(57)【要約】【課題】検出部が設置された場所以外でも物体が接触した場所を検出することができる接触センサーを提供する。【解決手段】液体１２が内在し液体１２の流れる方向を規制し柔軟な面を有する容器１１と、容器１１内に設置され液体１２が流れる方向を検出する流れ方向検出部７と、を備え、流れ方向検出部７が複数設置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が内在し前記液体の流れる方向を規制し柔軟な面を有する容器と、
前記容器内に設置され前記液体が流れる方向を検出する流れ方向検出部と、を備え、
前記流れ方向検出部が複数設置されていることを特徴とする接触センサー。
【請求項２】
請求項１に記載の接触センサーであって、
前記容器は前記液体を挟む第１基板と第２基板とを有し、
前記柔軟な面は前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方に設置され、
前記流れ方向検出部は前記第１基板の平面視において複数の線上に配置されていることを特徴とする接触センサー。
【請求項３】
請求項２に記載の接触センサーであって、
前記流れ方向検出部が設置された数の密度が異なる場所を有することを特徴とする接触センサー。
【請求項４】
請求項２または３に記載の接触センサーであって、
前記液体が流れて広がる方向が平行となる複数の流路を有し、
前記複数の流路の各々に複数の流れ方向検出部が設置され、
前記液体が流れる方向と直交する方向から見て前記流れ方向検出部が重ならない配置となっていることを特徴とする接触センサー。
【請求項５】
請求項１に記載の接触センサーであって、
前記容器は前記液体を所定の方向に往復可能に規制していることを特徴とする接触センサー。
【請求項６】
請求項５に記載の接触センサーであって、
前記液体が交差する方向に流れる複数の流路を有し、
前記複数の流路の各々に複数の流れ方向検出部が設置されていることを特徴とする接触センサー。
【請求項７】
表面に接触センサーを備えたロボットハンドであって、
前記接触センサーに請求項１〜６のいずれか一項に記載の接触センサーを備えることを特徴とするロボットハンド。
【請求項８】
請求項７に記載のロボットハンドであって、
掌部と前記掌部に対して移動可能な指部とを備え、
前記指部の先は、前記掌部より前記流れ方向検出部の密度が高いことを特徴とするロボットハンド。
【請求項９】
ロボットハンドを備えたロボットであって、
前記ロボットハンドに請求項７または８に記載のロボットハンドを備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触センサー、ロボットハンド及びロボットにかかわり、特に、接触した場所を検出するセンサーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボットが組立、分解、加工等の作業を行うとき、ロボットハンドを用いて物体を把持する機能が必要である。そして、物体を把持するにはロボットハンドと物体との相対位置を精度良く検出する必要がある。これにより、ロボットハンドが物体を挟んで物体を把持することができる。物体との距離を検出する距離センサーを内蔵するロボットハンドが特許文献１に開示されている。それによると、ロボットハンドは手の平と複数の指とを備え、手の平と複数の指に非接触の距離センサーが設置されている。そして、各センサーと物体との距離と各センサーの位置とを用いて物体の表面の位置を検出している。
【０００３】
他にも、接触センサーを内蔵するロボットハンドが特許文献２に開示されている。それによると、ひずみゲージを貼着したコイルバネからなる触覚センサーが複数配置されている。そして、物体が接触した触覚センサーではコイルバネが変形するのでひずみゲージが変形したことを示す信号を出力する。そして、ひずみゲージの出力を順次判定することにより接触している場所を特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７４２０４号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロボットハンドに物体が接触した場所を検出するには複数の検出部を配置するのが有効である。そして、検出部に物体が触れるとき場所を特定することができる。しかし、検出部のない場所でロボットハンドに物体が接触するときには物体が検出できない。検出漏れをなくすには、可能な限り検出部を配置することが要求される。この形態のセンサーを製造するのは簡単ではない。そこで、検出部が設置された場所以外でも物体が接触した場所を検出することができる接触センサーが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかる接触センサーは、液体が内在し前記液体の流れる方向を規制し柔軟な面を有する容器と、前記容器内に設置され前記液体が流れる方向を検出する流れ方向検出部と、を備え、前記流れ方向検出部が複数設置されていることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、容器は柔軟な面を有しており、柔軟な面に物体が接触するとき柔軟な面は凹む。容器の中には液体が内在しており、凹んだ場所から離れる方向に液体が流動する。容器内には液体の流れる方向を検出する流れ方向検出部が複数設置されている。そして、複数の流れ方向検出部が検出する液体の流れ方向の分布から液体の流れはじめた場所を検出することができる。その結果、流れ方向検出部の間で物体が接触した場所を検出することができる。
【０００９】
［適用例２］
上記適用例にかかる接触センサーにおいて、前記容器は前記液体を挟む第１基板と第２基板とを有し、前記柔軟な面は前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方に設置され、前記流れ方向検出部は前記第１基板の平面視において複数の線上に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、容器は第１基板と第２基板とを有しており、液体が第１基板と第２基板とに挟まれている。柔軟な面に物体が接触するとき柔軟な面が凹む。このとき、凹んだ場所から離れる方向に放射状に液体が流動する。流れ方向検出部は複数の線上に配置されており、各流れ方向検出部が液体の流れる方向を検出する。そして、各流れ方向検出部において液体の流れる方向が交差する場所を演算することにより凹んだ場所を検出することができる。従って、接触センサーの平面視において接触センサーと物体とが接触した場所を検出することができる。
【００１１】
［適用例３］
上記適用例にかかる接触センサーにおいて、前記流れ方向検出部が設置された数の密度が異なる場所を有することを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、接触センサーには接触センサー密度が高い場所と低い場所とがある。従って、接触した場所を検出する感度の高い場所と低い場所との分布を設定することができる。
【００１３】
［適用例４］
上記適用例にかかる接触センサーにおいて、前記液体が流れて広がる方向が平行となる複数の流路を有し、前記複数の流路の各々に複数の流れ方向検出部が設置され、前記液体が流れる方向と直交する方向から見て前記流れ方向検出部が重ならない配置となっていることを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、接触センサーには液体が広がって流れる方向が平行となる複数の流路が設置されている。そして、各流路に設置された流れ方向検出部は液体が流れる方向と直交する方向から見て重ならない配置となっている。従って、接触センサーに液体が広がって流れる方向に１つの流路が設置されているときに比べて、流れ方向検出部が配置された数の密度を高くすることができる。その結果、接触センサーの感度を高感度にすることができる。
【００１５】
［適用例５］
上記適用例にかかる接触センサーにおいて、前記容器は前記液体を所定の方向に往復可能に規制していることを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、容器に物体が接触したときに液体が移動する方向が所定の方向に限定されている。従って、接触した場所から全方向に液体が移動するときに比べて所定の方向に液体が移動する量を多くすることができる。従って、流れ方向検出部は感度良く液体の流れ方向を検出することができる為、接触センサーの感度を高感度にすることができる。
【００１７】
［適用例６］
上記適用例にかかる接触センサーにおいて、前記液体が交差する方向に流れる複数の流路を有し、前記複数の流路の各々に複数の流れ方向検出部が設置されていることを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、容器に物体が接触したときに交差する複数の方向に液体が移動する。従って、複数の方向において液体が流れる方向を検出することができる。これにより、流れ方向検出部は各流路方向における接触場所を精度良く検出できる。従って、複数の方向の流路において液体の流れから被接触物の形状によらず接触した場所を精度良く推定することができる。
【００１９】
［適用例７］
本適用例にかかるロボットハンドは、表面に接触センサーを備えたロボットハンドであって、前記接触センサーに上記に記載の接触センサーを備えることを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、ロボットハンドは表面に上記に記載の接触センサーを備えている。従って、ロボットハンドが物体に接触するときに接触した場所を検出することができる。そして、接触センサーは流れ方向検出部の間に物体が接触するときにも接触した場所を検出することができる。
【００２１】
［適用例８］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、掌部と前記掌部に対して移動可能な指部とを備え、前記指部の先は、前記掌部より前記流れ方向検出部の密度が高いことを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、ロボットハンドは掌部と指部とを備えている。そして、指部の先は、掌部より流れ方向検出部の密度が高い。従って、ロボットハンドは指部にて物体に接触して物体の位置を検出することができる。このとき、指部における流れ方向検出部の密度が高い為、指部にて位置精度良く物体の位置を検出することができる。
【００２３】
［適用例９］
本適用例にかかるロボットは、ロボットハンドを備えたロボットであって、前記ロボットハンドに上記に記載のロボットハンドを備えることを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、ロボットは表面に上記に記載の接触センサーを有するロボットハンドを備えている。従って、ロボットはロボットハンドを物体に接触させて物体の場所を検出することができる。そして、ロボットハンドは流れ方向検出部の間に物体が接触するときにも接触した場所を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態にかかわり、（ａ）は、接触センサーの構造を示す概略斜視図、（ｂ）は、接触センサーの構造を示す模式断面図。
【図２】（ａ）は、流れ方向検出部の構成を示す要部概略斜視図、（ｂ）及び（ｃ）は第１検出部の動作を説明するための模式図。
【図３】（ａ）は、支持部の動作を説明するための模式図、（ｂ）は、接触センサーの回路構成を示す回路図。
【図４】（ａ）は、第２基板をＺ方向からみた模式平面図、（ｂ）は、接触センサーを−Ｙ方向から見た要部模式側断面図。
【図５】第２の実施形態にかかわる接触センサーの概略斜視図。
【図６】第３の実施形態にかかわる接触センサーの概略斜視図。
【図７】第４の実施形態にかかわり、（ａ）は、接触センサーの構造を示す模式側断面図、（ｂ）は、接触センサーの構造を示す模式平面図。
【図８】第５の実施形態にかかわり、（ａ）は、接触センサーの構造を示す模式側断面図、（ｂ）は、接触センサーの構造を示す模式平面図。
【図９】第６の実施形態にかかわる接触センサーの構造を示す模式平面図。
【図１０】第７の実施形態にかかわり、（ａ）は、ロボットの構造を示す模式平面図、（ｂ）は、ロボットハンドの構造を示す模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、構造に特徴のある接触センサーの実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
（第１の実施形態）
本実施形態では、接触センサーの特徴的な例について図１〜図４に従って説明する。
【００２７】
図１（ａ）は、接触センサーの構造を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は、接触センサーの構造を示す模式断面図である。図１に示すように、接触センサー１は四角形の下層配線基板２を備えている。下層配線基板２の上面２ａには一方向に延在する第１配線３が配置されている。第１配線３が延在する方向をＸ方向とし、上面２ａ上でＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。そして、上面２ａの法線方向で上面２ａが向く方向をＺ方向とする。
【００２８】
第１配線３は３つの第１配線３が並んで配置され１つの組となっている。そして、間隔を空けて４つの組の第１配線３が配置されている。従って、１２本の第１配線３が配置されている。
【００２９】
下層配線基板２のＺ方向側には上層配線基板４が重ねて設置され、下層配線基板２と上層配線基板４とは接着剤により固定されている。上層配線基板４のＺ方向を向く上面４ａにはＹ方向に延在する第２配線５が配置されている。従って、第１配線３と第２配線５とは直交するように配置されている。第２配線５は第１配線３と同様に３つの第２配線５が並んで配置され１つの組となっている。そして、間隔を空けて５つの組の第２配線５が配置されている。従って、１５本の第２配線５が配置されている。
【００３０】
上層配線基板４のＺ方向側には第２基板６が重ねて設置され、上層配線基板４と第２基板６とは接着剤により固定されている。第２基板６のＺ方向を向く上面６ａには流れ方向検出部７が格子状に配置されている。つまり、流れ方向検出部７は第２基板６の平面視において複数の線上に配置されている。流れ方向検出部７の列数は特に限定されないが、本実施形態では例えば、Ｘ方向に並ぶ列が４列配置されＹ方向に並ぶ列が５列配置されている。そして、流れ方向検出部７は第２基板６の周囲を除く場所に分散して配置されている。
【００３１】
第２基板６の四隅の近辺には支持柱８が設置され、第２基板６と対向する場所には支持柱８と接続する第１基板９が設置されている。流れ方向検出部７のＺ方向の高さは支持柱８と同じ高さになっており、第１基板９は流れ方向検出部７及び支持柱８に支持される。
【００３２】
接触センサー１の側面には全周を囲んで側壁部１０が設置されている。そして、第２基板６、第１基板９、及び側壁部１０により容器１１が形成されている。容器１１の内部には液体１２が充填され、液体１２は容器１１から漏洩しないように側壁部１０によって密閉されている。そして、容器１１内は液体１２がＸＹ平面を流動する流路１１ａとなっている。
【００３３】
液体１２の材料は特に限定されないが絶縁性があって粘性のある材料がさらに好ましく、例えば、純水や純水に絶縁性の樹脂を添加した液体、シリコンオイル、等を用いることができる。本実施形態では例えば液体１２の材料にシリコンオイルを採用している。
【００３４】
第１基板９の材料は弾性体であればよく特に限定されないが例えば、樹脂板、ガラス板、金属板等を用いることができる。本実施形態では樹脂板を採用している。これにより、第１基板９の上面９ａは弾性変形可能な柔軟な面となっている。そして、上面９ａに物体１３が接触するとき、物体１３が接触した場所である接触点１３ａの第１基板９が変形して液体１２が容器１１の内部を流動する。
【００３５】
図２（ａ）は流れ方向検出部の構成を示す要部概略斜視図である。図２（ａ）に示すように、流れ方向検出部７は支持部１４、第１検出部１５及び第２検出部１６から構成されている。支持部１４は第１基板９及び第２基板６と接続し、支持部１４の形状は円筒形となっている。そして、支持部１４の外周側の側面には歪ゲージ１４ａが形成されている。歪ゲージ１４ａには連続した配線が所定のパターンにて配置されている。そして、歪ゲージ１４ａを構成する配線の内でＺ方向に延在する部分が長くなっている。歪ゲージ１４ａの両端は第２基板６に形成された貫通電極に接続されている。そして、歪ゲージ１４ａの一端は第１配線３と接続され、他端は第２配線５と接続されている。
【００３６】
第１検出部１５は板状であり対向する平面がＸ方向と−Ｘ方向とを向くように第２基板６上に立設されている。そして、−Ｘ方向を向く面には歪ゲージ１５ａが設置されている。歪ゲージ１５ａには連続した配線が所定のパターンにて配置されている。そして、歪ゲージ１５ａを構成する配線の内でＺ方向に延在する部分が長くなっている。歪ゲージ１５ａの両端は第２基板６に形成された貫通電極に接続されている。そして、歪ゲージ１５ａの一端は第１配線３と接続され、他端は第２配線５と接続されている。
【００３７】
第２検出部１６は第１検出部１５と同様に板状であり対向する平面がＹ方向と−Ｙ方向とを向くように第２基板６上に立設されている。そして、−Ｙ方向を向く面には歪ゲージ１６ａが設置されている。歪ゲージ１６ａには連続した配線が所定のパターンにて配置されている。そして、歪ゲージ１６ａを構成する配線の内でＺ方向に延在する部分が長くなっている。歪ゲージ１６ａの両端は第２基板６に形成された貫通電極に接続されている。そして、歪ゲージ１６ａの一端は第１配線３と接続され、他端は第２配線５と接続されている。
【００３８】
歪ゲージ１４ａ、歪ゲージ１５ａ、歪ゲージ１６ａ及び貫通電極の表面は絶縁膜に覆われている。従って、液体１２が導電性のときにも液体１２に漏電しないようになっている。尚、液体１２が絶縁性の材料で構成されているときには、絶縁膜は必ずしも必要ではない。
【００３９】
第１検出部１５及び第２検出部１６のＺ方向の長さは支持部１４より短く形成されている。そして、第１検出部１５及び第２検出部１６は支持部１４の近くに設置されている。これにより、第１基板９が変形するときにも支持部１４が第１基板９を支持するので第１検出部１５はＸ方向へ傾斜し、第２検出部１６はＹ方向に傾斜することが可能になっている。
【００４０】
図２（ｂ）及び図２（ｃ）は第１検出部の動作を説明するための模式図である。図２（ｂ）に示すように、液体１２が−Ｘ方向からＸ方向に向けて流動するとき、第１検出部１５は先端がＸ方向に移動するように傾斜する。これにより、歪ゲージ１５ａが伸ばされて歪ゲージ１５ａを構成する配線が薄くなるので、歪ゲージ１５ａの抵抗が高くなる。
【００４１】
図２（ｃ）に示すように、液体１２がＸ方向から−Ｘ方向に向けて流動するとき、第１検出部１５は先端が−Ｘ方向に移動するように傾斜する。これにより、歪ゲージ１５ａが縮んで歪ゲージ１５ａを構成する配線が厚くなるので、歪ゲージ１５ａの抵抗が低くなる。従って、歪ゲージ１５ａの抵抗値を測定することにより、第１検出部１５がＸ方向と−Ｘ方向とのどちらに傾斜しているかを検出することができる。さらに、第１検出部１５の傾斜が大きい程歪ゲージ１５ａの変化が大きくなる。従って、歪ゲージ１５ａの抵抗値を測定することにより、第１検出部１５が傾斜する程度を検出することができる。尚、第２検出部１６も第１検出部１５と同様な動きをする。従って、歪ゲージ１６ａの抵抗値を測定することにより、第２検出部１６が傾斜する方向と傾斜する程度を検出することができる。液体１２の流量と第１検出部１５及び第２検出部１６が傾斜する程度は相関がある。従って、歪ゲージ１５ａ及び歪ゲージ１６ａの抵抗値を測定することにより液体１２がＸ方向とＹ方向とに流れる流量を検出することができる。
【００４２】
図３（ａ）は支持部の動作を説明するための模式図である。図３（ａ）に示すように、支持部１４に近い場所において物体１３が第１基板９と接触するとき、支持部１４は第１基板９と第２基板６とに押圧される。これにより第１基板９と第２基板６との中程で支持部１４の直径が大きくなる。そして、歪ゲージ１４ａはＺ方向に伸ばされて歪ゲージ１４ａを構成する配線が薄くなるので、歪ゲージ１４ａの抵抗が高くなる。従って、歪ゲージ１４ａの抵抗値を測定することにより、流れ方向検出部７の場所で物体１３が接触センサー１に接触しているかを検出することができる。
【００４３】
図３（ｂ）は接触センサーの回路構成を示す回路図である。図３（ｂ）に示すように、接触センサー１は電源１７を備え、電源１７には第１配線３が接続されている。電源は定電圧電源であり、一定の電圧を供給する。第１配線３は支持用入力配線３ａ、Ｘゲージ用入力配線３ｂ、Ｙゲージ用入力配線３ｃを有している。そして、支持用入力配線３ａは歪ゲージ１４ａに電圧を供給し、Ｘゲージ用入力配線３ｂは歪ゲージ１５ａに電圧を供給する。Ｙゲージ用入力配線３ｃは歪ゲージ１６ａに電圧を供給する。
【００４４】
第２配線５は支持用出力配線５ａ、Ｘゲージ用出力配線５ｂ、Ｙゲージ用出力配線５ｃを有している。接触センサー１は電圧検出部１８を備え、第２配線５は流れ方向検出部７と電圧検出部１８とを接続する。詳細には、支持用出力配線５ａは歪ゲージ１４ａの出力を電圧検出部１８に伝送し、Ｘゲージ用出力配線５ｂは歪ゲージ１５ａの出力を電圧検出部１８に伝送する。Ｙゲージ用出力配線５ｃは歪ゲージ１６ａの出力を電圧検出部１８に伝送する。
【００４５】
電圧検出部１８は第２配線５による出力を測定することにより、各流れ方向検出部７における歪ゲージ１４ａ，１５ａ，１６ａの抵抗値の変化を測定する。そして、各場所における支持部１４の収縮具合、第１検出部１５及び第２検出部１６の傾斜具合を検出する。
【００４６】
図４は流れ方向検出部の動作を説明するための模式図である。図４（ａ）は第２基板をＺ方向からみた模式平面図であり、図４（ｂ）は接触センサーを−Ｙ方向から見た要部模式側断面図である。図４に示すように、接触点１３ａでは第１基板９がへこみ、第１基板９と第２基板６との距離が短くなる。そして、接触点１３ａを中心にして液体１２が放射状に移動する。そして、流動する液体１２により第１検出部１５及び第２検出部１６が押圧され傾斜する。このとき、第１検出部１５及び第２検出部１６の先端は接触点１３ａから離れる方向に移動するので、各第１検出部１５及び第２検出部１６のどちら側に接触点１３ａがあるかを容易に判断することができる。
【００４７】
液体１２が第１検出部１５及び第２検出部１６を押圧する力は接触点１３ａからの距離に反比例する。従って、第１検出部１５及び第２検出部１６が傾斜する程度からさらに細かく接触点１３ａを演算することが可能になっている。
【００４８】
他にも、液体１２が流れる方向を検出することにより、接触点１３ａを検出することができる。各流れ方向検出部７は第１検出部１５と第２検出部１６とを備えている。第１検出部１５はＸ方向の流れを検出し、第２検出部１６はＹ方向の流れを検出する。そして、液体１２の流れる方向に応じて第１検出部１５及び第２検出部１６が傾斜する。第１検出部１５は液体１２の流れのＸ成分を検出し、第２検出部１６はＹ成分を検出する。従って、第１検出部１５及び第２検出部１６の出力の比率を演算することにより流れ方向検出部７を通過する液体１２の流れる方向を検出することができる。そして、各流れ方向検出部７で検出された液体１２が流れる方向が交差する場所を演算することにより、物体１３が接触センサー１に接触した接触点１３ａを検出することができる。
【００４９】
そして、流れ方向検出部７は液体１２が流動するときの流体抵抗となるので、接触点１３ａから離れた場所の流れ方向検出部７は反応し難くなっている。これにより、接触点１３ａが複数存在するときにも各接触点１３ａを特定することが可能になっている。
【００５０】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１基板９の上面９ａは柔軟な面となっており、上面９ａに物体１３が接触するとき上面９ａは凹む。容器１１の中には液体１２が内在しており、接触点１３ａから離れる方向に液体１２が流動する。容器１１内には液体１２の流れる方向を検出する流れ方向検出部７が複数設置されている。そして、複数の流れ方向検出部７が検出する液体１２の流れ方向の分布から液体１２の流れはじめた場所を検出することができる。その結果、流れ方向検出部７の間で物体１３が接触した場所を検出することができる。
【００５１】
（２）本実施形態によれば、容器１１は第１基板９と第２基板６とを有しており、液体１２が第１基板９と第２基板６とに挟まれている。柔軟な面に物体１３が接触するとき第１基板９の上面９ａが凹む。このとき、凹んだ場所から離れる方向に放射状に液体１２が流動する。流れ方向検出部７は複数の線上に配置されており、各流れ方向検出部７が液体１２の流れる方向を検出する。そして、各流れ方向検出部７における液体１２の流れる方向が交差する場所を演算することにより接触点１３ａを検出することができる。従って、接触センサー１の平面視において接触センサー１と物体１３とが接触した場所を検出することができる。
【００５２】
（３）本実施形態によれば、物体１３が容器１１に接触するとき、液体１２が容器１１内を移動する。従って、接触センサー１はクッション性を有することができる。これにより、物体１３と接触センサー１とが接触しても物体１３に損傷を与えないようにすることができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、接触センサーの一実施形態について図５の接触センサーの概略斜視図を用いて説明する。
本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、液体の流れる方向が限定されている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００５４】
すなわち、本実施形態では、図５に示したように、接触センサー２０は第２基板６を備え、第２基板６上にはＸ方向に延在する仕切板２２がＹ方向に等間隔に配列して設置されている。仕切板２２により液体１２はＸ方向に往復可能に規制されている。仕切板２２は第１の実施形態の支持部１４と同様の機能を有し、第２基板６と第１基板９との間隔を所定の距離に保っている。さらに、仕切板２２の側面には等間隔に歪ゲージが設置され、仕切板２２が押圧されたときには押圧された場所を検出可能になっている。
【００５５】
そして、向かい合う仕切板２２の間にはＸ方向に等間隔に流れ方向検出部としての第１検出部１５が配列して立設されている。第１検出部１５において−Ｘ方向を向く面には歪ゲージ１５ａが設置されている。そして、第２基板６と第１基板９との間には液体１２が充填されている。これにより、第２基板６、第１基板９、一対の仕切板２２により流路２１が形成されている。そして、流路２１内に第１検出部１５が配置されている。
【００５６】
物体１３が第１基板９に接触するとき、接触点１３ａと対向する場所の流路２１では他の流路２１より液体１２が流動する流量が多くなる。従って、第１検出部１５の出力を検出することにより接触点１３ａと対向する場所の流路２１を検出することができる。
【００５７】
そして、接触点１３ａと対向する場所のＸ側と−Ｘ側では第１検出部１５が傾斜する向きが異なる。従って、第１検出部１５の出力を検出することにより物体１３と対向する場所を検出することができる。
【００５８】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１基板９に物体１３が接触したときに液体１２が移動する方向がＸ方向に限定されている。従って、接触した場所から全方向に液体１２が移動するときに比べてＸ方向に液体１２が移動する量を多くすることができる。従って、第１検出部１５は感度良く液体１２の流れ方向を検出することができる為、接触センサー２０の感度を高感度にすることができる。
【００５９】
（第３の実施形態）
次に、接触センサーの一実施形態について図６の接触センサーの概略斜視図を用いて説明する。
本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、液体の流れる方向が円筒の軸方向に制限されている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００６０】
すなわち、本実施形態では、図６に示したように、接触センサー２３は円筒状のチュウブ２４を備えている。チュウブ２４内には液体１２が充填されており、チュウブ２４内は液体１２が流動する流路２４ａとなっている。そして、チュウブ２４により液体１２はＸ方向に往復可能に規制されている。チュウブ２４の長手方向をＸ方向とするとき、チュウブ２４はＹ方向に複数接触させて配置されている。チュウブ２４の中にはＸ方向に等間隔に流れ方向検出部としての第１検出部１５が配列して立設されている。
【００６１】
第１検出部１５において−Ｘ方向を向く面には歪ゲージ１５ａが設置されている。歪ゲージ１５ａが備える配線の両端はチュウブ２４に形成された貫通電極と接続し、貫通電極はチュウブ２４の外側の面に配置された配線と接続されている。従って、歪ゲージ１５ａの抵抗値の変化を測定可能になっている。
【００６２】
そして、チュウブ２４の中には液体１２が充填されている。そして、チュウブ２４と物体１３とが接触するとき、チュウブ２４が凹んで、液体１２が流動する。これにより、第１検出部１５が傾く。従って、歪ゲージ１５ａの抵抗値を検出することにより接触点１３ａを検出することが可能となっている。
【００６３】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、チュウブ２４に物体１３が接触したときに液体１２が移動する方向がＸ方向に限定されている。従って、接触した場所から全方向に液体１２が移動するときに比べてＸ方向に液体１２が移動する量を多くすることができる。従って、第１検出部１５は感度良く液体１２の流れ方向を検出することができる為、接触センサー２３の感度を高感度にすることができる。
【００６４】
（第４の実施形態）
次に、接触センサーの一実施形態について図７（ａ）の接触センサーの構造を示す模式側断面図及び図７（ｂ）の接触センサーの構造を示す模式平面図を用いて説明する。
本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、容器が重ねて設置されている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００６５】
すなわち、本実施形態では、図７（ａ）に示すように、接触センサー２５は平行に設置された第３基板２６と第２基板２７を備え、第３基板２６と第２基板２７との間に流れ方向検出部７が格子状に配列して設置されている。そして、第３基板２６と第２基板２７との間には液体１２が充填されており、第３基板２６と第２基板２７との間が１つの流路２８ａとなっている。液体１２は平面状に広がって流動可能になっている。そして、第３基板２６には流れ方向検出部７と接続された配線が設置されている。つまり、第３基板２６と第２基板２７との間の部材により接触センサー１と同様の接触センサーが形成されており、この接触センサーを第１センサー２８とする。
【００６６】
接触センサー２５はさらに、第２基板２７と平行に設置された第１基板２９を備え、第２基板２７と第１基板２９との間に流れ方向検出部７が格子状に配列して設置されている。そして、第２基板２７と第１基板２９との間には液体１２が充填されており、第２基板２７と第１基板２９との間が１つの流路３０ａとなっている。液体１２は平面状に広がって流動可能になっている。流路２８ａと流路３０ａとは液体１２が流れる方向が平行な方向となっている。そして、第２基板２７には流れ方向検出部７と接続された配線が設置されている。つまり、第２基板２７と第１基板２９との間の部材により接触センサー１と同様の接触センサーが形成されており、この接触センサーを第２センサー３０とする。
【００６７】
図７（ｂ）において、第１センサー２８の流れ方向検出部７は破線で示し、第２センサー３０の流れ方向検出部７は実線で示している。第１センサー２８においても、第２センサー３０にいても流れ方向検出部７は格子状に配列して設置されている。そして、液体１２が流動可能なＸＹ平面方向と直交するＺ方向から見たとき、第１センサー２８の流れ方向検出部７と第２センサー３０の流れ方向検出部７とは重ならない配置となっている。
【００６８】
物体１３が第１基板２９と接触するとき、第２センサー３０の液体１２が流動する。そして、第２センサー３０の流れ方向検出部７を介して第１センサー２８が押圧される。これにより、第１センサー２８の液体１２が流動する。従って、第１センサー２８及び第２センサー３０の流れ方向検出部７が液体１２の流動を検出する。
【００６９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、接触センサー２５には液体１２が広がって流れる方向が平行となる２つの流路が重ねて設置されている。そして、各流路に設置された流れ方向検出部７はＺ方向から見て重ならない配置となっている。従って、接触センサー２５に１つの流路が設置されているときに比べて、流れ方向検出部７の密度を高くすることができる。その結果、接触センサー２５の感度を高感度にすることができる。
【００７０】
（第５の実施形態）
次に、接触センサーの一実施形態について図８（ａ）の接触センサーの構造を示す模式側断面図及び図８（ｂ）の接触センサーの構造を示す模式平面図を用いて説明する。本実施形態が第２の実施形態と異なるところは、２つの容器が重ねて設置されている点にある。尚、第２の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００７１】
すなわち、本実施形態では、図８に示したように、接触センサー３３は平行に設置された第３基板３４と第２基板３５を備え、第３基板３４と第２基板３５との間にはＹ方向に延在する仕切板２２がＸ方向に等間隔に配列して設置されている。仕切板２２の材料は柔軟性のある材料であり、Ｚ方向から押圧されるときに座屈し易い材料からなっている。例えば、仕切板２２の材料には樹脂材料、ゴム、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等を用いることができる。そして、隣り合う仕切板２２の間には第１検出部１５がＹ方向に等間隔に配列して設置されている。そして、第３基板３４と第２基板３５との間には液体１２が充填されており、第３基板３４と第２基板３５との間にはＹ方向に液体１２が流動する複数の流路３６ａが形成されている。そして、第３基板３４には第１検出部１５と接続された配線が設置されている。つまり、第３基板３４と第２基板３５との間の部材により第２の実施形態における接触センサー２０と同様の接触センサーが形成されており、この接触センサーを第１センサー３６とする。
【００７２】
接触センサー３３はさらに、第２基板３５と平行に設置された第１基板３７を備え、第２基板３５と第１基板３７との間にはＸ方向に延在する仕切板３８がＹ方向に等間隔に配列して設置されている。そして、隣り合う仕切板３８の間には第２検出部１６がＸ方向に等間隔に配列して設置されている。そして、第２基板３５と第１基板３７との間には液体１２が充填されており、第２基板３５と第１基板３７との間にはＸ方向に液体１２が流動する複数の流路３９ａが形成されている。流路３９ａを流れる液体１２の流れ方向は第１センサー３６の流路３６ａを流れる液体１２の流れ方向と直交する方向となっている。そして、第２基板３５には第２検出部１６と接続された配線が設置されている。つまり、第２基板３５と第１基板３７とのの間の部材により接触センサー２０と同様の接触センサーが形成されており、この接触センサーを第２センサー３９とする。
【００７３】
物体１３が第１基板３７と接触するとき、第２センサー３９の液体１２が流動する。そして、第２センサー３９の仕切板３８を介して第１センサー３６が押圧される。これにより、第１センサー３６の液体１２が流動する。従って、第１センサー３６の第１検出部１５及び第２センサー３９の第２検出部１６が液体１２の流動を検出する。
【００７４】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１基板３７に物体１３が接触したときに交差する２つの方向に液体１２が移動する。従って、２つの方向において接触した場所を検出することができる。第１検出部１５及び第２検出部１６は流路方向における接触場所を精度良く検出できる。従って、２つの方向において液体１２の流れを検出し、流れる方向が交差する場所から接触した場所を精度良く推定することができる。
【００７５】
（第６の実施形態）
次に、接触センサーの一実施形態について図９の接触センサーの構造を示す模式平面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、流れ方向検出部の密度が異なる領域を備えている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００７６】
すなわち、本実施形態では、図９に示したように、接触センサー４２は矩形の第１領域４３を備えている。そして、第１領域４３を囲む第２領域４４を備えている。さらに、第２領域４４を囲む第３領域４５を備えている。第１領域４３、第２領域４４、第３領域４５にはそれぞれ流れ方向検出部７が格子状に配置されている。そして、３つの領域の中では第１領域４３における流れ方向検出部７の数の密度が最も高くなっている。そして、第２領域４４における流れ方向検出部７の数の密度が次に高く、第３領域４５における流れ方向検出部７の数の密度が最も低くなっている。
【００７７】
これにより、接触センサー４２に物体１３が接触するときに検出できる位置精度が異なっている。検出できる位置精度は高い順から第１領域４３、第２領域４４、第３領域４５の順になっている。第１領域４３では検出できる位置精度が高いが、流れ方向検出部７の密度を高くするために接触センサー４２を生産する難易度が高い領域となっている。一方、第３領域４５では検出できる位置精度が低いが、流れ方向検出部７の密度が低いために接触センサー４２を生産し易い領域となっている。接触センサー４２は複数の領域に分けて流れ方向検出部７の密度を変えることにより検出できる位置精度と生産し易さとのバランスをとることが可能になっている。
【００７８】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、接触センサー４２には流れ方向検出部７の数の密度が高い場所と低い場所とがある。従って、物体１３が接触した場所を検出する感度の高い場所と低い場所との分布を設定することができる。
【００７９】
（第７の実施形態）
次に、接触センサーが設置されたロボットの一実施形態について図１０（ａ）のロボットの構造を示す模式平面図と図１０（ｂ）のロボットハンドの構造を示す模式平面図とを用いて説明する。本実施形態は第１の実施形態にて説明した接触センサーを活用した例となっている。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００８０】
すなわち、本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、ロボット４８は本体部４９を備えている。本体部４９の図中上側には２つの第１関節４９ａが設置されている。各第１関節４９ａと接続して第１腕５０が設置され、各第１腕５０の一端には第２関節５０ａが設置されている。さらに、各第２関節５０ａと接続して第２腕５１が設置され、各第２腕５１の一端には第３関節５１ａが設置されている。そして、各第３関節５１ａにはロボットハンド５２が設置されている。
【００８１】
ロボット４８は多関節を有する双腕ロボットであり、各関節はモーターにより回転される。そして、ロボット４８は制御部５３を備え、制御部５３は各モーターの回転角度と回転速度を制御する。これにより、ロボット４８はロボットハンド５２の位置と姿勢とを制御する。
【００８２】
図１０（ｂ）に示すように、ロボットハンド５２は直方体の掌部５４を備えている。掌部５４の図中上側の角には一対の第１指関節５４ａが設置されている。各第１指関節５４ａと接続して指部としての第１指５５と指部としての第２指５６との２本の指が設置されている。
【００８３】
第１指５５は第１指関節５４ａと接続する第１リンク５７を備えている。第１リンク５７の一端には第２指関節５７ａが設置されている。さらに、第２指関節５７ａと接続して第２リンク５８が設置され、第２リンク５８の一端には第３指関節５８ａが設置されている。そして、第３指関節５８ａには指先部５９が設置されている。第２指５６は第１指５５と同様の構造となっている。
【００８４】
各関節はモーターにより回転される。そして、制御部５３は各モーターの回転角度と回転速度を制御する。これにより、ロボット４８は第１指５５及び第２指５６の形状を制御する。そして、第１指５５と第２指５６とにより物体１３を挟むことが可能になっている。
【００８５】
ロボットハンド５２の表面には接触センサー６０が設置されている。接触センサー６０は第１領域６０ａ、第２領域６０ｂ、第３領域６０ｃを備えている。そして、第６の実施形態における接触センサー４２と同様に各領域において流れ方向検出部７の配置されている数の密度が異なっている。流れ方向検出部７の数の密度は第１領域６０ａが最も高くなっている。第１領域６０ａの次に第２領域６０ｂにおける流れ方向検出部７の数の密度が高くなっており、第３領域６０ｃにおける流れ方向検出部７の数の密度は第２領域６０ｂより低くなっている。
【００８６】
第１指５５及び第２指５６の指先部５９において第３指関節５８ａと反対側の端は第１領域６０ａの接触センサー６０が設置されている。これにより、ロボット４８は接触位置を精度良く検出可能な第１領域６０ａで物体１３を数回接触することにより、物体１３の位置や形状を検出することが可能になっている。
【００８７】
第１指５５及び第２指５６の指先部５９において互いに向かい合う面には第２領域６０ｂの接触センサー６０が設置されている。これにより、ロボットハンド５２が物体１３を挟むとき第２領域６０ｂのどの場所にて物体１３を挟んでいるかを検出することが可能になっている。
【００８８】
第１指５５及び第２指５６において第２領域６０ｂと反対側の面には第３領域６０ｃの接触センサー６０が設置されている。さらに、掌部５４の第１指関節５４ａ側にも第３領域６０ｃの接触センサー６０が設置されている。これにより、ロボットハンド５２を移動させているときに予定外でロボットハンド５２の第３領域６０ｃと物体１３が接触するときにも、概略にて接触した場所を検出することができる。
【００８９】
ロボットハンド５２が物体１３を把持するとき、まず、ロボットハンド５２を物体１３に接近させる。そして、ロボットハンド５２のどこかが物体１３に接触するとき、物体１３の大体の場所を認識することができる。次に、制御部５３は指先部５９の第１領域６０ａが物体１３に接触するように、指先部５９を物体１３に接近させる。
【００９０】
次に、制御部５３は物体１３の表面の複数の場所を指先部５９にて接触させる。これにより、制御部５３は物体１３の形状を認識することができる。続いて、第１指５５と第２指５６とで物体１３を挟んで把持する。このとき、第２領域６０ｂが物体１３と接触するので、ロボットハンド５２が物体１３を把持したか否かを検出することができる。
【００９１】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、ロボットハンド５２は表面に接触センサー６０を備えている。従って、ロボットハンド５２が物体１３に接触するときに接触した場所を検出することができる。ロボット４８を含むシステムが撮像装置を備えることがある。このとき、撮像装置が物体１３を撮影できない場合がある。このときにも、ロボットハンド５２を用いて物体１３の場所を検出することができる為、ロボットハンド５２が物体１３を把持することができる。
【００９２】
（２）本実施形態によれば、ロボットハンド５２は掌部５４と第１指５５及び第２指５６とを備えている。そして、第１指５５及び第２指５６の先は、掌部５４より流れ方向検出部７の密度が高い。従って、ロボットハンド５２は第１指５５及び第２指５６にて物体１３に接触して物体１３の位置を検出することができる。このとき、第１指５５及び第２指５６における流れ方向検出部７の密度が高い為、位置精度良く物体１３の位置を検出することができる。
【００９３】
（３）本実施形態によれば、物体１３が接触センサー６０に接触するとき、液体１２が接触センサー６０内を移動する。従って、接触センサー６０はクッション性を有することができる。これにより、物体１３が接触センサー６０を介してロボットハンド５２と接触しても物体１３及びロボットハンド５２が損傷することを防止することができる。
【００９４】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、第１検出部１５に設置された歪ゲージ１５ａと第２検出部１６に設置された歪ゲージ１６ａを用いて液体１２の流れを検出した。液体１２の流れを検出する方法は他の方法を用いても良い。例えば、液体１２が流れる方向に対して斜めに超音波が通過するように、超音波発信部を配置し、液体１２を横切った超音波を受信部にて受信する。そして、ドップラー効果により超音波の波長が変化することを応用して液体１２の流れを検出しても良い。また、超音波に換えて光を用いても良い。
【００９５】
他にも歪ゲージ１４ａ及び歪ゲージ１５ａに電歪素子を用いることができる。他にも、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて製作したマイクロスクリュウを設置し、スクリュウの回転を検出しても良い。いずれの方法を用いても液体１２の流れを検出することができる。
【００９６】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、物体１３が第１基板９に接触する場所を接触センサー１が検出した。下層配線基板２、上層配線基板４及び第２基板６を柔軟性のある基板にして、物体１３が下層配線基板２に接触する場所を接触センサー１が検出してもよい。また、物体１３が第１基板９に接触する場所と下層配線基板２に接触する場所を検出しても良い。用途に合わせて接触センサー１を用いることができる。
【００９７】
（変形例３）
前記第２の実施形態では、物体１３が第１基板９に接触する場所を検出した。下層配線基板２、上層配線基板４及び第２基板６を柔軟性のある基板にして、物体１３が下層配線基板２に接触する場所を検出してもよい。また、物体１３が第１基板９に接触する場所と下層配線基板２に接触する場所を検出しても良い。用途に合わせて接触センサー２０を用いることができる。
【００９８】
（変形例４）
前記第４の実施形態では、物体１３が第１基板２９に接触する場所を検出した。第３基板２６を柔軟性のある基板にして、物体１３が第３基板２６に接触する場所を検出してもよい。また、物体１３が第１基板２９に接触する場所と第３基板２６に接触する場所を検出しても良い。用途に合わせて接触センサー２５を用いることができる。
【００９９】
（変形例５）
前記第５の実施形態では、物体１３が第１基板３７に接触する場所を検出した。第３基板３４を柔軟性のある基板にして、物体１３が第３基板３４に接触する場所を検出してもよい。また、物体１３が第１基板３７に接触する場所と第３基板３４に接触する場所を検出しても良い。用途に合わせて接触センサー３３を用いることができる。
【０１００】
（変形例６）
前記第４の実施形態では、第１センサー２８と第２センサー３０とが重ねて配置されていた。接触センサーを重ねる数は２段に限らず、３段以上でも良い。Ｚ方向から見た平面視で流れ方向検出部７の密度を高くすることができる為、位置精度良く接触点１３ａを検出することができる。
【０１０１】
（変形例７）
前記第１の実施形態では、第１検出部１５の片面に歪ゲージ１５ａを設置したが、第１検出部１５の両面に歪ゲージ１５ａを設置しても良い。そして、ホイーストンブリッジを用いて第１検出部１５の傾斜具合を測定しても良い。第１検出部１５の片面に歪ゲージ１５ａを設置する方法に比べて精度良く第１検出部１５の傾斜具合を測定することができる。さらに、第２検出部１６においても同様に測定することができる。
【０１０２】
（変形例８）
前記第７の実施形態では、ロボットハンド５２に接触センサー６０を設置したが、ロボットハンド５２以外の場所に設置してもよい。例えば、２足歩行ロボット等のバランスをとって立つロボットの足の裏に接触センサー１を設置してもよい。足の裏の体重がかかる場所が移動するとき、液体１２が移動する。これにより、足の裏で体重がかかる場所を検出することができる。
【０１０３】
（変形例９）
前記第７の実施形態では、ロボットハンド５２に第１指５５と第２指５６との２本の指が設置されたが、指の数は３本以上でも良い。そして、各指に接触センサー６０を設置しても良い。指の本数が多い方が物体１３を容易に掴むことができる。
【符号の説明】
【０１０４】
６…第２基板、７…流れ方向検出部、９…第１基板、１１…容器、１１ａ，２１，２４ａ，２８ａ，３０ａ，３６ａ，３９ａ…流路、１２…液体、４８…ロボット、５２…ロボットハンド、５４…掌部、５５…指部としての第１指、５６…指部としての第２指。
【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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