(57)【要約】【課題】シンプルな構成で対象物との接触により作用する力の大きさ及び方向を検出することができ、検出素子に過度の力が作用することを回避し耐久性を向上させる。【解決手段】  本発明に係る感圧センサ１００は、外力の作用により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って移動可能かつＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の周りに回転可能な押圧子１と、押圧子１に接続され、伸縮量及び捻り量に応じた電荷を発生させる複数の検出素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、複数の検出素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの端部に接続されたベース部材４とを備え、押圧子１は、複数の検出素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで支持されていることを特徴とする。【選択図】図２
2019020326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力の作用により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って移動可能かつ前記Ｘ軸、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸周りに回転可能な押圧子と、
前記押圧子に接続され、伸縮量及び捻り量に応じた電荷を発生させる複数の検出素子と、
前記複数の検出素子の端部に接続されたベース部材とを備え、
前記押圧子は、前記複数の検出素子で支持されていることを特徴とする感圧センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の感圧センサにおいて、
前記押圧子と、前記複数の検出素子と、前記ベース部材の一部又は全部とを覆うカバー部材を備えることを特徴とする感圧センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の感圧センサにおいて、
前記押圧子は、前記ベース部材に向かって延在する円筒部材を備え、
前記円筒部材は、前記ベース部材に形成された穴部に隙間を有して挿入されていることを特徴とする感圧センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の感圧センサにおいて、
前記検出素子は、圧電性を有する樹脂であって、厚みが薄い短冊状に形成されていることを特徴とする感圧センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の感圧センサにおいて、
前記検出素子は、一端側を他端側に向かって折り返して形成されたループ部と、前記ループ部の一方の端部から前記ベース部材側に延在する第１延在部と、前記ループ部の他方の端部から前記ベース部材側に延在する第２延在部とを備え、前記第１延在部と前記第２延在部とが重なり合うように形成されていることを特徴とする感圧センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の感圧センサにおいて、
前記押圧子は、前記ループ部が巻きつけられる軸部材と、前記第１延在部及び前記第２延在部を前記ループ部から前記ベース部材側に誘導するガイド軸部材とを備えることを特徴とする感圧センサ。
【請求項７】
請求項５に記載の感圧センサにおいて、
前記検出素子は、前記第１延在部の端部と前記第２延在部の端部とが前記検出素子の厚み方向に離間するように形成されており、
前記第１延在部の端部における前記ループ部の内側面に相当する面に第１電極パッドが設けられ、前記第２延在部の端部における前記ループ部の内側面及び外側面に相当する面に第２電極パッドが設けられていることを特徴とする感圧センサ。
【請求項８】
請求項５に記載の感圧センサにおいて、
前記検出素子は、前記第１延在部の端部と前記第２延在部の端部とがその延在方向にずれて重ならないように、かつ、前記第２延在部の端部が前記検出素子の幅方向に分割され厚み方向に離間するように形成されており、
前記第１延在部の端部のうち、一方の端部における前記ループ部の内側面に相当する面に第１電極パッドが設けられ、他方の端部における前記ループ部の外側面に相当する面に第２電極パッドが設けられていることを特徴とする感圧センサ。
【請求項９】
請求項５に記載の感圧センサにおいて、
前記検出素子は、前記第１延在部の端部と前記第２延在部の端部とがその延在方向にずれて重ならないように形成されており、
前記第１延在部の端部における前記ループ部の外側面に相当する面に第１電極パッドが設けられ、前記第２延在部の端部における前記ループ部の内側面に相当する面に第２電極パッドが設けられていることを特徴とする感圧センサ。
【請求項１０】
多関節指部と、
前記多関節指部に対向するように配置された固定把持部材とを備え、
前記多関節指部は、
動力部に接続され、前記動力部からの力を入力する力入力連結部材と、
前記力入力連結部材に接続し、前記力入力連結部材に入力された力を伝達する力伝達連結部材と、
前記力入力連結部材に接続し、作業対象物に接触する接触部材と、
前記力伝達連結部材と前記接触部材とを連結する拘束連結部材と、
前記力伝達連結部材、前記接触部材及び前記拘束連結部材を相互に連結する複数の回転軸とを備え、
前記接触部材に請求項１に記載の感圧センサが実装されていることを特徴とする作業装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の作業装置と前記作業装置を支持するアーム部と、を備える、
前記アーム部を制御する制御部と、
前記アーム部を撮像する撮像装置とを備えることを特徴とする作業システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧センサ並びにこれを備える作業装置及び作業システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、少子高齢化に伴い、生産年齢人口の減少が進展している。生産年齢人口の減少は、製造業の現場における人手不足、過重な労働、生産性の低下を引き起こす要因となり得る。更に、生産年齢人口の減少は、医療や福祉、生活支援、防災、保守点検などのサービス分野においても労働力不足、過酷環境下での労働、サービスの品質の低下を引き起こす要因となり得る。このような社会課題を解決すべく、ロボット（自動制御によって、人間の腕や手の動きや機能に類似した動作機能を有し、プログラムにより各種の作業を実行する装置）を活用することが提唱されている。ロボットは、センサ技術、アクチュエータ技術及び制御技術の３つの要素技術を有する機械システムである。ロボットを活用して上述した社会課題を解決するためには、人間が行う複雑かつ緻密で柔軟性を要する作業をロボットが代替できることが必須である。そのため、対象物をどのように取り扱うか、その取り扱うときの状態を把握するための感圧センサは、特に重要である。
【０００３】
感圧センサには様々な種類のものがあるが、代表的な感圧センサとして、押圧されることで抵抗値が変化する抵抗変化検出型の感圧センサと、静電容量が変わる静電容量変化検出型の感圧センサとがある。
【０００４】
抵抗変化検出型の感圧センサは、電極間に絶縁体と導電性材料がほぼ均一に分散されて構成されている。感圧センサに押圧力が作用していない状態では、電極と導電性材料は接触しておらず、高い電気抵抗値が示される。一方、感圧センサに押圧力が作用すると、電極と導電性材料が近接し始めて接触し、導通経路が形成される。感圧センサに作用する押圧力の大きさによって、形成される導通経路が三次元的に大きくなったり小さくなったりするため、力を抵抗値により検出することができる。抵抗変化検出型の感圧センサは、導通経路が形成されるまで抵抗が変化しないため、最小検出力に限度がある。また、導通経路は導電性材料の接触により形成されるため、感圧センサに押圧力が繰り返し付加されると、摩耗によって導電性材料間の接触状態が経時変化するため、力と抵抗値の関係が初期状態から変化する可能性がある。
【０００５】
静電容量変化型の感圧センサでは、電極間で静電容量Ｃのコンデンサが形成されている。感圧センサに押圧力が作用すると、電極間の距離が変化して、電極間の静電容量がＣ＋ΔＣに変化するため、この静電容量変化を測定することで力を検出することができる。静電容量変化型の感圧センサでは、電極間の弾性率を変化させることで感度を変更することができる。また、静電容量変化の検出には、発信回路を構成して周波数変化を測定する方法、ヘテロダイン検波等を用いて検出する方法等がある。しかし、静電容量変化型の感圧センサでは、感圧センサを小さくすることは、原理的に困難である。検出要素が小さくなると、静電容量値も小さくなり、静電容量値が誤差要因（センサ配線の浮遊容量や外部導体との浮遊容量）と同等程度の値になると、測定が困難になり得るからである。そのため、高い空間分解能で検出することは困難である。
【０００６】
上述した感圧センサの一種として、シリコン基板にダイヤフラムを形成し、ダイヤフラムを支持するリム部を形成して、リム部と反対側のダイヤフラムの表面にゲージ抵抗を形成し、リム部にダイヤフラムと接触しない大きさのサファイヤ球を接着して、ダイヤフラムの曲げ変形により力の大きさを検出するものがある（特許文献１等を参照）。また、四角錐形状の受圧部材と、受圧部材の形状に対応して形成された凹部を有する取付ベースと、凹部の傾斜面に受圧部材に対向して設けられた検出素子とを備え、受圧部材により検出素子が押圧されることで力の大きさ及び方向を検出するものがある（特許文献２等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１９６０８０号公報
【０００８】
【特許文献２】特開昭６３−８９２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、外力をダイヤフラムで直接的に受けることなくリム部で間接的に受けるようにして、ダイヤフラムの破損を回避している。しかしながら、ダイヤフラムとリム部は材質シリコンで一体に成型されるため衝撃力に弱く、力が付与されることで破損する可能性がある。また、半導体プロセスによる接合のため、特殊な装置や接合技術が必要となり、その分、コスト等が増加し得る。
【００１０】
特許文献２では、検出素子は一方向の力を検出できれば良いとされているが、検出素子が傾斜面に取り付けられているため、斜面方向の力成分を必然的に受けることになり、この斜面方向の力により検出素子が破損する可能性がある。また、検出素子として、感圧導電ゴムを採用しているが、一般的に、感圧導電ゴムは、絶縁体の中に導電体を略均一に分散させて形成されており、押圧力の大きさにより導電体が近接及び接触し導電経路が形成されて抵抗値が変化することで力を検出する。導電経路が形成されるためには、導電体の接触が必須であるが、繰り返し力が付加されると摩耗により特性が変化する可能性がある。また、ゴムは粘弾性を有するため、力と抵抗値はヒステリシスの関係にあり、力の方向によって検出値が変化する可能性もある。さらに、四角錐形状に形成された受圧部材に対向して精度良く検出素子を配置することは困難である。
【００１１】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、シンプルな構成で外力の大きさ及び作用方向を検出することができ、検出素子の耐久性を向上させることができる感圧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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る感圧センサ１００は、外力の作用により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って移動可能かつ前記Ｘ軸、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸の周りに回転可能な押圧子と、前記押圧子に接続され、伸縮量及び捻り量に応じた電荷を発生させる複数の検出素子と、前記複数の検出素子の端部に接続されたベース部材とを備え、前記押圧子は、前記複数の検出素子で支持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シンプルな構成で外力の大きさ及び作用方向を検出することができ、検出素子の耐久性を向上させることができる感圧センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る感圧センサを示す上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る感圧センサを示す斜視図である。
【図３】図１の矢印ＩＩＩ−ＩＩＩ線による矢視断面図である。
【図４】図１の矢印ＩＶ−ＩＶ線による矢視断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る信号処理装置の処理内容を示すブロック図である。
【図６】検出素子と信号取り出し部との第１の接続方法を説明する図である。
【図７】検出素子と信号取り出し部との第２の接続方法を説明する図である。
【図８】検出素子と信号取り出し部との第３の接続方法を説明する図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る作業装置の一構成例を表す概略図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る作業システムの一構成例を表す概略図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る作業システムの動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
（構成）
図１は本実施形態に係る感圧センサを示す上面図、図２は本実施形態に係る感圧センサを示す斜視図、図３は図１の矢印ＩＩＩ−ＩＩＩ線による矢視断面図、図４は図１の矢印ＩＶ−ＩＶ線による矢視断面図である。
【００１６】
図１乃至４に示すように、本実施形態に係る感圧センサ１００は、押圧子１、検出素子２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、ショルダー部材３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、ベース部材４、固定部材５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）及びカバー部材６を備えている。
【００１７】
・押圧子
押圧子１は、感圧センサ１００が対象物に接触したときに、対象物から受ける力（以下、外力と適宜称する）が作用する部分である。本明細書において、対象物とは、感圧センサ１００が実装された作業装置により把持されるものを言う。押圧子１は、検出素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにより支持されている。押圧子１は、押圧面１７、円筒部材１２、軸部材１４ａ，１５ａ及びガイド軸部材１４ｂ、１５ｂを備えている。
【００１８】
押圧面１７は、押圧子１における対象物と対向する面である。本実施形態では、押圧面１７は、対象物に向かって凸形状となるように曲面形状に形成されている。本実施形態では、押圧面１７は、対象物から見て、四角形（図１では、正方形）に形成されている。以下の説明では、押圧面１７の対辺（向かい合う辺）の中間点を通って延びる直線をＸ軸、Ｘ軸に直交し、押圧面１７の対辺の中間点を通って延びる直線をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に直交し、押圧面１７の中心点における接平面に対し鉛直方向に延びる直線をＺ軸と定義する。
【００１９】
図３，４に示すように、円筒部材１２は、押圧面１７からベース部材４に向かってＺ軸負方向に延在する棒状部材である。円筒部材１２の直径Ｄ１は、ベース部材４に形成された穴部１３（後述する）の直径Ｄ２よりも小さくしてある（Ｄ１＜Ｄ２）。つまり、円筒部材１２は、穴部１３の内周面に対し隙間を有するように穴部１３に挿入されている。穴部１３の上方及び下方には、円錐状に形成された逃げ部１１ａ，１１ｂが設けられている。円筒部材１２は、上側が逃げ部１１ａ、下側が逃げ部１１ｂに位置するように穴部１３に挿入されている。円筒部材１２の下端部（Ｚ軸方向と逆向きの端部）には、止め部材１６が設けられている。止め部材１６の直径Ｄ３は、穴部１３の直径Ｄ２よりも大きくしてある（Ｄ２＜Ｄ３）。これらの構成により、押圧子１は、感圧センサ１００が対象物に接触し押圧面１７に外力が作用すると、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って直線移動したり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りに回転したりする。
【００２０】
軸部材１４ａ，１５ａは、Ｙ軸に沿って延在する円筒部材である。軸部材１４ａ，１５ａの両端部は、押圧子１の脚部１８（図２を参照）に接続されている。軸部材１４ａ，１５ａは、検出素子２ｂ，２ｄのループ部（後述する）が巻きつけられている。軸部材１４ａ，１５ａは、上方から見て、押圧面１７の外縁部より内側（押圧面１７の中心点側）に配置されている。なお、押圧子１は、Ｘ軸に沿って延在する軸部材（図２を参照）も備えている。Ｘ軸に沿って延在する軸部材も、軸部材１４ａ，１５ａと同様の構成である。
【００２１】
ガイド軸部材１４ｂ，１５ｂは、Ｙ軸に沿って延在する円筒部材である。ガイド軸部材１４ｂ，１５ｂの両端部は、押圧子１の脚部１８（図２を参照）に接続されている。ガイド軸部材１４ｂ，１５ｂは、検出素子２ｂ，２ｄをショルダー部材３ｂ，３ｄに向かって誘導する。ガイド軸部材１４ｂ，１５ｂは、上方から見て、押圧面１７の外縁部より内側かつ軸部材１４ａ，１５ａの下方に配置されている。なお、押圧子１は、Ｘ軸に沿って延在するガイド軸部材（図２を参照）も備えている。Ｘ軸に沿って延在するガイド軸部材も、ガイド軸部材１４ｂ，１５ｂと同様の構成である。
【００２２】
・検出素子
図１に示すように、検出素子２ａ〜２ｄは、上方から見て、押圧子１からショルダー部材３ａ〜３ｄに向かってＸ軸及びＹ軸に沿って延在するように、押圧子１（押圧面１７）に対して十字状に設けられている。図３，４に示すように、本実施形態では、検出素子２ｂ，２ｄは、一方の端部が固定部材５ｂ，５ｄに接続し、押圧子１の軸部材１４ａ，１５ａに巻きつけられ、ガイド軸部材１４ｂ，１５ｂによりショルダー部材３ｂ，３ｄ側にガイドされて、他方の端部が固定部材５ｂ，５ｄに接続するように設けられている。つまり、本実施形態では、検出素子２ｂ，２ｄは、一端側を他端側に向かって折り返して形成されるループ部２４と、ループ部２４の一方の端部からショルダー部材３ｂ，３ｄ側に延在する第１延在部２５と、ループ部２４の他方の端部からショルダー部材３ｂ，３ｄ側に延在する第２延在部２６とを備えている。本実施形態では、第１延在部２５と第２延在部２６とは、ガイド軸部材１４ｂ，１５ｂにより積層されて重なり合うように形成されている。
【００２３】
検出素子２ｂ，２ｄは、短冊状に形成された圧電性を有するシートであり、本実施形態では、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ：Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）で構成されている。なお、本実施形態では、検出素子２ｂ，２ｄがＰＶＤＦで形成されている場合を例に挙げて説明したが、ＰＶＤＦと同様の機能を有する他の部材に置き換えることも可能である。検出素子２ｂ，２ｄは、押圧子１に外力が作用し、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って移動したり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りに回転したりすることで、伸縮したり捻れたりし、伸縮量及び捻り量に応じて発生した電荷（プラス電荷及びマイナス電荷）に関する信号（電荷信号）を生成する。検出素子２ｂ，２ｄの端部には、電極パッドが設けられている。電極パッドは、検出素子２ｂ，２ｄで生成された電荷信号を取り出すものである。なお、本実施形態では、検出素子２ｂ，２ｄについて説明したが、検出素子２ａ，２ｃも同様である。
【００２４】
・ショルダー部材
ショルダー部材３ｂ，３ｄは、検出素子２ｂ，２ｄを支持する部材である。本実施形態では、ショルダー部材３ｂ，３ｄは、上方から見て、押圧面１７の各辺と対向するようにベース部材４の外縁部に配置されている（図１を参照）。なお、本実施形態では、ショルダー部材３ｂ，３ｄについて説明したが、ショルダー部材３ａ，３ｃも同様である。
【００２５】
・ベース部材
ベース部材４は、押圧子１の脚部１８の下端部との間に隙間を有するように、押圧子１の下方に設けられている。本実施形態では、ベース部材４は、上方から見て、正方形に形成されている（図１を参照）。上述したように、ベース部材４には穴部１３が形成されている。穴部１３には、押圧子１の円筒部材１２が挿入されている。
【００２６】
・固定部材
図３，４に示すように、固定部材５ｂ，５ｄは、ベース部材４の下方に設けられている。固定部材５ｂ，５ｄは、検出素子２ｂ，２ｄの電極と結合（係合）する信号取り出し部（後述する）を取り入れることができるように構成されている。なお、本実施形態では、固定部材５ｂ，５ｄについて説明したが、固定部材５ａ，５ｃも同様である。
【００２７】
・カバー部材
図１，２に示すように、カバー部材６は、押圧子１、検出素子２ａ〜２ｄ、ショルダー部材３ａ〜３ｄ及びベース部材４の一部又は全部を覆うように押圧子１の上方に設けられている。カバー部材６は、柔軟性を有すると同時に高い靭性、耐圧縮性を有する部材で形成することができる。本実施形態では、カバー部材６は、高強度の高分子材料（ゲル）やシリコンゴムで形成されている。
【００２８】
（動作）
押圧子１の動作について説明する。
【００２９】
図３に示すように、カバー部材６にＺ軸方向と逆向きの外力Ｆが作用すると、押圧子１は、カバー部材６を介して伝達される外力ＦによりＺ軸方向と逆向きに押し込まれ、押圧子１の円筒部材１２は穴部１３の中心軸に沿ってＺ軸方向と逆向きに移動する。
【００３０】
図４に示すように、カバー部材６にＺ軸方向と逆向きの外力Ｆが作用すると共にＸ軸方向の外力Ｇが作用すると、押圧子１の円筒部材１２は、穴部１３をＺ軸方向と逆向きに移動しつつ、穴部１３の内周面と円筒部材１２との間に形成された隙間により、穴部１３を基点にＸ軸方向に傾倒する（Ｙ軸周りに回転する）。このようにカバー部材６に、Ｚ軸方向と逆向きの外力が作用すると共に、Ｘ軸とＹ軸とからなる平面（ＸＹ平面）における任意の方向の外力が作用すると、押圧子１はＺ軸方向へ移動しつつ、穴部１３を基点に任意の方向（外力が作用する方向）へ傾倒する。なお、上述したように、円筒部材１２の直径Ｄ１は穴部１３の直径Ｄ２よりも小さくしてあり、穴部１３はＺ軸方向に延在して形成されているので、押圧子１は、任意の方向に無制限に傾倒することはなく、幾何学的に算出される倒れ角度（穴部１３の中心軸と円筒部材１２の中心軸とがなす角度）以上は倒れない。
【００３１】
図３，４では、カバー部材６にＺ軸方向と逆向きの外力Ｆが作用した場合を例に挙げて説明したが、カバー部材６に外力Ｆと逆向き（Ｚ軸方向）の外力が作用した場合、押圧子１はカバー部材６に覆われているため、カバー部材６ともどもＺ軸方向に移動する。同様に、カバー部材６にＺ軸方向の外力が作用すると共に、ＸＹ平面の任意の方向の外力が作用しても、穴部１３を基点に任意の方向へ傾倒する。
【００３２】
次に、検出素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの動作について説明する。
【００３３】
図３に示すように、カバー部材６にＺ軸方向と逆向きの外力Ｆが作用すると、押圧子１は、上述したように、Ｚ軸方向と逆向きに移動する。このとき、押圧子１とショルダー部材３ｂ，３ｄとで支持された検出素子２ｂ，２ｄは、矢印Ｌｂ，Ｌｄで示す方向に伸縮する。検出素子２ｂ、２ｄが伸縮すると、検出素子２ｂ，２ｄの表面に伸縮量に比例した電荷が発生する。検出素子２ｂ、２ｄは、表面に発生した電荷に比例する電荷信号を生成する。この電荷信号から外力Ｆの大きさ及び作用方向を検出することができる。なお、本実施形態では、Ｘ軸に沿って配置された検出素子２ｂ，２ｄの動作を例に挙げて説明したが、Ｙ軸に沿って配置された検出素子２ａ，２ｃの動作も検出素子２ｂ，２ｄと同様である。
【００３４】
図４に示すように、カバー部材６にＺ軸方向と逆向きの外力Ｆが作用すると共にＸ軸方向の外力Ｇが作用すると、押圧子１は、上述したように、Ｚ軸方向と逆向きに移動しつつ、穴部１３を基点としてＸ軸方向に傾倒する。そのため、検出素子２ｄが引っ張られて伸び、検出素子２ｂが圧縮されて縮むことにより、検出素子２ｂ，２ｄの表面に発生する電荷量が変化する。この電荷量の変化から外力Ｆ及び外力Ｇの大きさ及び作用方向を検出することができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、カバー部材６にＸ軸方向の外力Ｇが作用する場合を例に挙げて説明したが、カバー部材６にＸＹ平面における任意の方向の外力が作用した場合にも拡張することができる。つまり、カバー部材６にＸＹ平面における任意の方向の外力が作用した場合、検出素子２ａ〜２ｄの表面に発生する電荷量の変化を検出することで、カバー部材６に作用する外力の大きさ及びＸＹ平面における作用方向を検出することができる。
【００３６】
次に、電荷信号の処理について説明する。
【００３７】
図５は、本実施形態に係る信号処理装置の処理内容を示すブロック図である。
【００３８】
本実施形態に係る信号処理装置１５０は、感圧センサ１００（具体的に、検出素子２ａ〜２ｄ）から取り出された電荷信号を処理する装置である。図５に示すように、本実施形態に係る信号処理装置１５０は、信号取り出し部２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）、チャージアンプ８及び信号処理部９を備えている。
【００３９】
信号取り出し部２０ａ〜２０ｄは、検出素子２ａ〜２ｄとチャージアンプ８とを接続している。信号取り出し部２０ａ〜２０ｄは、検出素子２ａ〜２ｄで生成された電荷信号を取り出して、チャージアンプ８に出力するものである。検出素子２ａ〜２ｄと信号取り出し部２０ａ〜２０ｄとの接続方法については、後述する。
【００４０】
チャージアンプ８は、検出素子２ａ〜２ｄで生成された電荷信号を信号取り出し部２０ａ〜２０ｄから入力し、信号処理部９に出力するものである。本実施形態では、チャージアンプ８は、増幅器７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を備えている。増幅器７ａ〜７ｄは、電荷取り出し部２０ａ〜２０ｄと接続しており、検出素子２ａ〜２ｄで生成された電荷信号を信号取り出し部２０ａ〜２０ｄから入力し、入力した電荷信号に基づき得られる電荷の総量（電流の積分値）に比例した信号（増幅信号）を出力する。
【００４１】
信号処理部９は、チャージアンプ８（具体的に、増幅器７ａ〜７ｄ）と接続している。信号処理部９は、増幅器７ａ〜７ｄから出力された増幅信号を入力し、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って作用する外力の大きさ及び作用方向やＸＹ平面における任意の方向に作用する外力の大きさ及び作用方向を演算して、外力の大きさや作用方向を示す信号（外力信号）を生成する。信号処理部９で生成された外力信号は、例えば、感圧センサが実装される作業装置を制御するコントローラ１０に出力される。
【００４２】
次に、検出素子２ａ〜２ｄと信号取り出し部２０ａ〜２０ｄとの接続方法について説明する。
【００４３】
・第１の接続方法
図６は、検出素子と信号取り出し部との第１の接続方法を説明する図である。以下、検出素子２ｅと信号取り出し部２０ｅを接続する場合を例に挙げて説明する。
【００４４】
図６に示すように、検出素子２ｅは、第１延在部２５の端部と第２延在部２６の端部とが検出素子２ｅの厚み方向（図６の上下方向）に離間するように分割して形成されている。検出素子２ｅの第１延在部２５の端部におけるループ部２４の内側面に相当する上面には、電極パッド（第１電極パッド）２ｅ´が設けられ、第２延在部２６の端部におけるループ部２４の内側面及び外側面に相当する上下面に電極パッド（第２電極パッド）２ｅ´´が設けられている。その他の構成は、検出素子２ａ〜２ｄと同様である。なお、図６では、第２延在部２６の端部におけるループ部２４の内側面に相当する下面に設けられた第２電極パッド２ｅ´´は、図示を省略している。
【００４５】
図６に示すように、信号取り出し部２０ｅは、検出素子２ｅの端部と対向する端部が信号取り出し部２０ｅの厚み方向に離間するように分割して形成されている。信号取り出し部２０ｅの分割された端部のうち、第１延在部２５の端部と対向する端部の上面及び下面には電極パッド（第３電極パッド）２０ｅ´が設けられ、第２延在部２６の端部と対向する端部の下面には電極パッド（第４電極パッド）２０ｅ´´が設けられている。信号取り出し部２０ｅは、ガラス・エポキシ樹脂基板のように硬い基板であっても良いし、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ）基板のようにフィルム状で柔らかい基板であっても良い。その他の構成は、信号取り出し部２０ａ〜２０ｄと同様である。なお、信号取り出し部２０ｅの上流側（分割された端部の反対側）は、ケーブルが接続されていても良いし、回路基板の一部分に接続されていたり、回路基板と一体に形成されていても良い。
【００４６】
本接続方法では、信号取り出し部２０ｅの端部を検出素子２ｅの第１延在部２５及び第２延在部２６の端部に差し込んで挟み込むことで、検出素子２ｅの第１電極パッド２ｅ´と信号取り出し部２０ｅの第３電極パッド２０ｅ´、検出素子２ｅの第２電極パッド２ｅ´´と信号取り出し部２０ｅの第４電極パッド２０ｅ´´が接触し、検出素子２ｅで生成された電荷信号を取り出すことができる。
【００４７】
本接続方法のように、検出素子２ｅの第１延在部２５及び第２延在部２６の端部を検出素子２ｅの厚み方向に離間するように分割し、第１延在部２５の端部の上面及び第２延在部２６の端部の上下面に電極パッドを設けると共に、信号取り出し部２０ｅの検出素子２ｅの端部と対向する端部を信号取り出し部２０ｅの厚み方向に分割し、第１延在部２５の端部と対向する端部の上下面及び第２延在部２６の端部と対向する端部の下面に電極パッドを設けて、検出素子２ｅの端部に信号取り出し部２０ｅの端部を挟み込むことで、はんだ付け等の半導体プロセスによる接合を実施せず圧接着で回路を形成することができる。そのため、特殊な装置や接合技術が不要となり、その分、コスト等の増加を抑制することができる。
【００４８】
・第２の接続方法
図７は、検出素子と信号取り出し部との第２の接続方法を説明する図である。以下、検出素子２ｆと信号取り出し部２０ｆを接続する場合を例に挙げて説明する。
【００４９】
図７に示すように、検出素子２ｆは、第１延在部２５の端部と第２延在部２６の端部とがその延在方向にずれて重ならないように、かつ、第２延在部２６の端部が検出素子２ｆの幅方向に分割され厚み方向に離間するように形成されている。検出素子２ｆの第２延在部２６の端部のうち、一方の端部におけるループ部２４の内側面に相当する下面に電極パッド（第１電極パッド）２ｆ´が設けられ、他方の端部におけるループ部２４の外側面に相当する上面に電極パッド（第２電極パッド）２ｆ´´が設けられている。その他の構成は、検出素子２ａ〜２ｄと同様である。
【００５０】
図７に示すように、信号取り出し部２０ｆは、検出素子２ｆの端部と対向する端部の上面に電極パッド（第３電極パッド）２０ｆ´、下面に電極パッド（第４電極パッド）２０ｆ´´が設けられている。その他の構成は、信号取り出し部２０ａ〜２０ｄと同様である。
【００５１】
本接続方法では、信号取り出し部２０ｆの端部を検出素子２ｆの第２延在部２６の端部に差し込んで挟み込むことで、検出素子２ｆの第１電極パッド２ｆ´と信号取り出し部２０ｆの第３電極パッド２０ｆ´、検出素子２ｆの第２電極パッド２ｆ´´と信号取り出し部２０ｆの第４電極パッド２０ｆ´´が接触し、検出素子２ｆで生成された電荷信号を取り出すことができる。
【００５２】
本接続方法のように、検出素子２ｆの第１延在部２５及び第２延在部２６の端部がその延在方向にずれて重ならないように、かつ、第２延在部２６の端部が検出素子２ｆの幅方向に分割され厚み方向に離間するように形成し、第２延在部２６の端部のうち、一方の端部の下面及び他方の端部の上面に電極パッドをそれぞれ設けると共に、信号取り出し部２０ｆの検出素子２ｆの端部と対向する端部の上面及び下面に電極パッドをそれぞれ設けて、検出素子２ｆの第２延在部２６の端部に信号取り出し部２０ｆの端部を挟み込むことで、はんだ付け等の半導体プロセスによる接合を実施せず圧接着で回路を形成することができる。そのため、特殊な装置や接合技術が不要となり、その分、コスト等の増加を抑制することができる。
【００５３】
・第３の接続方法
図８は、検出素子と信号取り出し部との第３の接続方法を説明する図である。以下、検出素子２ｇと信号取り出し部２０ｇを接続する場合を例に挙げて説明する。
【００５４】
図８に示すように、検出素子２ｇは、第１延在部２５の端部と第２延在部２６の端部とがその延在方向にずれて重ならないように形成されている。検出素子２ｇの第１延在部２５の端部におけるループ部２４の外側面に相当する下面に電極パッド（第１電極パッド）２ｇ´が設けられ、第２延在部２６の端部におけるループ部２４の内側面に相当する下面に電極パッド（第２電極パッド）２ｇ´´が設けられている。その他の構成は、検出素子２ａ〜２ｄと同様である。
【００５５】
図８に示すように、信号取り出し部２０ｇは、検出素子２ｇの端部と対向する端部の上面のうち、検出素子２ｇと信号取り出し部２０ｇを接続する場合に検出素子２ｇの第１電極パッド２ｇ´と対向する部分に電極パッド（第３電極パッド）２０ｇ´、第２電極パッド２ｇ´´と対向する部分に電極パッド（第４電極パッド）２０ｇ´´が設けられている。その他の構成は、信号取り出し部２０ａ〜２０ｄと同様である。
【００５６】
本接続方法では、信号取り出し部２０ｇの端部と検出素子２ｇの端部とを圧接着することで、検出素子２ｇの第１電極パッド２ｇ´と信号取り出し部２０ｇの第３電極パッド２０ｇ´、検出素子２ｇの第２電極パッド２ｇ´´と信号取り出し部２０ｇの第４電極パッド２０ｇ´´が接触し、検出素子２ｇで生成された電荷信号を取り出すことができる。
【００５７】
本接続方法のように、検出素子２ｇの第１延在部２５及び第２延在部２６の端部がその延在方向にずれて重ならないように形成し、検出素子２ｇの第１延在部２５及び第２延在部２６の端部の下面に電極パッドを設けると共に、信号取り出し部２０ｇの検出素子２ｇの端部と対向する端部の上面のうち、検出素子２ｇと信号取り出し部２０ｇを接続する場合に検出素子２ｇの第１電極パッド２ｇ´と対向する部分と、第２電極パッド２ｇ´´と対向する部分とに電極パッドを設けて、対向するそれぞれの電極パッドを接触させることで、はんだ付け等の半導体プロセスによる接合を実施せず圧接着で回路を形成することができる。そのため、特殊な装置や接合技術が不要となり、その分、コスト等の増加を抑制することができる。
【００５８】
（効果）
（１）本実施形態に係る感圧センサ１００は、外力の作用により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って移動可能かつＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りに回転可能に構成された押圧子１と、伸縮量及び捻り量に応じた電荷を発生させる複数の検出素子２と、複数の検出素子の端部に接続されたベース部材４とを備え、複数の検出素子２で押圧子１を支持している。そのため、外力が作用して押圧子１が傾倒し、複数の検出素子２で発生した伸縮量及び捻れ量に応じた電荷量を検出することで、外力の大きさ及び作用方向を把握することができる。そのため、感圧センサ１００の構造を複雑化することなく、シンプルな構成で外力の大きさ及び作用方向を検出することができる。加えて、本実施形態に係る感圧センサ１００では、押圧子１を複数の検出素子２で支持しているため、複数の検出素子２に外力が直接的に作用することを回避することができ、その分、複数の検出素子の耐久性を向上させることができる。
【００５９】
また、上述のように、本実施形態に係る感圧センサ１００は、複数の検出素子２で押圧子１を支持し、複数の検出素子２で発生した伸縮量及び捻れ量に応じた電荷量を検出することで、外力の大きさ及び作用方向を把握する。これにより、複数の検出素子２にせん断方向の外力が作用し破損することを回避することができる。また、複数の検出素子２にセンシングの特性に影響を及ぼし得る摩擦、摩耗が発生することを抑制することができる。更に、複数の検出素子２で押圧子１を支持する構成としているため、複数の検出素子２の位置決め精度を確保することができる。
【００６０】
（２）本実施形態に係る感圧センサ１００は、押圧子１の円筒部材１２をベース部材４に形成された穴部１３に隙間を有するように挿入している。そのため、押圧子１が傾倒することを許容しつつ、押圧子１の傾倒量を制限することができる。これにより、複数の検出素子２が過度に伸縮したり捻れたりすることを回避することができ、その分、複数の検出素子２の耐久性をより向上させることがきる。
【００６１】
（３）本実施形態に係る感圧センサ１００は、押圧子１、複数の検出素子２、ベース部材４の一部又は全部を覆うカバー部材６を備えている。そのため、押圧子１や検出素子２に外力が直接的に作用することがない。そのため、押圧子１、複数の検出素子２等の耐久性をより向上させることがきる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
（構成）
図９は、本実施形態に係る作業装置の一構成例を表す概略図である。図９において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６３】
作業装置２００は、対象物の把持、移動、配置等を実行する装置である。図９に示すように、本実施形態に係る作業装置２００は、多関節指部２０１、固定把持部材１０３、第１のサポート部材１０１、第２のサポート部材１０２、第３のサポート部材１０５及び第４のサポート部材１０４を備えている。
【００６４】
多関節指部２０１は、力入力連結部材１０６、回転軸１０７、回転軸１０８、回転軸１０９、第１の接触部材１１０、回転軸１１１、第１の力伝達連結部材１１２、回転軸１１３、第１の拘束連結部材１１４、第２の接触部材１１５、回転軸１１６、回転軸１１７、第２の力伝達連結部材１１８、回転軸１１９、第２の拘束連結部材１２０、第３の接触部材１２１、回転軸１２２、第３の力伝達連結部材１２３、回転軸１２４、第４の接触部材１２５及び感圧センサ１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄを備えている。なお、本実施形態では、多関節指部２０１を１つ備える構成を例に挙げて説明するが、複数の多関節指部を並列に並べた構成としても良い。
【００６５】
力入力連結部材１０６は、動力部（不図示）から付与された動力を入力する部材である。力入力連結部材１０６に、回転軸１０７、回転軸１０８及び回転軸１０９が接続している。力入力連結部材１０６は、回転軸１０８を介して動力部と接続している。
【００６６】
回転軸１０７は、力入力連結部材１０６、第１の接触部材１１０及び第３のサポート部材１０５を連結する軸部材である。
【００６７】
回転軸１０８は、力入力連結部材１０６と動力部を連結する軸部材である。動力部から付与された動力は、回転軸１０８を介して力入力連結部材１０６に入力される。
【００６８】
回転軸１０９は、力入力連結部材１０６と第１の力伝達連結部材１１２を連結する軸部材である。
【００６９】
第１の接触部材１１０は、回転軸１０７（力入力連結部材１０６との連結部分）から鉛直方向の上方（図９において、力入力連結部材１０６から離れる方向）に延在して形成されている。第１の接触部材１１０の一端部に回転軸１０７が接続し、他端部（回転軸１０７が接続する端部と反対側の端部）に回転軸１１１が接続している。第１の接触部材１１０は、回転軸１０７を介して力入力連結部材１０６と接続している。第１の接触部材１１０における固定把持部材１０３と対向する部分に感圧センサ１００ａが設けられている。
【００７０】
回転軸１１１は、第１の接触部材１１０、第２の接触部材１１５及び第１の拘束連結部材１１４を連結する軸部材である。
【００７１】
第２の接触部材１１５は、回転軸１１１（第１の接触部材１１０との連結部分）から鉛直方向の上方に延在して形成されている。第２の接触部材１１５の一端部に回転軸１１１が接続し、他端部（回転軸１１１が接続している端部と反対側の端部）に回転軸１１６，１１７が接続している。第２の接触部材１１５における固定把持部材１０３と対向する部分に感圧センサ１００ｂが設けられている。
【００７２】
回転軸１１６は、第２の接触部材１１５と第２の拘束連結部材１２０を連結する軸部材である。
【００７３】
回転軸１１７は、第２の接触部材１１５における回転軸１１６の鉛直方向の上方に回転軸１１６と離間して配置されている。回転軸１１７は、第２の接触部材１１５と第３の接触部材１２１を連結する軸部材である。
【００７４】
第３の接触部材１２１は、回転軸１１７（第２の接触部材１１５との連結部分）から鉛直方向の上方に延在して形成されている。第３の接触部材１２１の一端部に回転軸１１７が接続し、他端部（回転軸１１７が接続している端部と反対側の端部）に回転軸１２２が接続している。第３の接触部材１２１における固定把持部材１０３と対向する部分に感圧センサ１００ｃが設けられている。
【００７５】
回転軸１２２は、第３の接触部材１２１、第４の接触部材１２５及び第３の拘束連結部材１２６を連結する軸部材である。
【００７６】
第４の接触部材１２５は、回転軸１２２（第３の接触部材１２１との連結部分）から鉛直方向の上方に延在して形成された棒状部材である。第４の接触部材１２５における固定把持部材１０３と対向する部分に感圧センサ１００ｄが設けられている。
【００７７】
第１の力伝達連結部材１１２は、回転軸１０９（力入力連結部材１０６との連結部分）から鉛直方向の上方に延在して形成されている。第１の力伝達連結部材１１２の一端部に回転軸１０９が接続し、他端部（回転軸１０９が接続する端部と反対側の端部）に回転軸１１３が接続している。第１の力伝達連結部材１１２は、回転軸１０９を介して力入力連結部材１０６と接続している。
【００７８】
回転軸１１３は、第１の力伝達連結部材１１２、第１の拘束連結部材１１４及び第２の力伝達連結部材１１８を連結する軸部材である。
【００７９】
第１の拘束連結部材１１４は、回転軸１１１及び回転軸１１３に連結している。第１の拘束連結部材１１４は、第１の接触部材１１０と第１の力伝達連結部材１１２とを連結し拘束する部材である。
【００８０】
第２の力伝達連結部材１１８は、回転軸１１３（第１の力伝達連結部材１１２及び第１の拘束連結部材１１４との連結部分）から鉛直方向の上方に延在して形成されている。第２の力伝達連結部材１１８の一端部に回転軸１１３が接続し、他端部（回転軸１１３が接続する端部と反対側の端部）に回転軸１１９が接続している。
【００８１】
回転軸１１９は、第２の力伝達連結部材１１８、第２の拘束連結部材１２０及び第３の力伝達連結部材１２３を連結する軸部材である。
【００８２】
第２の拘束連結部材１２０は、回転軸１１６及び回転軸１１９に連結している。第２の拘束連結部材１２０は、第２の接触部材１１５と第２の力伝達連結部材１１８とを連結し拘束する部材である。
【００８３】
第３の力伝達連結部材１２３は、回転軸１１９（第２の力伝達連結部材１１８及び第２の拘束連結部材１２０との連結部分）から鉛直方向の上方に延在して形成された棒状部材である。第３の力伝達連結部材１２３の一端部に回転軸１１９が接続し、他端部（回転軸１１９が接続する端部と反対側の端部）に回転軸１２４が接続している。
【００８４】
回転軸１２４は、第３の力伝達連結部材１２３と第３の拘束連結部材１２６を連結する軸部材である。
【００８５】
第３の拘束連結部材１２６は、回転軸１２２及び回転軸１２４に連結している。第３の拘束連結部材１２６は、第３の接触部材１２１と第３の力伝達連結部材１２３とを連結し拘束する部材である。
【００８６】
第３のサポート部材１０５は、回転軸１０７に接続して設けられている。
【００８７】
第４のサポート部材１０４は、第３のサポート部材１０５と連結して設けられている。
【００８８】
第２のサポート部材１０２は、第４のサポート部材１０４に固定されて設けられている。第２のサポート部材１０２に固定把持部材１０３が取り付けられている。
【００８９】
第１のサポート部材１０１は、第２のサポート部材１０２の下面から鉛直方向の下方に延在して設けられている。
【００９０】
固定把持部材１０３は、第２のサポート部材１０２に固定されて設けられている。固定把持部材１０３は、多関節指部２０１と対向するように、第２のサポート部材１０２の上面から鉛直方向の上方に延在して設けられている。
【００９１】
回転軸１０７，１０９，１１１，１１３，１１６，１１７，１１９，１２２，１２４には、回転制御装置（不図示）が設けられている。回転制御装置は、回転軸を共有する部材同士がその回転軸回りに固定又は回転するように、上位装置からの指令を入力して回転軸１０７，１０９，１１１，１１３，１１６，１１７，１１９，１２２，１２４の動作を制御する。
【００９２】
（動作）
力入力連結部材１０６の回転軸１０８に動力部からの動力が作用されると、力入力連結部材１０６は、回転軸１０７を中心にして反時計回り（図９において、左回り）に回転移動する。このとき、不図示の回転制御装置により、第１の接触部材１１０の回転軸１０７を中心とする回転移動、第２の接触部材１１５の回転軸１１１を中心とする回転移動、及び第３の接触部材１２１の回転軸１１７を中心とする回転移動が抑止される。力入力連結部材１０６が回転軸１０７を中心にして回転移動すると、回転軸１０９に連結した第１の力伝達連結部材１１２が反時計回りに回転移動する。第１の力伝達連結部材１１２が反時計回りに回転移動すると、回転軸１１３を介して第１の力伝達連結部材１１２と連結した第１の拘束連結部材１１４及び第２の力伝達連結部材１１８も反時計回りに回転移動する。第２の力伝達連結部材１１８が反時計回りに回転移動すると、回転軸１１９を介して第２の力伝達連結部材１１８と連結した第３の力伝達連結部材１２３が反時計回りに回転移動する。第３の力伝達連結部材１２３が反時計回りに回転移動すると、回転軸１２４が回転軸１２２を中心に反時計回りに回転する。このようにして、力入力連結部材１０６の回転軸１０８に動力部からの動力が作用させて力入力連結部材１０６を回転移動させ、かつ不図示の回転制御装置に所定の動作をさせることで、第４の接触部材１２５を回転軸１２２を中心にして反時計回りに回転移動させ、感圧センサ１１０ｄを対象物に接触させることで、対象物の把持等の作業を実行する。
【００９３】
本実施形態では、回転制御装置により、第１の接触部材１１０の回転軸１０７を中心とする回転移動、第２の接触部材１１５の回転軸１１１を中心とする回転移動、及び第３の接触部材１２１の回転軸１１７を中心とする回転移動が抑止して、第４の接触部材１２５を回転軸１２２を中心にして反時計回りに回転移動させる場合を例に挙げて説明したが、第１の接触部材１１０の回転軸１０７を中心とする回転移動、第２の接触部材１１５の回転軸１１１を中心とする回転移動、又は第３の接触部材１２１の回転軸１１７を中心とする回転移動をそれぞれ可能とすることで、第１の接触部材１１０、第２の接触部材１１５又は第３の接触部材１２１をそれぞれ回転軸１２２を中心にして反時計回りに回転移動させることができる。
【００９４】
（効果）
本実施形態では、第１実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００９５】
本実施形態のように、感圧センサ１００を作業装置２００に適用することで、作業装置２００を用いて対象物５１８をより確実に把持、移動、配置等することができる。
【００９６】
＜第３実施形態＞
（構成）
図１０は、本実施形態に係る作業システムの一構成例を表す概略図である。図１０において、上記第２実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９７】
図１０に示すように、本実施形態に係る作業システム５００は、制御部５１０、作業部５４０及び撮像装置５３０を備える。
【００９８】
作業部５４０は、対象物５１８の把持、移動、配置等を実行する部分である。作業部５４０は、アーム部５２０及び作業装置２００を備えている。
【００９９】
アーム部５２０は、作業装置２００を支持する部材である。アーム部５２０を駆動することで、作業装置２００を対象物５１８の近傍に配置することができる。
【０１００】
撮像装置５３０は、対象物５１８、アーム部５２０等を撮像（観察）する装置である。撮像装置５３０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を撮像素子とするビデオカメラである。本実施形態では、撮像装置５３０を１台備える構成を例に挙げて説明するが、撮像装置５３０を２台以上備え、ステレオ視ができるように構成しても良い。
【０１０１】
制御部５１０は、画像処理部５１３、検出部５１４、動力制御部５１６、回転制御部５１５、アーム制御部５１２及び中央制御部５１１を備えている。
【０１０２】
画像処理部５１３は、撮像装置５３０と電気的に接続している。画像処理部５１３は、撮像装置５３０で取得された撮像情報を入力して処理するものである。本実施形態において、撮像情報は、対象物５１８の形状を認識するための情報、対象物５１８に対する作業装置２００の位置を把握するための情報等を含む。
【０１０３】
検出部５１４は、作業装置２００に搭載された感圧センサ１００（図９を参照）と電気的に接続している。検出部５１４は、感圧センサ１００で取得されたセンサ情報を入力して処理するものである。本実施形態において、センサ情報は、感圧センサ１００に作用する外力の大きさ及び作用方向に関する情報等を含む。
【０１０４】
回転制御部５１５は、作業装置２００の回転軸１０７，１０９，１１１，１１３，１１６，１１７，１１９，１２２，１２４（図９を参照）と電気的に接続している。回転制御部５１５は、作業装置２００が所望の形状（例えば、対象物５１８を把持可能な形状）となるように、回転軸１０７，１０９，１１１，１１３，１１６，１１７，１１９，１２２，１２４を制御するものである。
【０１０５】
動力制御部５１６は、作業装置２００に動力を付与する動力部５１７と電気的に接続している。動力制御部５１６は、動力部５１７を制御して、作業装置２００の力入力連結部材１０６（図９を参照）に動力を付与するものである。
【０１０６】
アーム制御部５１２は、アーム部５２０と電気的に接続している。アーム制御部５１２は、アーム部５２０の動作を制御して、作業装置２００を対象物５１８に近づけたり、対象物５１８から遠ざけたりするものである。
【０１０７】
中央制御部５１１は、アーム制御部５１２、画像処理部５１３、検出部５１４、回転制御部５１５及び動力制御部５１６と電気的に接続している。中央制御部５１１は、撮像装置５３０で取得された撮像情報を入力して対象物５１８の形状等を認識したり、検出部５１４で取得されたセンサ情報を入力して対象物５１８の把持状態等を把握したり、撮像情報やセンサ情報に基づき、作業部５４０の動作計画を策定したり、策定した動作計画に基づき、アーム制御部５１２、回転制御部５１５及び動力制御部５１６に指令信号を出力して、作業部５４０や動力部５１７を駆動したりするものである。
【０１０８】
（動作）
図１１は、本実施形態に係る作業システムの動作手順を示すフローチャートである。本実施形態では、対象物５１８を把持、移動、配置の一連の動作手順を例に挙げて説明する。
【０１０９】
中央制御部５１１は、対象物５１８の取り扱いを要求する信号を入力すると、画像処理部５１３から撮像情報を取得し（ステップＳ１）、取得した撮像情報に基づき対象物５１８の形状を認識する（ステップＳ２）。
【０１１０】
続いて、中央制御部５１１は、データベースに蓄積された複数の既知の形状データ（既知形状データ）の中に、ステップＳ２で認識した形状データ（認識形状データ）と一致する形状データ（一致形状データ）が存在するか否か判断する（ステップＳ３）。中央制御部５１１は、一致形状データが存在すると判断した場合（Ｙｅｓ）、一致形状データに対応する既知の動作計画を引用する（ステップＳ５）。反対に、中央制御部５１１は、一致形状データが存在しないと判断した場合（Ｎｏ）、認識形状データに基づいて対象部の形状情報を新規に作成すると共に、既知形状データから認識形状データに類似する形状データ（類似形状データ）を検索し、類似形状データに対応する動作計画を引用する（ステップＳ５）。
【０１１１】
続いて、中央制御部５１１は、対象物５１８の把持作業を開始する。中央制御部５１１は、引用した動作計画に基づいて、アーム制御部５１２、回転制御部５１５及び動力制御部５１６に指令信号を出力し、作業部５４０や動力部５１７を駆動する（ステップＳ６）。
【０１１２】
続いて、中央制御部５１１は、作業部５４０や動力部５１７を駆動している間、作業装置２００の作業状態を監視し、作業装置２００が対象物５１８を把持したか否か（つまり、対象物５１８の把持作業が完了したか否か）を判断する。具体的に、本実施形態では、中央制御部５１１は、作業装置２００に搭載された感圧センサ１００の出力値Ｐを検出部５１４から取得し、取得した感圧センサ１００の出力値Ｐが所定の設定値Ｔ以上であるか否か判断する（ステップＳ７）。中央制御部５１１は、感圧センサ１００の出力値Ｐが設定値Ｔ以上である場合、作業装置２００が対象物５１８を把持した（つまり、対象物５１８の把持作業が完了した）と判断し（Ｙｅｓ）、ステップＳ８に手順を移す。一方、中央制御部５１１は、感圧センサ１００の出力値Ｐが設定値Ｔ未満である場合、作業装置２００が対象物５１８を把持していない（つまり、対象物５１８の把持作業が完了していない）と判断し、ステップＳ６に手順を戻す。
【０１１３】
続いて、中央制御部５１１は、対象物５１８の移動作業を開始する。中央制御部５１１は、引用した動作計画に基づいて、アーム制御部５１２、回転制御部５１５及び動力制御部５１６に指令信号を出力し、作業部５４０や動力部５１７を駆動する（ステップＳ８）。
【０１１４】
続いて、中央制御部５１１は、作業部５４０や動力部５１７を駆動している間、作業装置２００の作業状態を監視し、作業装置２００から対象物５１８が落下等していないか否か（つまり、対象物５１８の移動作業が維持できているか否か）を判断する。具体的に、本実施形態では、中央制御部５１１は、作業装置２００に搭載された感圧センサ１００の出力値Ｐを検出部５１４から取得し、取得した感圧センサ１００の出力値Ｐが所定の設定値Ｕ１，Ｕ２（Ｕ１＜Ｕ２）の範囲内にあるか否か判断する（ステップＳ９）。中央制御部５１１は、感圧センサ１００の出力値Ｐが設定値Ｕ１，Ｕ２の範囲内にある場合、つまり、出力値ＰがＵ１以上かつＵ２以下の場合（Ｙｅｓ）、対象物５１８の移動作業が維持できていると判断し、ステップＳ１０に手順を移す。一方、中央制御部５１１は、感圧センサ１００の出力値Ｐが設定値Ｕ１，Ｕ２の範囲内にない場合、つまり、出力値ＰがＵ１未満又はＵ２より大きい場合（Ｎｏ）、対象物５１８の移動作業が維持できていないと判断し、ステップＳ６に手順を戻して対象物５１８を再度把持する。
【０１１５】
続いて、中央制御部５１１は、対象物５１８の配置作業を開始する。中央制御部５１１は、引用した動作計画に基づいて、アーム制御部５１２、回転制御部５１５及び動力制御部５１６に指令信号を出力し、作業部５４０や動力部５１７を駆動する（ステップＳ１０）。
【０１１６】
続いて、中央制御部５１１は、作業装置２００に搭載された感圧センサ１００の出力値Ｐを検出部５１４から取得し、取得した感圧センサ１００の出力値Ｐ所定の設定値Ｖ以下であるか否か判断する（ステップＳ１１）。中央制御部５１１は、感圧センサ１００の出力値Ｐが設定値Ｖ以下の場合（Ｙｅｓ）、対象物５１８が配置された（つまり、対象物５１８の配置作業が完了した）と判断し、ステップＳ１２に手順を移す。一方、中央制御部５１１は、感圧センサ１００の出力値Ｐが設定値Ｖより大きい場合、対象物５１８が配置されていない（つまり、対象物５１８の配置作業が完了していない）と判断し、ステップＳ１０に手順を戻す。
【０１１７】
続いて、中央制御部５１１は、作業部５４０による作業が完了すると、作業部５４０の動作手順を動作計画としてデータベースに登録し（ステップＳ１２）、次回以降の作業動作に活用する。そして、中央制御部５１１は、手順を終了する。
【０１１８】
なお、本実施形態では、作業部５４０で対象物５１８を把持し、移動させて、配置する一連の動作手順を例に挙げて説明したが、例えば、作業部５４０で対象物５１８を把持する作業のみ必要な場合、作業部５４０で対象物５１８を移動させて、配置する手順（ステップＳ８〜Ｓ１１）は省略することが可能である。また、詳細は省略するが、所定の場所の環境情報を撮像装置５３０で観察して取得し、取得した環境情報に基づいて動作計画を策定して作業部５４０を駆動し、撮像装置５３０で対象物５１８の位置情報を監視しながら所定の位置に配置されたと判断したとき作業状態を解除するように構成しても良い。
【０１１９】
（効果）
本実施形態では、上述した各実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。
【０１２０】
本実施形態のように、感圧センサ１００を搭載した作業装置２００を作業システム５００に適用することで、作業システム５００を用いて対象物５１８を確実に把持等することができる。
【０１２１】
＜その他＞
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、各実施形態の構成の一部を削除することも可能である。
【０１２２】
上述した各実施形態では、押圧子１からショルダー部材３に検出素子２を延在して設けた構成を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の本質的効果は、シンプルな構成で対象物との接触により作用する力の大きさ及び方向を検出することができ、検出素子に過度の力が作用することを回避し耐久性を向上させることができる感圧センサを提供することであり、この本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、押圧子１を挟んで対向するショルダー部材３に検出素子２を重ならないように延在して設けた構成としても良い。この場合でも、上述した各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１  押圧子
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  検出素子
４  ベース部材
【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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