(57)【要約】      （修正有）【課題】触覚センサのダイナミックレンジを確保しつつ、対象物との接触しはじめのごく小さな把持力を把握することができるセンサを提供する。【解決手段】圧力測定部１００は複数のセル９９からなっている。各セルは第１の電極３０２を持つ振動膜３０１と第２の電極３０３からなり、振動膜３０１に印加される圧力を電極間の静電容量の変化により検出する。電極間には直流電圧印加手段１０１により振動膜に電圧が印加されており、直流電位補正信号生成手段１０３により印加する直流電圧を変化させることにより感度をダイナミックに変化させる。【選択図】図１Ａ
2019066325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を隔てて配された一対の電極の一方の電極を含む振動膜が支持されたセルを備えて構成される触覚センサであって、
前記振動膜に印加される圧力を検出する圧力検出手段と、
前記一対の電極間に電位差を生じさせる電圧印加手段と、
前記圧力検出手段で検出した検出信号に基づいて、前記電位差を制御する電位差制御手段と、を有することを特徴とする触覚センサ。
【請求項２】
前記圧力検出手段は、前記一対の電極間の静電容量に基づいて圧力を検出することを特徴とする請求項１に記載の触覚センサ。
【請求項３】
前記触覚センサは、前記振動膜を含み構成されるセルを有し、前記セルは複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の触覚センサ。
【請求項４】
前記複数のセルを構成する各一対の電極間には同一の電位差が生じていることを特徴とする請求項３に記載の触覚センサ。
【請求項５】
前記電位差制御手段は、直流電位補正信号生成手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の触覚センサ。
【請求項６】
前記直流電位補正信号生成手段は、前記圧力検出手段により検出される前記検出信号に基づく圧力測定値信号が小さい時は、前記電位差が大きくなるように直流電位補正信号を生成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の触覚センサ。
【請求項７】
前記直流電位補正信号生成手段は、前記圧力検出手段により検出される前記検出信号に基づく圧力測定値信号が大きい時は、前記電位差が小さくなるように直流電位補正信号を生成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の触覚センサ。
【請求項８】
前記検出信号に加えて、前記一対の電極間に印加している電位差の情報にも基づいて、前記電位差制御手段が、前記電位差を制御することを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の触覚センサ。
【請求項９】
圧力測定値補正手段を、更に有することを特徴とする請求項８に記載の触覚センサ。
【請求項１０】
前記電位差制御手段は、前記電位差の制御を段階的に行い得ることを特徴とする請求項１ないし９の何れか１項に記載の触覚センサ。
【請求項１１】
前記複数のセルは複数のグループに分かれ、複数のグループに対応して複数の電圧印加手段を有することを特徴とする請求項２に記載の触覚センサ。
【請求項１２】
前記複数のグループを構成する複数のセルは、同一の基板上に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の触覚センサ。
【請求項１３】
前記複数のセルは、２次元状に配置されて前記複数のグループを構成することを特徴とする請求項１２に記載の触覚センサ。
【請求項１４】
前記複数のグループの一方のグルーブは、圧力測定感度が他方のグループよりも高いことを特徴とする請求項１３に記載の触覚センサ。
【請求項１５】
前記圧力測定感度が高い前記一方のグループは、前記２次元状の配置の中央部に、前記他方のグループは、その周辺部にそれぞれ配されていることを特徴とする請求項１４に記載の触覚センサ。
【請求項１６】
前記圧力測定感度が高い前記一方のグループは、前記２次元状の配置の周辺部に、前記他方のグループは、その中央部にそれぞれ配されていることを特徴とする請求項１４に記載の触覚センサ。
【請求項１７】
前記電位差制御手段が前記電位差を変更した後、一定期間の間、前記圧力検出手段が圧力検出を行わないことを特徴とする請求項１ないし１６の何れか１項に記載の触覚センサ。
【請求項１８】
前記一対の電極間の電位差をモニタするモニタ手段を有しており、前記検出信号に加えて、前記モニタ手段で得られた電位差の情報にも基づいて、前記電位差制御手段が印加する電位差を制御することを特徴とする請求項１ないし１７の何れか１項に記載の触覚センサ。
【請求項１９】
前記一方の電極を含む前記振動膜上に、圧電薄膜を介して第３の電極を備えていることを特徴とする請求項１ないし１８の何れか１項に記載の触覚センサ。
【請求項２０】
対象物との接触の事前検知を行う手段を、更に有することを特徴とする請求項１ないし１９の何れか１項に記載の触覚センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体などの物体との接触荷重などを検出する触覚センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
メカ部品などの対象物を掴むためのロボットハンドでは、対象物を把持している状態を正確に把握する必要がある。そのために、ロボットハンドの先端部に把持力を検出する触覚センサ（把持力センサ）を配置して、対象物の把持力を検出することにより、対象物との関係を把握することが行われる。把持力を検出する触覚センサの１つの方式として、静電容量型センサがあり、多数提案されている。静電容量型センサでは、半導体プロセスを応用したＭＥＭＳ技術によりセンサを作製できるので、任意の形状のセンサを大量に製造することができる特徴がある。
【０００３】
一方、対象物をロボットハンドで保持するためには、掴み始めの把持情報を正確に把握することが重要である。そのために、特許文献１のように、視覚情報を元に、対象物と接触する可能性が高い部位を予測し、予めその領域のセンサが検出準備を行っておく構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４１３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロボットハンドの把持力を検出する際には、理想的には、小さな把持力から大きな把持力まで、広いレンジで検出することが必要である。しかし、実際には、触覚センサ（把持力センサ）のダイナミックレンジは限られており、最大の把持力が検出できるように感度が設定されるため、比較的小さな把持力は検出限界値を下回ってしまい、検出できないことがある。
【０００６】
一方、ロボットハンドで対象物を保持する場合には、対象物にロボットハンドの表面が接触しはじめのごく小さな把持力の変化を検出することができれば、より精密な保持を行うことができる。特許文献１に開示された構成を用いることで、対象物と接触の可能性が高い領域を予測し、事前に準備を行うことは可能となる。しかし、対象物とロボットハンドがある距離以下に近づくと、対象の領域がロボットハンドの陰に隠れてしまい、特許文献１は視覚情報を用いるものであるところ、接触を検出することが難しいことがある。また、ロボットハンドが対象物を掴んだ後の把持力を検出するには、触覚センサ（把持力センサ）の情報を用いるしかなく、前述したダイナミックレンジに起因する比較的小さな把持力の検出が難しいという課題を解決することはできない。
【０００７】
本発明は、触覚センサのダイナミックレンジを確保しつつ、対象物との接触しはじめのごく小さな把持力を把握することができるセンサ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】
【０００８】
本発明により提供される触覚センサは、間隙を隔てて配された一対の電極の一方の電極を含む振動膜が支持されたセルを備えて構成される触覚センサであって、
前記振動膜に印加される圧力を検出する圧力検出手段と
前記一対の電極間に電位差を生じさせる電圧印加手段と、
前記圧力検出手段で検出した検出信号に基づいて、前記電位差を制御する電位差制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、圧力検出手段で検出した検出信号に基づいて、セルの構成する一対の電極間の電位差を制御する電位差制御手段、を有する。これにより対象物の接触しはじめの小さな把持力を正確に把握することができ、且つ対象物をしっかり掴んだ時の大きな把持力も検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図１Ｂ】セルを構成する一対の電極間に印加するバイアス電圧と得られる信号の関係を模式的に示すグラフである。
【図１Ｃ】第１の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図１Ｄ】第１の実施形態に係る触覚センサの別の例を説明する模式図である。
【図２】第２の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図３Ａ】第３の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図３Ｂ】第３の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図３Ｃ】第３の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図３Ｄ】第３の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図４Ａ】第４の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図４Ｂ】第４の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図４Ｃ】第４の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図４Ｄ】第４の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図５Ａ】第５の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図５Ｂ】第５の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図６】第６の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図７】第７の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図８Ａ】第８の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図８Ｂ】第８の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図９Ａ】第９の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【図９Ｂ】第９の実施形態に係る触覚センサを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の接触センサは、間隙を隔てて配された一対の電極の一方の電極を含む振動膜が支持されたセルを備えて構成される触覚センサである。そして、この接触センサは、振動膜に印加される圧力を検出する圧力検出手段と、一対の電極間に電位差を生じさせる電圧印加手段と、を有して構成される。更に、この接触センサは、圧力検出手段で検出した検出信号に基づいて、前記電位差を制御する電位差制御手段を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明で規定される接触センサとは、ロボットハンド部分等で対象物体との力学関係を検出するセンサと捉えることができる。具体的は、接触覚：物体への接触の有無、圧覚：物体に加えている圧力、分布圧覚：圧力の平面的分布状況、力覚：ロボット手首における力とモーメント、滑り覚：ハンド中での物体の移動、を検知するセンサを包含する。
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形、変更が可能である。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１を用いて、本発明の触覚センサ（把持力センサ）について説明する。図１は、本発明の触覚センサの模式図である。図１において、１００は圧力測定部、１０１は直流電位印加手段（電圧印加手段）、１０２は圧力測定手段（圧力検出手段）、１０３は直流電位補正信号生成手段（電位差制御手段）である。そして、２０１は直流電位、２０２は検出信号（圧力検出信号）、２０３は圧力測定値信号、２０４は直流電位補正信号である。３００は基板（シリコン等で構成されるチップ）、３０１は振動膜、３０２は第１の電極、３０３は第２の電極、３０４は支持部、３０５は空隙である。ここで、間隙３０５を隔てて配された一対の電極（３０２、３０３）の一方の電極（３０２）を含む振動膜３０１が支持されてセル９９が構成されている。図１Ａにおいては、セル９９は複数設けられており、複数のセルを構成する各一対の電極間には同一の電位差が生じている。
【００１５】
本発明の触覚センサでは、圧力測定部１００として、静電容量型センサを用いることが一つの特徴である。まず、静電容量型センサの構成について説明する。
【００１６】
振動膜３０１と空隙（キャビティ）３０５を挟んで対向した第１の電極（上電極）３０２及び第２の電極（下電極）３０３を含む構造を１組としてセル９９と呼ぶ。振動膜３０１は、基板３００上に形成された支持部３０４により支持されている。第１の電極３０２には、直流電圧発生手段１０１が接続され、所定の直流電圧Ｖｂが印加されている。もう一方の第２の電極３０３は、圧力測定手段１０２に接続され、グランド電位付近の固定電位となっている。これにより、第１の電極３０２と第２の電極３０３との間に「Ｖｂｉａｓ＝Ｖｂ−０（ボルテージ）」の電位差を発生させている。
【００１７】
対向する電極３０２、３０３間には、静電引力が発生しており、振動膜３０１は、基板３００側に若干撓んだ状態で使用される。振動膜３０１が外部から圧力を受けて更に撓むと、第１の電極３０２と第２の電極３０３間の間隔が狭くなり、それに対応して、電極間の静電容量が大きくなる。静電容量に対応した信号を圧力検出信号２０２として取出し、圧力測定手段１０２により、圧力測定値信号２０３に変換して出力する。
【００１８】
圧力測定手段１０２は、直流電圧発生手段１０１側の第１の電極３０２に、ある周波数ｆの交流電圧を重畳させて、圧力測定手段１０２側の第２の電極３０３で誘起される電荷を測定することにより、電極間の容量を精度よく把握することができる。ここで、誘起される電荷量は、電極間の電位差が一定であれば、容量値の逆数に比例するので、電極間の距離が近いほど、大きな出力が得られることになる。また、電極間の電位差に比例して、誘起される電荷量は、大きくなる。そのため、電極間の電位差Ｖｂｉａｓを大きくしていけば、いくほど、得られる出力は大きくなる。
【００１９】
本発明では、静電容量型の触覚センサの対向する電極間に電圧印加することで生ずる電位差を、圧力検出手段で検出した圧力検出信号に基づき、制御（調整させる）する手段を有していることが特徴である。以下、この構成について説明する。
【００２０】
圧力測定手段１０２では、圧力に対応した情報として、対向する電極３０２、３０３間の容量を測定するので、電極３０２、３０３間の距離が小さいほど、検出感度を大きくすることができる。そのため、Ｖｂｉａｓの電位差を大きくして、静電引力を大きくすることによって、振動膜３０１を基板３００側に撓めば、撓ませるほど、対向する電極３０２、３０３の間隔は狭くなるため、圧力測定信号２０３の精度を向上させることができる。
【００２１】
一方、Ｖｂｉａｓを大きくして、振動膜３０１が基板３００側に撓む時、電極間に発生する静電引力と、振動膜３０１が有するばね力が釣り合う条件で、振動膜の撓み量が決まる。静電引力は電極間の距離のほぼ二乗で大きくなるのに対して、ばね力は電極間が撓んだ量にほぼ比例する。そのため、同じ電位差の変化量に対して、電極間の距離が小さくなればなるほど、振動膜３０１の撓みが指数的に大きくなり、得られる信号が指数関数的に大きくなる。更に、電極間の電位差Ｖｂｉａｓの値自体も大きくなっているので、電極間の電位差Ｖｂｉａｓに対して、得られる信号の大きさＶｏｕｔの関係の一例を、図１Ｂに示す（重畳させる交流信号の周波数ｆが一定の場合）。このように、静電容量型センサでは、電極間の電位差Ｖｂｉａｓの値を変化させることで、得られる信号の大きさＶｏｕｔを変化させることができる。
【００２２】
静電容量型センサが有するノイズは、電位差Ｖｂｉａｓではほとんど変化しない。そのため、電位差Ｖｂｉａｓを大きくし、得られる信号の大きさＶｏｕｔが大きくなると、より小さな保持力を分解して検出できるようになり、その代り検出できる保持力の上限が小さくなる。一方、電位差Ｖｂｉａｓを小さくし、得られる信号の大きさＶｏｕｔが小さくなると、より大きな保持力しか分解して検出できなくなり、その代り検出できる保持力の上限が大きくなる。
【００２３】
ここで、電位差Ｖｂｉａｓを更に大きくして、電極間の距離が一定の距離以下になると、ばね力に対して静電引力が大きくなりすぎて、力が釣り合う条件が無くなる。そして、振動膜３０１が基板３００側に張り付く状態となり（プルインと呼ぶ）、容量の変化する傾向が大きく変わる。そのため、電位差Ｖｂｉａｓは、プルインしない状態の中で、任意の値に変化させる。更に、対象物を保持している際には、静電引力に加えて、対象物からの圧力（荷重）が把持力として加わるため、対象物を接触していない時に比べて、より小さな電位差Ｖｂｉａｓでプルイン状態となる。
【００２４】
本発明では、圧力測定部１００の測定結果を元に、電極３０２、３０３間の電位差Ｖｂｉａｓを変化させることが特徴的である。具体的には、圧力測定部１０１で得られた圧力検出信号２０２（Ｖｏｕｔ）を元にして、圧力測定手段１０２で対象物から触覚センサに印加される圧力（把持力）の大きさを算出する。算出された圧力値は、圧力測定値信号２０３として、圧力測定手段１０２から出力される。
【００２５】
圧力測定値信号２０３は、把持力の測定値として触覚センサの外部に出力されるのと同時に、直流電位補正信号生成手段１０３に入力される。直流電位補正信号生成手段１０３では、測定された圧力信号２０３の大きさを元に、圧力測定部１００の一方の電極に印加する直流電位の大きさを調整する。具体的には、圧力測定値信号２０３が小さな時は、電極間の電位差Ｖｂｉａｓを大きくするように、一方の電極に印加する直流電位の大きさを大きくするように、直流電位補正信号２０４の信号を生成する。一方、圧力測定値信号２０３が大きな時は、電極間の電位差Ｖｂｉａｓを小さくするように、一方の電極に印加する直流電位の大きさを小さくするように、直流電位補正信号２０４の信号を生成する。
【００２６】
直流電位補正信号生成手段１０３で生成された直流電位補正信号２０４は、直流電位印加手段１０１に入力される。直流電位印加手段１０１では、直流電位補正信号２０４を元にして直流電位２０１を生成し、圧力測定部１００の第１の電極３０２に印加して、電極３０２、３０３間の電位差を所定の値に設定する。
【００２７】
本発明の触覚センサは、上記のように、静電容量型の圧力測定部の上下電極間に印加する電位差を、圧力検測定手段で検出した信号の大きさを元に制御する手段を有している。そのため、対象物と接触したての時は、検出できる保持力の上限が小さく、且つ細かい保持力を分解して検出でき、対象物をしっかり保持している時は、検出できる保持力の上限が大きく、且つ粗い保持力を分解して検出できる。
【００２８】
以上のように、本発明によると、対象物の接触しはじめの小さな把持力を正確に把握することができ、且つ対象物をしっかり掴んだ時の大きな把持力も検出することができる触覚センサを提供することができる。そのため、本発明の触覚センサを用いたロボットハンド（把持装置）では、対象物に対して高度な保持制御を行うことができる。
【００２９】
尚、本明細書中では、第１の電極（上電極）３０２に直流電位印加手段１０１を、第２の電極（下電極）３０３に圧力測定手段１０１を接続した構成で説明したが、本発明はこれに限らない。第１の電極（上電極）３０２に圧力測定手段１０１を、第２の電極（下電極）３０３に直流電位印加手段１０１を接続した構成でも、同様に用いることができる。
【００３０】
また、図１Ａでは、圧力測定部１００が有するセル９９上には、特には部材を備えない構成について説明したが、本発明はこの構成に限らない。図１Ｃに示すように、セル９９上に弾性体を配置した構成や、図１Ｄに示すように、弾性体の上に荷重分散板を備えた構成とすることもできる。
【００３１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、圧力測定値信号の生成に関する。それ以外は、第１の実施形態と同様である。図２を用いて、第２の実施形態を説明する。
【００３２】
第２の実施形態は、圧力の測定信号を生成する際に、圧力測定値信号２０３に加えて、直流電位補正信号２０４を用いていることが特徴的である。
【００３３】
図２は、本実施形態の触覚センサを説明する模式図である。図２において、１０４は圧力測定値補正手段、２０５は補正測定値信号である。
【００３４】
本実施形態では、圧力測定手段１０２で測定した圧力測定値信号２０３を、圧力測定値補正手段１０４で、直流電圧発生手段１０１で発生させている直流電圧Ｖｂを元に、補正測定値信号２０５に補正することが特徴的である。
【００３５】
第１の実施形態で記載したように、静電容量型の圧力測定部１００は、印可する直流電圧Ｖｂにより発生する電極間の電位差により、圧力に対する出力信号の大きさ（圧力の感度）が変化する。そのため、より正確に測定される圧力値を把握するためには、電極間に印加される電位差の情報を元に、静電容量型の圧力測定部１００の圧力感度を考慮して、圧力測定値を補正してやる必要がある。以下、具体的な構成を説明する。
【００３６】
本実施形態の構成では、圧力測定値補正手段１０４には、圧力測定値２０３と直流電位補正信号２０４が入力される。圧力測定値補正手段１０４では、電極間に印加されている電位差に対応する圧力の出力信号感度をテーブルとして記憶している。圧力測定値補正手段１０４には、現在印加している電位差の支持信号となる直流電位補正信号２０４が入力されているので、直流電位補正信号２０４を元にして、静電容量型の圧力測定部１００の圧力に対する出力信号の大きさの情報を把握することができる。圧力測定値補正手段１０４では、この情報を元にして、圧力測定値信号２０３を実際に印加されている圧力の大きさに補正して、補正測定値信号２０５として出力する。
【００３７】
本実施形態に係る触覚センサは、電極間の電位差が変わることによる圧力の出力信号間の変化を補正することができるので、より正確な圧力（把持力）を測定することができる。そのため、ダイナミックレンジが大きく且つ、より正確な圧力測定を行う触覚センサを提供することができる。また、上下電極間に印加する電位差を設定する際に、圧力測定部１００に印加されているより正確な圧力を把握することができるので、設定する電位差をより適切な値にすることができ、ダイナミックレンジを十分に広く取ることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、直流電位補正信号２０４を生成する方法に関する。それ以外は、第１から第２の実施形態と同様である。図３Ａから図３Ｄを用いて、第３の実施形態を説明する。
【００３９】
まず、電極間に印加する電位差の設定値が、３種類  Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２、Ｖｂｉａｓ３である構成として説明する。Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２、Ｖｂｉａｓ３は、図３Ａで示すように、０ＶからプルインしないＶｂｉａｓ（ｍａｘ）までの値をΔＶに３等分して、そのそれぞれの中央の値となるように設定している。
【００４０】
次に、その３種類電位差の設定を行うフローについて、図３Ｂを用いて説明する。図３Ｂでは、触覚センサに必要とする圧力出力感度（入力した単位圧力に対する出力信号の大きさの比）の値によって判定を行う。まず、圧力測定を行い、必要な圧力出力感度を算出する。この後、入力される圧力が大きく、必要な圧力出力感度がＶｏｕｔ１より小さければ（圧力測定部にそれほどの感度を求めない場合は）、電位差を一番小さなＶｂｉａｓ１に設定する。また、入力される圧力が中くらいで、必要な圧力出力感度がＶｏｕｔ１以上で、Ｖｏｕｔ２より小さければ（圧力測定部に中程度の感度を求める場合は）、電位差を中間のＶｂｉａｓ２に設定する。一方、入力される圧力が微小で、必要な圧力出力感度がＶｏｕｔ２以上であれば（圧力測定部に高い感度を求める場合は）、電位差を最大のＶｂｉａｓ３に設定する。これを繰り返すことにより、入力圧力に対して最適な圧力出力感度となるように、電位差を設定することができる。
【００４１】
本実施形態に係る触覚センサは、電極間に印加する電位差を三段階的に分けて変化させているので、連続的に電位差を変化させている場合に比べて、処理を簡略化することができる。そのため、高速で、対象物の接触しはじめの小さな把持力を正確に把握することができ、且つ対象物をしっかり掴んだ時の大きな把持力も検出することができる。
【００４２】
尚、上記では、設定する電位差が、３種類ある形態を用いて説明したが、本発明はこれに限らない。２種類、４種類、５種類、６種類などにも、電位差の刻みは設定でき、処理するスピード、負荷との兼ね合いで最適な刻みを設定することができる。
【００４３】
本実施形態の別の形態を、図３Ｃを用いて説明する。図３Ｃでは、電圧の刻み幅が、電位差が大きい方に行くに従って、狭くなることを特徴とする。具体的には、圧力出力感度が、三等分（ΔＶｏｕｔ）の中央値になるように、電位差Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２、Ｖｂｉａｓ３を設定している。図３Ｃで示すように設定をすると、電位差毎に、圧力に対する出力感度がほぼ等間隔にできるので、圧力の入力に対して、より効率のよい出力感度に設定することができる。そのため、高速で、対象物の接触しはじめの小さな把持力から、対象物をしっかり掴んだ時の大きな把持力まで、広い範囲で正確に検出することができる。
【００４４】
本実施形態の更に別の形態を、図３Ｄを用いて説明する。図３Ｄでは、圧力測定部１００に印加されている圧力（把持力）の大きさの時系列変化を元に、電極間に印加する電位差を設定することが特徴的である。
【００４５】
具体的には、直近のある時間中に測定した圧力信号が、一定量以上増加している場合には、ロボットハンドが対象物をより強く掴む動作をしていると判定し、印可する電位差を小さくして、測定できる最大の圧力値を大きくする動作を行う。一方、直近のある時間中に測定した圧力信号が、一定量以上減少している場合には、ロボットハンドが対象物を離す（掴む力を弱めている）動作をしていると判定し、印可する電位差を大きくして、測定できる最小の圧力値を小さくする動作を行う。更に、直近のある時間中に測定した圧力信号が、一定量以上増加も、一定量以上減少もしていない場合には、現在印加している電位差を保持する処理を行う。
【００４６】
本実施形態の別の形態によると、ロボットハンドがどういった把持動作をしている途中なのかを把握し、最適な電位差を事前に印加することができる。そのため、ロボットハンドが早いスピードで把持動作を行っている場合でも、圧力測定部１００を最適な感度特性に維持し続けることができる。そのため、応答性の高い触覚センサを提供することができる。
【００４７】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、圧力測定部１００の電極間の電位差の印加方法に関する。それ以外は、第１から第３の実施形態と同様である。図４Ａから図４Ｄを用いて、第４の実施形態を説明する。
【００４８】
第４の実施形態は、圧力測定部１００の電極間に印加される電位差が領域毎に異なっていることが特徴的である。
【００４９】
図４Ａに示す圧力測定部１００は、異なる電位差を印加した圧力測定部１００ａと、圧力測定部１００ｂから構成されている。図４Ａに示したセルは、同一の基板上（３００上）に設けられており、圧力測定部１００ａを構成する複数のセル９９のグルーブと、圧力測定部１００ｂを構成する複数のセル９９のグルーブとに分かれる。そして、このグルーブに対応して複数の電圧印加手段が設けられている。
【００５０】
直流電位印可手段１０１ａと、直流電位印可手段１０１ｂが異なる直流電位を発生している。そのため、圧力測定部１００ａの電極間に印加される電位差と、圧力測定部１００ｂの電極間に印加される電位差は異なり、圧力測定部１００ａと圧力測定部１００ｂの圧力出力感度は異なったものに設定されている。そのため、圧力測定部１００ａと圧力測定部１００ｂの圧力出力感度を少しずらした値に設定しておくと、圧力を測定できる範囲（測定レンジ）を単一の電位差を印加している場合に比べて、広く取ることができる。そのため、急激に圧力の変化が発生しても、圧力の測定レンジからはみ出しにくくなり、正確に圧力を測定することができる。
【００５１】
尚、圧力測定部１００ａと圧力測定部１００ｂで測定した圧力測定値は、一方の最適な値を採用してもよいし、両方の測定値を平均して採用してもよく、最適な構成を選ぶことができる。
【００５２】
ここで、図４Ｂ、図４Ｃを用いて、本実施形態の圧力測定部の配置について説明する。図４Ｂ、図４Ｃに示した例では、複数のセルが、２次元状に配されて複数のグループを構成しており、中央部とその周辺部とで、圧力測定感度が一方のグループと他方のグループとで、異なることを示している。電極間の電位差が異なっている圧力測定部について、電位差が大きく、圧力出力感度が高い圧力測定部を１００ｘ、電位差が小さく、圧力出力感度が低い圧力測定部を１００ｙとする。図４Ｂでは、センサの中央部に圧力出力感度が高い圧力測定部１００ｘを、その周辺部に圧力出力感度が低い圧力測定部１００ｙを配置している。図４Ｂでは、センサの中央部の圧力に対する感度が高いため、凸形状を有する対象物との接触を検出する場合は、凸の先端の接触をいち早く検出できる。また対象物をしっかり掴んだ時も、対象物が凸形状なので、センサ中央の方が、周辺部より圧力が強くかかるため、対象物を保持している状態を正確に把握することができる。
【００５３】
一方、図４Ｃでは、センサの中央部に圧力出力感度が低い圧力測定部１００ｙを、その周辺部に圧力出力感度が高い圧力測定部１００ｘを配置している。図４Ｃでは、センサの周辺部の圧力に対する感度が高いため、対象物に対してセンサ面が傾いていた時でも、周辺部での対象物との接触をいち早く検出することができる。
【００５４】
本実施形態の別の形態を、図４Ｄを用いて説明する。図４Ｄでは、異なる電位差を印加する領域を可変にすることができる構成となっている。圧力測定部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｂは、それぞれを直流電位印可手段１０１ａ、１０１ｂのどちらに接続するかを選択するスイッチ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄを備えている。同様に、圧力測定部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｂは、それぞれを圧力測定手段１０２ａ、１０２ｂのどちらに接続するかを選択するスイッチ１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄも備えている。図４Ｄの構成を取ることで、電位差の調整に加えて、異なる電位差を印加する領域の数、場所を最適なものに可変にすることができ、より最適な圧力の検出を行うことができる。
【００５５】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、接触検知に関する。それ以外は、第１から第４の実施形態と同様である。図５Ａ及び図５Ｂを用いて、第５の実施形態を説明する。
【００５６】
第５の実施形態は、対象物との接触検知機能を有していることが特徴的である。図５Ａを用いて、説明する。図５Ａにおいては、１３０は接触検知手段、１３１は第２の直流電位印可手段、１３２は接触判定手段、２３１は第２の直流電位、２３２は接触信号、２３３は接触判定信号である。
【００５７】
静電容量型センサでは、プルインという現象が起きるため、電極間に印加する電位差は、プルインが起きる電位差の値に対して、小さい値に設定されると前述した。本実施形態では、接触検知手段１３０が有する電極間の電位差は、プルインが起きる電位差に極めて近い値に設定されている。そのため、外部から少しでも圧力が印加されると、振動膜３０１は、静電引力により基板３００側引き寄せられて、第２の電極３０３と接触した状態となる。このプルイン状態を接触信号２３２として検出することで、接触判定手段１３２において、対象物との接触を検知することができ、接触判定信号２３３を生成し、外部に出力することができる。
【００５８】
本実施形態では、接触検知手段を有しており、接触検知信号を出力することができるので、圧力測定値信号の検出できる最小圧力分解能より小さな領域での対象物との関係を把握することができる。そのため、より詳細な情報を把握することができるので、より高精度なロボットハンドの制御を行うことができる。
【００５９】
尚、図５Ａでは、接触検知手段１３０のセルを、圧力測定部１００のセルと同じ構造として記載しているが、本形態はこれに限られるものではない。振動膜３０１の厚さや、直径、支持部３０４の高さなどを調整することで、最適な構成に設定することができる。また、図５Ａでは、接触検知手段１３０のセルの振動膜３０１の撓みや、圧力測定部１００のセルの振動膜３０１の撓みについて、説明のため強調して記載しており、実際の縮尺とは大きく異なる。
【００６０】
本実施形態の別の形態を、図５Ｂを用いて説明する。図５Ｂにおいては、図５Ａの接触検知手段１３０の機能を、圧力測定手段１００が兼ねていることが特徴的である。対象物と接触していない初期状態では、切り替えスイッチ１３３は第２の直流電位印可手段１３１側に、切り替えスイッチ１３４は接触判定手段１３２側に接続されている。そのため、圧力測定手段１００は、接触検知手段１３０として機能している。ここで、接触検知手段１３０が、対象物の接触を検知すると、切り替えスイッチ１３３は直流電位印可手段１０１側に、切り替えスイッチ１３４は圧力測定手段１０２側に切り替えられる。それにより、圧力測定手段１００は、接触検知手段１３０から、本来の圧力測定手段としての機能に切り替わる。更に、圧力測定手段１００からの圧力測定値２０３が最小検出圧力分解能を一定期間の間、下回った状態が続いたら、切り替えスイッチ１３３は第２の直流電位印可手段１３１側に、切り替えスイッチ１３４は接触判定手段１３２側に接続される。これにより、圧力測定手段１００は、圧力測定手段から接触検知手段１３０に機能が切り替わる。
【００６１】
本実施の別の形態に係る触覚センサによると、小型で簡易的な構成で、接触検知手段を有しており、接触検知信号を出力することができるので、圧力測定値信号の検出できる最小圧力分解能より小さな領域での対象物との関係を把握することができる。
【００６２】
尚、図５Ｂでは、圧力測定手段１００に含まれるすべてのセル９９が、接触検知手段１３０の機能に切り替わる構成で説明したが、本形態はこれに限られない。圧力測定手段１００に含まれる一部のセル９９のみが、接触検知手段１３０の機能に切り替わる構成とすることもできる。これにより、接触検知から圧力測定に切り替わる時間が不要となるため、応答性の高い、接触検知機能付きの小型の触覚センサを提供することができる。
【００６３】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、圧力測定手段１０２の動作シーケンスに関する。それ以外は、第１から第５の実施形態と同様である。図６を用いて、第６の実施形態を説明する。
【００６４】
第６の実施形態は、直流電位補正信号２０４を変化させると、一定期間圧力測定手段１０２が圧力測定値信号２０３を生成することを停止することが特徴的である。
【００６５】
図６（ａ）は直流電位補正信号２０４の変化を説明するための模式図であり、図６（ｂ）は電極間の電位差の変化を説明するための模式図であり、図６（ｃ）は圧力測定手段１０２の動作を説明するための模式図である。図６において、横軸は時間を示しており、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）とも、横軸の時間は揃えてある。
【００６６】
まず、時刻Ｔ１で、上下電極間の電位差を変化させるために、直流電位補正信号２０４の値が、Ｓ１からＳ２に変化したとする。直流電位補正信号２０４が変化すると、直流電位補正信号生成手段１０３が、圧力測定部１００の一方の電極に印加する直流電位の大きさを変化させて、上下電極間の電位差を所定の値に設定しようとする（図６（ｂ）では、Ｖｂ１からＶｂ２に変化）。しかし、本発明の圧力測定部１００は静電容量型で、電極間に比較的高い電位差を印加する必要があるので、所定の電位差まで収束するまでには、若干の時間が必要となる。また、図６（ｂ）には、上下電極間の電位差の変化の一例を示しているが、単調な増加（または、減少）の変化ではなく、目標の値になるまでに目標値の上下に値が変化する場合もある。これは、直流電位補正信号生成手段１０３が、発生する直流電位の応答性を高くしようとすると顕著に表れてきてしまう。そのため、直流電位補正信号２０４の値を変化させた後の一定時間ΔＴ０は、上下電極間の電位差が、所定の直流電位補正信号２０４の値と異なっている。そのため、この期間ΔＴ０での圧力検出信号２０２は、圧力測定部１００に印加された圧力と異なる値の変動（揺らぎ）が発生してしまう。
【００６７】
一方、本実施形態では、この一定時間ΔＴ０を含む所定の期間ΔＴ内では、圧力測定手段１０２において、圧力検出信号２０２から圧力測定値信号２０３を生成しない。そのため、直流電位補正信号２０４の値を変化させた後の一定時間ΔＴ０は、上下電極間の電位差が、所定の直流電位補正信号２０４の値と異なっている。これにより実際には発生していない圧力検出信号２０２の変動（揺らぎ）を誤って検出することを避けることができる。
【００６８】
尚、圧力測定手段１０２が、圧力測定値信号２０３を生成することを停止している期間は、圧力測定値信号２０３は停止直前の測定値信号を出力させ続ける構成を取ることができる。また、圧力測定手段１０２が停止していることをその他の手段に明確にする必要があれば、圧力測定値信号２０３から停止を示す信号を生成することで、その他の手段に停止を周知して、適切な動作を促す構成としてもよい。
【００６９】
本実施形態に係る触覚センサによると、直流電位補正信号２０４を変化させた時に発生する上下電極間の電位差が揺らいでいる期間の圧力検出信号２０２を誤った信号として検出することができる。そのため、対象物の接触しはじめの小さな把持力を正確に把握することができ、且つ対象物をしっかり掴んだ時の大きな把持力も検出することができ、正確に測定を行う触覚センサを提供することができる。
【００７０】
尚、本実施形態では、圧力測定手段１０２の動作シーケンスについて説明したが、本発明はこれに限らない。圧力測定値補正手段１０４などの動作シーケンスについても同様に用いることができ、同様の効果を得ることができる。
【００７１】
（第７の実施形態）
第７の実施形態は、圧力測定値を補正する方法に関する。それ以外は、第２から第６の実施形態と同様である。図７を用いて、第７の実施形態を説明する。
【００７２】
第７の実施形態は、電極間の電位差をモニタするモニタ手段１０５を備えていることが特徴的である。
【００７３】
前述したように、直流電位補正信号２０４を用いて、直流電位補正信号生成手段１０３で所望の直流電位を発生させようとしても、実際には圧力測定部１００の上下電極３０１、３０３に所定の電位差を印加させるまでには、若干の時間差が生まれる。また、その時間差内では、圧力測定部１００の上下電極３０１、３０３に所定の電位差が変動している状態（例えば、増加しようとしている、または減少しようとしているなど）となる。
【００７４】
本実施形態では、圧力測定部１００の上下電極３０１、３０３間の電位差をモニタする手段１０５を有しているので、上下電極３０１、３０３間に印加されている電位差をリアルタイムに把握することができる。電極間電位差モニタ手段０００は、モニタした電位差を電位差モニタ信号２０６として、圧力測定値補正手段１０６に出力する。
【００７５】
圧力測定値補正手段１０６は、第２の実施形態では、直流電位補正信号２０４を元にして、圧力測定値信号２０３を実際に印加されている圧力の大きさに補正して、補正測定値信号２０５としていた。それに対して、本実施形態では、電位差モニタ信号２０６を元にして、圧力測定値信号２０３を実際に印加されている圧力の大きさに補正して、補正測定値信号２０５として出力する。本実施形態では、電極間に実際に印加されている電位差を元に、圧力の大きさを補正しているので、直流電位補正信号２０４と実際に印加される電位差のタイムラグの影響を受けることなく、正確に圧力測定部１００の圧力感度を補正することができる。そのため、圧力測定部１００に印加されている実際の圧力を、より正確に、切れ目なくリアルタイムに応答性良く把握することができる。
【００７６】
本実施形態に係る触覚センサによると、電極間の電位差をモニタすることができ、圧力の出力信号間の変化をよりリアルタイムに補正することができるので、より応答性が良く、より正確な圧力（把持力）を測定することができる。
【００７７】
（第８の実施形態）
第８の実施形態は、圧力測定部１００の構成に関する。それ以外は、第１から第７の実施形態と同様である。図８Ａ、図８Ｂを用いて、第８の実施形態を説明する。
【００７８】
第８の実施形態は、振動膜上（３０１上）に配された第１の電極３０２上に、圧電薄膜３１０と、第３の電極３１１を備えていることが特徴的である。
【００７９】
本実施形態の圧力測定部１００は、第１の電極と第２の電極間の容量変化を測定することで、第１から第７の実施形態と同様に、静電容量型圧力センサとして用いることができる。直流電位補正信号２０４を変化させることで、直流電位補正信号生成手段１０３を用いて、第１の電極と第２の電極間に印加する電位差を変化させ、静電容量型圧力センサの圧力検出感度を最適に調整することも、第１から第７の実施形態と同様にできる。
【００８０】
本実施形態では、第１の電極と第２の電極から構成される静電容量型圧力センサに加えて、振動膜３０１上に第１の電極３０２と、第３の電極３００に挟まれた圧電薄膜を備えていることが、特徴である。振動膜３０１外部から圧力を受けて変形すると、圧電薄膜３１０も変形し、圧電効果により変形量に応じた電圧が出力される。そのため、圧電薄膜によっても、外部から印可される圧力の検出を行うことができる。
【００８１】
本実施形態では、外部から印可される圧力に応じて、静電容量型圧力センサの電極間に印加する電位差を変化させることに加えて、圧電薄膜による圧力検出にも切り替えることが特徴である。具体的には、印可される圧力が小さい時は、静電容量型圧力センサの電極間に印加する電位差を大きくしておき、圧力の検出感度を高くする。また、印加される圧力が大きくなると、静電容量型圧力センサの電極間に印加する電位差を小さくしていき、圧力の検出感度を低くするのは、第１から第７の実施形態と同じである。更に、印加される圧力が大きくなると、静電容量型圧力センサの電極間には電位差を印加せず、圧電薄膜による圧力検出信号を増幅して、検出圧力とすることが大きな特徴である。
【００８２】
静電容量型圧力センサは、前述したように振動膜３０１が有するバネの復元力と同程度の大きな外力が加わると、振動膜自体は静電引力にも引っ張られているため、振動膜３０１が第２の電極３０３側に引き込まれ、接触してしまい、圧力の検出ができなくなる。その回避のために、静電容量型圧力センサの電極間には電位差を小さくするが、非常に大きな外力が印加される場合には、ほとんど電位差を印加しない状態となり、圧力に対する信号の出力感度が極めて低くなり、圧力の検出精度が低下する場合がある。本実施形態では、外部からの圧力が極めて大きい場合には、静電容量型圧力センサから、圧電薄膜センサに切り替えて圧力検出を行うため、非常に大きな圧力が印加させた場合でも、圧力の検出精度が低下することを回避することができる。また、圧電薄膜センサは、静電容量型圧力センサのようにセンサの感度を変化させることができないため、ある程度のダイナミックレンジを確保すると、最小検出圧力が小さくできず、微小な圧力を検出することが難しい。本実施形態では、外部の圧力に応じて、静電容量型圧力センサと圧電薄膜センサを切り替えるため、それぞれのメリットを生かした形で、広い印加圧力のレンジにおいて、精度の良い圧力検出を行うことができる。
【００８３】
それぞれのセンサに切り替えた時の動作について、図８を用いて説明する。図８Ａは、静電容量型圧力センサに切り替えている時の動作を説明する模式図である。直流電位２０１を供給する経路に、スイッチ１１０が挿入されており、静電容量型圧力センサを使用する際は、スイッチ１１０はＯＮとなっており、第１の電極３０２に直流電位２０１が印加されている。そのため、静電容量型圧力センサの第１の電極３０２と第２の電極３０３間には、電位差が発生しており、外部の圧力に対して、圧力検出信号２０２を出力する。圧力検出信号２０２は、静電容量型圧力センサの圧力測定手段２０２において、静電容量型圧力センサの圧力測定値信号２１１に変換され、切り替えスイッチ１１３を介して、圧力測定値信号２０３として出力される。一方、圧電薄膜センサ用の第３の電極３１１に接続された配線は、スイッチ１１１がＯＦＦとなっているので、フローティングの状態となっている。そのため、第１の電極３０２にある電位を印加しても、第３の電極３１１間には、電位差が発生しないため、圧電効果による圧電薄膜の変形が発生することはなく、静電容量型圧力センサの圧力測定の邪魔をすることはない。また、スイッチ１１１がＯＦＦとなっているので、第１の電極３０２に印加された高電圧により、圧電薄膜３１０や圧電薄膜型圧力センサ用の圧力測定手段１１２が破損することを防ぐことができる。スイッチ１１１の先は、圧電薄膜型圧力センサ用の圧力測定手段１１２が接続されており、圧電薄膜３１０からの圧力検出信号２１０が入力された場合には、圧電薄膜型圧力センサの圧力測定値信号２１２として、切り替えスイッチ１１３に出力される。図８Ａでは、圧力測定値信号２０３は、静電容量型圧力センサの圧力測定値信号２１１が選択されているので、圧電薄膜型圧力センサ用の圧力測定手段１１２の出力端子はフローティングとなっており、圧電薄膜型圧力センサは圧力検出に寄与していない。
【００８４】
一方、図８Ｂは、圧電薄膜型圧力センサに切り替えている時の動作を説明する模式図である。スイッチ１１０はＯＦＦとなっており、第１の電極３０２には、直流電位２０１が印加されない構成となっている。そのため、第１の電極３０２と第２の電極３０３間には、電位差が発生していないため、振動膜３０１はほとんど基板３００側には撓まず、ほぼ平坦に近くなっている。一方、スイッチ１１１はＯＮの状態となっており、外部からの圧力により、圧電薄膜３１０が変形すると、それに対応した圧力検出信号２１０を圧電薄膜型圧力センサ用の圧力測定手段１１２に伝達することができる。圧電薄膜型圧力センサ用の圧力測定手段１１２では、圧力検出信号２１０を元にして、圧電薄膜型圧力センサの圧力測定値信号２１２を生成して、スイッチ１１３に出力する。スイッチ２１３は、圧電薄膜型圧力センサを選択しているので、圧電薄膜型圧力センサの圧力測定値信号２１２が、圧力測定値信号２０３として出力される。
【００８５】
以上のように、本実施形態に係る触覚センサによると、対象物の接触しはじめの小さな把持力を正確に把握することができ、且つ対象物をしっかり掴んだ時の非常に大きな把持力も検出することができる。
【００８６】
尚、本実施形態では、スイッチ１１０を用いて、第１の電極３０２へ直流電位の印加を停止する構成を説明したが、本発明はこれに限らない。直流電位の大きさを、所定の電位（通常は、圧力測定手段１０２、１１２が有する基準電位。多くの場合は、グランド電位）設定することで、スイッチ１１０を用いない構成でも、同様の動作を行うことができる。
【００８７】
また、本実施形態では、スイッチ１１０、１１１、１１３を用いて信号の選択を行っているが、直流電位印加手段１０１や、圧力測定手段１０２、１１２は、使用していないモードの時には、動作を停止していることが望ましい。それにより、消費電力の低減や、不要なノイズの発生などを抑えることができる。
【００８８】
（第９の実施形態）
第９の実施形態は、対象物との接触の事前検知をする手段に関する。それ以外は、第１から第８の実施形態と同様である。図９Ａ及び図９Ｂを用いて、第９の実施形態を説明する。
【００８９】
第９の実施形態は、圧力測定部１００とは別の接触検知センサを有しており、このセンサからの接触検知信号を直流電位補正信号２０４の生成に用いることが特徴的である。
【００９０】
図９Ａでは、１０は対象物、２０はロボットハンドの先端部、３０は接触事前検知手段である。対象物１０と対向するロボットハンドの先端部２０には、圧力測定部１００と事前接触検知手段３０が備えられている。接触事前検知手段３０からは、圧力測定部１００に接続された直流電位印加手段１０１や、圧力測定手段１０２のイネーブル信号２２０が出力されている。接触事前検知手段３０は、対象物１０との距離を測定することができ、対象物１０との距離が一定値以上であると、無効のイネーブル信号２２０を生成しており、直流電位印加手段１０１や、圧力測定手段１０２は動作を停止している。対象物１０との距離が一定以下となり、間もなく接触するという状態になると、接触事前検知手段３０から有効のイネーブル信号２２０を生成し、直流電位印加手段１０１や、圧力測定手段１０２は動作状態に変化する。圧力測定部１００が、対象物１０と接触すると、前述したように圧力検出の動作を行う。
【００９１】
一方、圧力測定部１００が、対象物１０と離れ、接触事前検知手段３０が、対象物１０との距離が一定値以上である判定すると、無効のイネーブル信号２２０を生成する。これにより、直流電位印加手段１０１や、圧力測定手段１０２は動作を停止する。
【００９２】
本実施形態の接触事前検知手段３０は、対象物１０との距離を測定できるものであれば、用いることができる。例えば、超音波３１を対象物に照射して、反射して戻ってくる超音波３２までの時間を検出する超音波型距離センサなどを用いることで、容易に実現することができる。
【００９３】
以上のように本実施形態では、圧力測定部１００とは別の接触検知センサ３０を有しているので、対象物１０と圧力測定部１００間の距離が一定値を越えると、圧力測定部１００に付随する直流電位印加手段１０１や、圧力測定手段１０を停止する。そのため、対象物１０とは明らかに接触しない期間における直流電位印加手段１０１や、圧力測定手段１０２で消費する電力を低減することができる。
【００９４】
本実施形態に係る触覚センサによると、低所費電力で、対象物の接触しはじめの小さな把持力を正確に把握することができ、且つ対象物をしっかり掴んだ時の大きな把持力も検出することができる。
【００９５】
図９Ｂを用いて、本実施形態の別の形態を説明する。図９Ａでは、ロボットハンドの先端部２０に、圧力測定部１００と接触事前検知手段３０が配置されて、対象物１０との距離を検知していた。図９Ｂでは、ロボットハンドの先端部２０ではなく、別の位置に接触事前検知手段４０が配置されており、対象物１０の表面と、ロボットハンドの先端部２０の表面の間隔を測定していることが異なる。
【００９６】
接触事前検知手段４０は、対象物１０の表面と、ロボットハンドの先端部２０の表面の間隔を測定できるものであれば用いることができる。例えば、複数のポイントまでの距離を測定できる距離センサや、撮像素子を用いて画像処理を行うことで容易に構成することができる。図９Ａの構成では、対象物１０とロボットハンドの先端部間の狭い距離の変化を検出する必要があり、非常に近い距離の検出は構成を複雑にする必要がある。それに比べて、図９Ｂの構成では、接触事前検知手段４０から対象物１０や、ロボットハンドの先端部２０までの距離は一定距離以上を確保できるため、対象物１０とロボットハンドの先端部間が狭くなっても、より容易に接触の事前検知を行うことができる。そのため、図９Ｂの構成では、対象物１０とロボットハンドの先端部間がより狭くなる距離まで判定し、動作を停止することができるので、より消費電力を低減することができる。
【００９７】
尚、本実施形態では、動作を停止する手段を直流電位印加手段１０１や、圧力測定手段１０２として説明したが、本発明はこれに限らない。直流電位補正信号生成手段１０３などをはじめとする他の手段の動作を停止する構成としてもよく、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９８】
９９  セル
１００  圧力測定部
１０１  直流電位印加手段（電圧印加手段）
１０２  圧力測定手段（圧力検出手段）
１０３  直流電位補正信号生成手段（電位差制御手段）
３０１  振動膜
３０２  第１の電極
３０３  第２の電極
３０５  空隙
【図１Ａ】
2019066325.tif 000003
【図１Ｂ】
2019066325.tif 000004
【図１Ｃ】
2019066325.tif 000005
【図１Ｄ】
2019066325.tif 000006
【図２】
2019066325.tif 000007
【図３Ａ】
2019066325.tif 000008
【図３Ｂ】
2019066325.tif 000009
【図３Ｃ】
2019066325.tif 000010
【図３Ｄ】
2019066325.tif 000011
【図４Ａ】
2019066325.tif 000012
【図４Ｂ】
2019066325.tif 000013
【図４Ｃ】
2019066325.tif 000014
【図４Ｄ】
2019066325.tif 000015
【図５Ａ】
2019066325.tif 000016
【図５Ｂ】
2019066325.tif 000017
【図６】
2019066325.tif 000018
【図７】
2019066325.tif 000019
【図８Ａ】
2019066325.tif 000020
【図８Ｂ】
2019066325.tif 000021
【図９Ａ】
2019066325.tif 000022
【図９Ｂ】
2019066325.tif 000023