する。従って、各グレーティング２６ｘ、２６ｙでの反射波長のシフト量を検出することにより、ＦＢＧセンサ２２に付与された応力ＦCを検出することが可能となる。
【０１０３】
すなわち、垂直応力ＦPに直交するＸ−Ｙ方向に沿って、応力方向変換部３０の周囲に各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙが配置されている場合、応力方向変換部３０は、垂直応力ＦPを各グレーティング２６ｘ、２６ｙの配列方向（Ｘ−Ｙ方向）の応力に変換し、変換後の応力を各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙに伝達する。これにより、各グレーティング２６ｘ、２６ｙは、略同一量だけ歪むと共に、（５）式に示すように、該各グレーティング２６ｘ、２６ｙでの反射波長のシフト量も略同一量だけ変化する。
【０１０４】
従って、各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙのうち、いずれか１つの応力検出センサ部のグレーティングのシフト量を検出すれば、検出したシフト量に基づいて垂直応力ＦPを算出することができる。すなわち、応力方向変換部３０に垂直応力ＦPが付与された場合に、該垂直応力ＦPは、各グレーティング２６ｘ、２６ｙのシフト量の論理和（（１０）式）に基づいて算出される。
【０１０５】
次に、水平応力ＦHに平行なＸ−Ｙ方向に沿って、応力方向変換部３０の周囲に各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙが配置されている場合、応力方向変換部３０は、各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙに水平応力ＦHをそのまま伝達する。この場合、応力方向変換部３０に対する水平応力ＦHの付与方向と、各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙの配置位置とによっては、各グレーティング２６ｘ、２６ｙが互いに異なる量だけ歪むと共に、（８）式及び（９）式にも示すように、該各グレーティング２６ｘ、２６ｙでの反射波長のシフト量も互いに異なる値となる。
【０１０６】
そこで、応力方向変換部３０の周囲に配置された各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙのうち、グレーティング２６ｘ、２６ｙのシフト量が互いに異なる２つの応力検出センサ部のグレーティングのシフト量を検出すれば、検出した２つのシフト量の差に基づいて水平応力ＦHを算出することができる。つまり、応力方向変換部３０に水平応力ＦHが付与された場合に、該水平応力ＦHは、２つのグレーティングのシフト量の排他的論理和（（１２）式）に基づいて算出される。
【０１０７】
このように、本実施形態によれば、応力方向変換部３０の周囲に複数の応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙを配置することにより、比較的簡単な構造で、物体６２から付与される応力ＦCを複数の方向の応力（垂直応力ＦP、水平応力ＦH）に分離して検出することが可能となる。
【０１０８】
また、ＦＢＧセンサ２２をマニピュレータ６４等のエンドエフェクタ（ハンド部６６ａ、６６ｂ）に搭載し、該ハンド部６６ａ、６６ｂが物体６２を把持する場合に、ＦＢＧセンサ２２は、物体６２からハンド部６６ａ、６６ｂに加えられる外力を、複数の方向の成分（垂直応力ＦP、水平応力ＦH）に分離して検出することができるので、ハンド部６６ａ、６６ｂの空間座標内において外力がどのように作用しているのかを容易に把握することが可能となる。
【０１０９】
これにより、ハンド部６６ａ、６６ｂが物体６２を把持している最中に、該物体６２が滑り落ちることを確実に回避することが可能になる。また、圧力センサ１６ａ、１６ｂをハンド部６６ａ、６６ｂに付設することにより、従来は困難であった、組立作業のような、組立部品と被組立部品との間に外力が働くような工程における自動化に効果的である。
【０１１０】
さらに、本実施形態では、光ファイバケーブル２０を利用して応力ＦCを検出するので、ＦＢＧセンサ２２が電磁波ノイズや各種サージ等に曝されても何ら影響を受けることがない。そのため、工場や屋外等の劣悪な環境下で使用しても、各ノイズの影響を回避することが可能である。
【０１１１】
また、Ｘ方向に沿って２つの応力検出センサ部２８ｘが応力方向変換部３０を挟み込むように配置されると共に、Ｘ方向に直交するＹ方向に沿って２つの応力検出センサ部２８ｙが応力方向変換部３０を挟み込むように配置されている。
【０１１２】
そのため、応力方向変換部３０に垂直応力ＦPが付与されると、各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙでのグレーティング２６ｘ、２６ｙのシフト量は、互いに同一量になるので、いずれか１つのグレーティングのシフト量を検出することにより、垂直応力ＦPを確実に且つ効率よく算出することができる。
【０１１３】
また、応力方向変換部３０に水平応力ＦHが付与されると、２つの応力検出センサ部２８ｘでのグレーティング２６ｘのシフト量は、互いに異なる大きさになると共に、２つの応力検出センサ部２８ｙでのグレーティング２６ｙのシフト量も、互いに異なる大きさとなる。従って、Ｘ方向に沿って同軸に配置された２つの応力検出センサ部２８ｘのグレーティング２６ｘのシフト量を検出するか、あるいは、Ｙ方向に沿って同軸に配置された２つの応力検出センサ部２８ｙのグレーティング２６ｙのシフト量を検出し、検出した２つのシフト量の排他的論理和を算出することにより、水平応力ＦHを確実に且つ効率よく算出することができる。
【０１１４】
このように、応力方向変換部３０の周囲に４つの応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙを配置することにより、垂直応力ＦP及び／又は水平応力ＦHを確実に且つ効率よく算出（検出）することができると共に、応力方向変換部３０に付与された応力ＦC（水平応力ＦH）をＸ方向に沿った成分とＹ方向に沿った成分の形で検出することも可能となる。
【０１１５】
また、２つの応力検出センサ部２８ｘは、Ｘ方向に沿って延在する光ファイバ２０ｘにより橋架され、２つの応力検出センサ部２８ｙは、Ｙ方向に沿って延在する光ファイバ２０ｙにより橋架されているので、光ファイバ２０ｘのコア２４ｘに２つの応力検出センサ部２８ｘのグレーティング２６ｘが同軸に配列されると共に、光ファイバ２０ｙのコア２４ｙに２つの応力検出センサ部２８ｙのグレーティング２６ｙが同軸に配列されることになる。そのため、応力方向変換部３０に応力ＦCが付与されたときに、該応力方向変換部３０は、変換後の応力を光ファイバ２０ｘ、２０ｙに伝達して、各グレーティング２６ｘ、２６ｙを容易に歪ませることができる。これにより、各応力検出センサ部２８ｘ、２８ｙにおける応力ＦCの検出をより確実に行うことが可能となる。
【０１１６】
さらに、応力方向変換部３０は、応力ＦCが付与される平坦部３２と、該平坦部３２から光ファイバ２０ｘ、２０ｙにそれぞれ橋架される応力伝達部３４ｘ、３４ｙとを有しているので、物体６２から平坦部３２に付与された応力ＦCを効率よく各グレーティング２６ｘ、２６ｙを配列した方向の応力に変換し、変換後の応力を応力伝達部３４ｘ、３４ｙを介して各光ファイバ２０ｘ、２０ｙに効率よくそれぞれ伝達することができる。
【０１１７】
さらにまた、平坦部３２が垂直応力ＦPを受ける場合に、該垂直応力ＦPの付与方向（Ｚ方向）に沿った平坦部３２の位置は、光ファイバ２０ｘ、２０ｙが応力伝達部３４ｘ、３４ｙに支持及び／又は固定される位置（接合部３８ｘ、３８ｙの位置）よりも低い位置とされている。これにより、平坦部３２に応力ＦC（垂直応力ＦP、水平応力ＦH）が付与されたときに、該応力方向変換部３０が、全体的に、各グレーティング２６ｘ、２６ｙを配列した方向に変形しやすくなるので、各グレーティング２６ｘ、２６ｙの歪みやシフト量を一層大きくすることができる。この結果、応力ＦCの検出感度や検出精度を向上することが可能となる。
【０１１８】
なお、本実施形態は、上述した説明に限定されることはなく、図１０の実施形態（変形例）とすることも可能である。
【０１１９】
図１０の変形例では、Ｘ−Ｙ平面に沿って４つのＦＢＧセンサ２２Ａ〜２２Ｄを、２×２のマトリックス状に配置したものである。
【０１２０】
この変形例では、Ｘ−Ｙ平面に沿って複数個のＦＢＧセンサ２２Ａ〜２２Ｄをマトリックス状に配置し、シート体１８に付与された応力ＦC（垂直応力ＦP、水平応力ＦH）を各ＦＢＧセンサ２２Ａ〜２２Ｄでそれぞれ検出することにより、シート体１８に付与される応力ＦCの分布を容易に検出することができる。
【０１２１】
なお、図１０では、２×２のマトリックス状にＦＢＧセンサ２２Ａ〜２２Ｄを配置した場合について説明したが、この変形例は、上記の説明に限定されることはなく、３×３、４×４、…等、多数のＦＢＧセンサ２２をマトリックス状に配置しても、シート体１８に付与される応力ＦCの分布を検出することが可能である。
【０１２２】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１２３】
１６、１６ａ、１６ｂ…圧力センサ    １８…シート体
２０…光ファイバケーブル            ２０ｘ、２０ｙ…光ファイバ
２２、２２Ａ〜２２Ｄ…ＦＢＧセンサ  ２６ｘ、２６ｙ…グレーティング
２８ｘ、２８ｙ…応力検出センサ部    ３０…応力方向変換部
３２…平坦部                        ３４ｘ、３４ｙ…応力伝達部
３６ｘ、３６ｙ、４０ｘ、４０ｙ…傾斜部
３８ｘ、３８ｙ…接合部              ６０…ロボットシステム
６２…物体                          ６６ａ、６６ｂ…ハンド部
６８…センサコントローラ            ８０…演算処理部
８２…水平応力判定部                ８４…水平応力演算部
８６…垂直応力演算部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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