(57)【要約】【課題】劣化を抑制し、感度の優れた触覚センサを提供する。【解決手段】磁性流体及びＮｉを含有する磁気混合流体とゴム成分とを含む混合物を磁場の存在下で硬化させて得た磁性ゴム体１に、一対の電極２，２が取り付けられ、前記磁性ゴム体１が樹脂体３によって被覆されている。樹脂体３は、シリコーン樹脂によって形成されていることが好ましい。樹脂体３の表面に凹凸５が形成されていることが好ましい。磁性ゴム体１は、樹脂体３の内部において、樹脂性のラップフィルム４によって密封されていることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性流体及びＮｉを含有する磁気混合流体とゴム成分とを含む混合物を磁場の存在下で硬化させて得た磁性ゴム体に、一対の電極が取り付けられ、前記磁性ゴム体が樹脂体によって被覆されていることを特徴とする触覚センサ。
【請求項２】
前記樹脂体は、シリコーン樹脂によって形成されてい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】
前記樹脂体の表面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の触覚センサ。
【請求項４】
前記樹脂体の前記凹凸は、同心円のパターン、複数の直線が平行に並列したパターン、及び、格子状のパターンのいずれかの凹凸パターンであ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】
前記磁性ゴム体は、前記樹脂体の内部において、樹脂性のラップフィルムによって密封されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の触覚センサ。
【請求項６】
前記ラップフィルムは、ポリ塩化ビニリデンにより形成されたフィルムであることを特徴とする請求項５に記載の触覚センサ。
【請求項７】
前記磁気混合流体はＣｕを含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の触覚センサ。
【請求項８】
前記ゴム成分は、風船用のゴム材料であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の触覚センサ。
【請求項９】
シート状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の触覚センサ。
【請求項１０】
物体の接触、接触力、表面粗さ、及び、柔らかさ、から選ばれるいずれか一つ以上を検出することを特徴とする請求項１〜９のいずれか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、感度よく応力を検出する触覚センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁体とされているゴム材料に導電性の粉末を分散させて得られる導電性ゴムは、非加圧時においては絶縁性を有するが、圧力の刺激が加わると導電性を帯びるいわゆる感圧導電性を示すため、電気・電子機器のスイッチやセンサーとして広く利用されている。また、急速な進歩を遂げているロボット技術分野においては、人工皮膚などのハプティックな機能を有する材料としても注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、天然又は合成ゴムと、導電性カーボンと、絶縁性マイカフレークと、油脂類等のブルーム剤および表面乾燥剤を主成分とする感圧導電性ゴムが開示されており、無圧時と加圧時との電気抵抗値の差を大きくして感圧導電性の向上が図られている。また、特許文献２には、平均組成がＡｇｘＭ１−ｘ（ただし、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅより選ばれた１種以上の金属、０．００１≦ｘ≦０．４）で表され、銀濃度が内部に向かうにつれて増加する合金粉末と、ゴム弾性を有するバインダーとを含有する導電性ゴムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１９３３４２号公報
【特許文献２】特開平５−８１９２４号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００８／１１１１９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでに、本出願人は、上記したようなハプティックな機能が要求される用途においては、耐久性や電気伝導性だけでなく、熱伝導性等の熱的特性の向上も望まれているという観点から、特許文献３に示すような導電性複合材料を提案している。
【０００６】
ここで、導電性ゴムに用いるゴム材料は劣化しやすく、ゴム材料が劣化すると触覚センサとしての感度が低下することになるため、ゴム材料の劣化を抑制することが求められている。また、触覚センサのさらなる感度の向上が求められている。
【０００７】
本発明は、劣化を抑制し、感度の優れた触覚センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る触覚センサは、磁性流体及びＮｉを含有する磁気混合流体とゴム成分とを含む混合物を磁場の存在下で硬化させて得た磁性ゴム体に、一対の電極が取り付けられ、前記磁性ゴム体が樹脂体によって被覆されていることを特徴とするものである。
【０００９】
前記樹脂体は、シリコーン樹脂によって形成されていることが好ましい。
【００１０】
前記樹脂体の表面に凹凸が形成されていることが好ましい。その場合、前記樹脂体の前記凹凸は、同心円のパターン、複数の直線が平行に並列したパターン、及び、格子状のパターンのいずれかの凹凸パターンであることが好ましい。
【００１１】
前記磁性ゴム体は、前記樹脂体の内部において、樹脂性のラップフィルムによって密封されていることが好ましい。その場合、前記ラップフィルムは、ポリ塩化ビニリデンにより形成されたフィルムであることが好ましい。
【００１２】
前記磁気混合流体はＣｕを含有することが好ましい。
【００１３】
前記ゴム成分は、風船用のゴム材料であることが好ましい。
【００１４】
触覚センサはシート状であることが好ましい。
【００１５】
触覚センサは、物体の接触、接触力、表面粗さ、及び、柔らかさ、から選ばれるいずれか一つ以上を検出することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、劣化を抑制した超高感度の触覚センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】触覚センサの実施の形態の一例を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図であり、（ｄ）は内部構造（磁性ゴム体）の一例を示す平面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は触覚センサの内部構造（磁性ゴム体）の一例を示し、（ｃ）及び（ｄ）は触覚センサの内部構造（磁性ゴム体）の他の一例を示し、（ｅ）及び（ｆ）は触覚センサの内部構造（磁性ゴム体）のさらに他の一例を示し、（ａ）、（ｃ）、（ｅ）は平面図、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）は正面図である。
【図３】触覚センサによる測定の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図４】触覚センサの実施の形態の一例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は拡大断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、凹凸パターンの一例を示す平面図である。
【図６】磁性ゴム体の製造の一例を示す断面図である。
【図７】樹脂体の製造の一例を示す断面図である。
【図８】触覚センサの実施の形態の一例を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図９】磁性ゴム体による測定結果を示すグラフである。
【図１０】磁性ゴム体の一例を説明する写真である。
【図１１】触覚センサを用いた実験装置の一例を示す一部破断した正面図である。
【図１２】被検査物体（アクリル板と紙やすり）の一例を示す写真である。
【図１３】磁性ゴム体（風船用ゴム）を用いた実験の電流変化を示すグラフである。
【図１４】感圧導電性ゴムを用いた実験の電流変化を示すグラフである。
【図１５】触覚センサの一例を示す写真である。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、触覚センサの一例を示す写真である。
【図１７】表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。
【図１８】表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。
【図１９】表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。
【図２０】表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。
【図２１】表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。
【図２２】表面粗さと電流量の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の触覚センサでは、力を与えたときに電気伝導性が変化する磁性ゴム体を用いる。磁性ゴム体は、磁性流体とＮｉとを含有する磁気混合流体と、ゴム成分とを含む混合物を磁場の存在下で硬化させることによって得られるものである。磁気混合流体は、好ましくは、Ｃｕを含有する。以下、磁性流体をＭＦ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｌｕｉｄ）、磁気混合流体をＭＣＦ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｆｌｕｉｄ）、磁性ゴム体を触覚センサ用ゴム又はＭＣＦゴムと呼ぶことがある。
【００１９】
磁性ゴム体は、好ましくは、Ｎｉ粉末を磁性流体に分散させてなる磁気混合流体と風船用の天然ゴム材料の混合物を磁場の存在下で硬化させることによって得られる。また、Ｃｕを含有する場合、磁性ゴム体は、好ましくは、Ｎｉ粉末およびＣｕ粉末を磁性流体に分散させてなる磁気混合流体と風船用の天然ゴム材料の混合物を磁場の存在下で硬化させることによって得られる。
【００２０】
磁性ゴム体において、Ｎｉを使用する理由は、ＮｉがＦｅ等に比べより強磁性を有しているためである。そして、ＮｉとＣｕの両方を使用することが好ましい理由は、ＮｉがＦｅ等に比べより強磁性を有していることに加え、熱と電気の両方の伝導性を高めるためにはＣｕの併用が有効であるからである。また、さらに後述するように、磁場の存在下で硬化させることにより、導電性複合材料の内部にＮｉとＣｕが凝集して形成される特異な構造のクラスタが得られるためである。
【００２１】
磁気混合流体を得るために、磁性流体にＮｉとしてＮｉ粉末を添加することが好ましい。Ｎｉ粉末としては、球状よりも、粒状のＮｉ粉末、表面に複数の凸部を有するコンペイトウ形状のＮｉ粒子、あるいは平均長が３〜７μｍの細長形状や棒状のＮｉ粉末を使用することが特に好ましい。このようなＮｉ粉末はアトマイズ法によって作製できる。
【００２２】
また、磁気混合流体を得るために、磁性流体にＣｕとしてＣｕ粉末を添加することが好ましい。Ｃｕ粉末としては、細長形状、棒状又は樹枝状のＣｕ粉末（例えば、平均長が８〜１０μｍ）を使用することが特に好ましい。このようなＣｕ粉末は電解法によって作製できる。
【００２３】
磁気混合流体を得るための磁性流体（ＭＦ）としては、水ベース磁性流体を使用することが好ましい。これは、風船用のゴム材料を用いた場合、風船用のゴム材料と水との相性が良いためである。例えば、およそ１０ｎｍ程度の球状のマグネタイト粒子（Ｆｅ３Ｏ４）が水ベースの媒体中に分散された磁性流体を使用することができる。また、ケロシンベース磁性流体を使用したり、アルキルナフタレンベース磁性流体を使用したりしてもよい。尚、磁性流体は、マグネタイト粒子とベース液とからなり、マグネタイトはＮｉ粉やＣｕ粉と凝集してクラスタを形成するが、ベース液は弾性高分子材料であるゴムの高分子の間にトラップされるものと考えられる。なお、ベース液は液剤（例えば水）のみからなるものであってもよく、液剤に高分子が溶解したものであってもよい。
【００２４】
磁気混合流体（ＭＣＦ）は、Ｎｉ粉、Ｃｕ粉および磁性流体（ＭＦ）を所定の配合量で混合することによって得ることができる。配合量は必要とされる導電性、伸縮性、弾力性及び熱伝導性などに基づいて適宜決定できるが、好ましくは、磁気混合流体の全質量に対して、Ｎｉの含有量が５〜９０質量％、磁性流体の含有量が１〜４０質量％の範囲であることが好ましい。また、Ｃｕを含有する場合、Ｃｕの含有量が５〜４０質量％の範囲であることが好ましい。なお、Ｃｕの含有量は０質量％であってもよい。ＮｉとＣｕとの質量比は例えば１：５〜５：１にすることができる。
【００２５】
磁性ゴム体に用いるゴム成分としては、風船用のゴム材料を用いることが好ましい。風船用のゴム材料を用いることで弾性のある磁性ゴム体を得ることができる。風船用のゴム材料は、合成ゴム材料を用いてもよいが、天然ゴム材料を用いることが好ましい。天然ゴム材料は、弾性高分子材料であり、風船用に使用されるものである。風船用の天然ゴム材料を使用することにより、硬化物に優れた弾力性と伸張性を付与することができる。なお、以下、風船用の天然ゴム材料を風船天然ゴムということがある。
【００２６】
風船用の天然ゴム材料としては、ゴムの木から得られるラテックスを使用することができる。ラテックスとしては、特に造形用ラテックスが好ましい。ラテックスは、非加硫型天然ゴムラテックスであってもよく、あるいは、加硫型天然ゴムラテックス（天然ゴムラテックスに加硫剤として硫黄を配合したもの）であってもよい。
【００２７】
ラテックスとしては、ほとんどアンモニア臭を感じさせない超低アンモニア天然ゴムラテックスであることが好ましい。一般に使われている天然ゴムラテックスでアンモニアを混ぜている場合は、０．７〜０．２５質量％アンモニアを含有させている。このようなものは、主にゴム産業でゴム手袋、ゴム風船、コンドーム、フォームラバー製品等の製造に使用されている。近年、ＶＯＣ問題・環境問題などから有機溶剤系の接着剤、粘着剤、塗料を水系に変更したいとの要望が高まっている。また、バイオマス材料として天然ゴムが高く評価されており、天然ゴムの改質技術も進んでいることから、今まで考えられなかった用途への利用が検討されてきている。例えば、建材用接着剤、紙用接着剤、コーティング剤、繊維用接着剤等への利用である。それらの新規用途で検討される際、天然ゴムラテックスは刺激的なアンモニア臭のために拒否されてしまことが多かった。そこで、アンモニア濃度が例えば０．２５質量％未満となった低アンモニア天然ゴムが好ましいのである。具体的には、磁性ゴム体用の天然ゴムとしては、例えばＮＲ―ＬＡＴＥＸ（ハイラテック製）を用いることができる。
【００２８】
磁性ゴム体のゴム成分としてシリコーンゴム（シリコーンオイルゴム）を使用することもできる。シリコーンゴムは磁性ゴム体を被覆する樹脂体に用いるものと同じものであってもよい。また、磁性ゴム体のゴム成分として合成ゴムを使用することもできる。合成ゴムとしては、ポリブタジエン系ゴム、ニトリル系ゴム、クロロプレン系ゴムなどを用いることができる。これらのゴムは、付加重合または共重合によって得られる。具体的には、アクリルゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリイソブチレン（ブチルゴム）などを用いることができる。これらのゴムは単独で又は混合して用いることができる。合成ゴムと天然ゴムとを混合してもよい。ただし、シリコーンゴムや合成ゴムよりも風船用の天然ゴムの方が好ましい。
【００２９】
ゴム成分は、磁性ゴム体を固体状のゴムとして存在させるための主成分となる。ゴム成分の含有量は、磁性ゴム体の全質量に対して、好ましくは３０〜９０質量％であり、さらに好ましくは４５〜７０質量％である。また、磁性ゴム体における磁気混合流体の含有量は、好ましくは１０〜７０質量％、より好ましくは３０〜５０質量％にすることができる。
【００３０】
磁気混合流体（ＭＣＦ）とゴム成分との混合物は、磁場の存在下で硬化されることが特に重要である。磁場を印加することで、Ｃｕ粉末とＮｉ粉末が凝集して、各々が樹枝状の形態をなす複数の１次クラスタが形成され、これらの１次クラスタが互いに接触することで網状の巨大なクラスタ（２次クラスタ）が導電性複合材料中に磁場の印加方向に配向性を有するように形成される。なお、導電性複合材料中に分布する複数の１次クラスタは互いに連結されているわけではないので、ゴム成分のもつ弾性特性により導電性複合材料が伸縮することで、１次クラスタどうしの接触している部分がずれて、別の１次クラスタと接触することも可能であると考えられている。このようなクラスタの構造は視覚的に確認することができる。
【００３１】
なお、このようなクラスタが形成されるメカニズムは現在究明中であるが、これまでのところ、Ｎｉのもつ残留磁化のため、Ｎｉ粒子どうしや磁性流体中のマグネタイト粒子を磁力で引き寄せる作用や、銅粉末の樹枝状構造が網状もしくはネットワーク状のクラスタの形成されやすいサイトとして作用することや、球状でないＮｉ粒子表面の凸部に磁気が集中しやすく、これがネットワーク状のクラスタ形成に寄与すること等が有力と考えられている。また、このような網状のクラスタは、導電性複合材料中にランダムに分布しているわけではなく、磁場が印加される方向に相応の配向度をもって分布している。
【００３２】
ここで、磁性ゴム体を得る混合物の好ましい組成の具体例を示す。これらの混合物から得た磁性ゴム体は、触覚センサとして利用可能なことが確認されている。
【００３３】
（組成例１）
天然ゴム（ＮＲ−ＬＡＴＥＸ）：  ８０ｇ  （５１．６ｗｔ％）
Ｎｉ：  ４０ｇ  （２５．８ｗｔ％）
Ｃｕ：  ２０ｇ  （１２．９ｗｔ％）
磁性流体：  １５ｇ  （水：６．３ｗｔ％、マグネタイト：３．４ｗｔ％）
（組成例２）
天然ゴム（ＮＲ−ＬＡＴＥＸ）：  ４０ｇ  （５１．９ｗｔ％）
Ｎｉ：  ３０ｇ  （３８．９ｗｔ％）
磁性流体：  ７ｇ  （水：６ｗｔ％、マグネタイト：３．２ｗｔ％）
※  組成例１、２においてマグネタイトはＦｅ３Ｏ４からなる直径１０ｎｍの球形粒子である。また、水とマグネタイトを混ぜたものが磁性流体（ＭＦ）の量となる。また、磁気混合流体（ＭＣＦ）の量は、組成例１では４８．４ｗｔ％、組成例２では４８．１ｗｔ％である。
【００３４】
図１は、触覚センサＡの実施形態の一例を示している。図１（ａ）は、触覚センサＡを分解した様子、又は、触覚センサＡを組み立てる際の様子を示している。図１（ｂ）及び（ｃ）は、触覚センサＡの全体の様子を示している。図１（ｄ）は、触覚センサＡの内部構造を示し、電極２が取り付けられた磁性ゴム体１を示している。触覚センサＡは、磁性流体及びＮｉを含有する磁気混合流体とゴム成分とを含む混合物を磁場の存在下で硬化させて得た磁性ゴム体１に、一対の電極２，２が取り付けられ、磁性ゴム体１が樹脂体３によって被覆されたものである。
【００３５】
磁性ゴム体１は、空気に触れたままでいると、水分や酸素などによって酸化するなどして劣化するおそれがある。そこで、磁性ゴム体１を樹脂体３によりその全体を被覆するようにしている。それにより、磁性ゴム体１が劣化するのを抑制することができる。また、触覚センサＡにおいては、磁性ゴム体１に電極２が取り付けられているが、電極２がむき出しになっていると破壊や損傷を受けやすくなる。しかしながら、樹脂体３によって磁性ゴム体１を被覆することにより、電極２を内部に配置させて表面に露出しないようにして被覆できるため、電極２が破壊されたり損傷を受けたりすることを抑制することができる。
【００３６】
樹脂体３は絶縁性のものであることが好ましい。また、樹脂体３は可撓性を有することが好ましい。可撓性を有することにより、物体が樹脂体３に接触した際に、樹脂体３が変形し、その変形が磁性ゴム体１の表面に伝わって磁性ゴム体１で電流変化を検出することができる。
【００３７】
樹脂体３は、シリコーン樹脂で形成されていることが好ましい。シリコーン樹脂で樹脂体３を構成した場合、物体の接触の変化をシリコーン樹脂体の変形によって磁性ゴム体１に良好に伝達することができる。具体的には、樹脂体３はシリコーンオイルゴムで構成することができる。
【００３８】
シリコーン樹脂で形成される樹脂体３は、シリコーンオイルを主成分とするシリコーン樹脂組成物を硬化させることによって形成することができる。シリコーン樹脂組成物は、シリコーンオイルと、硬化剤と、必要に応じて溶媒とを含有する液状の組成物である。溶媒は含有してもよいし、含有しなくてもよい。
【００３９】
シリコーンオイルとしては、シリコーン一液型ＲＴＶゴム又はシリコーン二液型ＲＴＶゴムを形成する低粘度シリコーン樹脂又はシリコーン単量体を用いることができる。例えば、信越化学工業株式会社製のＫＥシリーズのシリコーンを用いることができる。また、ポリオルガノシロキサンを主成分とするものであってもよい。なお、ＲＴＶゴムとは室温硬化型ゴムのことである。
【００４０】
硬化剤としては、シリコーンオイルを硬化させるのに適したものを、適宜、用いることができる。例えば、酸などであってよい。
【００４１】
溶媒としては、シンナーを用いることができる。溶媒を用いることにより、樹脂体３の硬さを調整することができる。シンナーとしては、例えば、芳香族炭化水素類、酢酸エステル類、アルコール類などを用いることができる。具体的には、トルエン、キシレン、メタノール、酢酸エチル、メチルエチルケトンなどを用いることができる。
【００４２】
シリコーン樹脂組成物におけるシリコーンオイルと硬化剤との比率は、シリコーンオイル１０質量部に対して硬化剤０．１〜２質量部の範囲にすることができる。また、シリコーン樹脂組成物におけるシリコーンオイルと溶媒との比率は、シリコーンオイル１０質量部に対して溶媒０〜５質量部の範囲にすることができる。溶媒の比率を増加させると柔らかいシリコーンオイルゴムを作製することができ、逆に、溶媒の比率を減少させると硬いシリコーンオイルゴムを作製することができる。
【００４３】
樹脂体３は、シリコーン樹脂以外の樹脂で形成してもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）、ＡＳ樹脂（アクリロニトリルスチレン樹脂）、アクリル樹脂、などを用いることができる。あるいは、これらの樹脂とシリコーン樹脂とを併用してもよい。ただし、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。シリコーン樹脂を用いると、触覚センサＡの感度を向上させることができる。
【００４４】
樹脂体３の硬さは、特に限定されるものではないが、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３に準拠したタイプＡでの硬度が、２０〜８０の範囲内のものであってよい。樹脂体３の硬さは、デュロメータで測定することができる。なお、磁性ゴム体１の硬さは、１０〜９０の範囲内又は２０〜８０の範囲内にすることができる。
【００４５】
図１（ａ）に示すように、図１（ｄ）のような一対の電極２，２が接続された磁性ゴム体１を用い、この磁性ゴム体１を両面から樹脂体３，３で挟み込み接着剤などで接着して一体化することによって、磁性ゴム体１を樹脂体３で被覆した触覚センサＡを得ることができる。このとき、電極２，２は樹脂体３の外部に露出するように形成することが好ましい。あるいは、電極２，２を樹脂体３で被覆するとともに各電極２に導線（電気配線）を接続して、この導線を外部に露出させるようにしてもよい。図１（ｂ）及び（ｃ）は、磁性ゴム体１を上方又は斜め上方から見た図であり、樹脂体３が透明であるため、内部の様子が確認できるようになっている。なお、樹脂体３による被覆方法は上記に限られない。例えば、二つの半硬化状態の樹脂体３，３で磁性ゴム体１を挟みこんだ後に完全に硬化させたり、磁性ゴム体１を金型に入れた後、金型に樹脂を注入し硬化させて磁性ゴム体１と樹脂体３とを一体化させたりしてもよい。
【００４６】
電極２は、電気伝導性を有する金属板や金属片を用いることができる。金属材料としては、アルミニウム、銅、ニッケル、銀、金などであってよい。なお、導通性に問題がないようであれば、電極２は、導線（電気配線６）の先端により構成したり、導電性のテープにより構成したりしてもよい。
【００４７】
図１の形態では、磁性ゴム体１の同一表面に電極２，２が配設されたものを示しているが、電極２の接続位置は、これに限定されるものではない。電極２，２は、互いに接触しないように磁性ゴム体１に取り付けられればよい。
【００４８】
図２に、磁性ゴム体１と電極２，２の接続の一例を示す。磁性ゴム体１は矩形状のシート体を用い、電極２は矩形の平板状のものを用いている。磁性ゴム体１に一対の電極２，２を取り付けることにより、触覚センサＡの通電部分を形成することができる。
【００４９】
図２（ａ）及び（ｂ）は、磁性ゴム体１の同一表面に電極２，２を接続したものである。この形態では、磁性ゴム体１の対向する二辺（縦辺）のそれぞれを跨ぐようにして、縦方向の位置が異なる位置で電極２，２を配設し、さらに、この電極２，２の辺の一部が水平方向（磁性ゴム体１の表面と平行な方向）で対向するように配設している。このような形態は、磁性ゴム体１に垂直に力がかかるとき（接触して押圧力がかかるとき）に有効である。すなわち、電流は磁性ゴム体１の電極側の表面付近を流れるので、電極側に物体を接触させることにより、高感度で電流変化を検出することができる。また、電極側とは反対側の表面に物体を接触させるようにすれば、感度が落ちる可能性はあるものの、せん断力やずり力などの水平方向に物体が移動する力がかかる場合に電極２と物体とが接触することをより抑制できるので、電極２の破壊を抑制できる。
【００５０】
図２（ｃ）及び（ｄ）は、磁性ゴム体１の両面の各面（表裏）に電極２，２を接続したものである。そして、この形態では、磁性ゴム体１の対向する二辺（縦辺）のそれぞれを跨ぐようにして、縦方向の位置が異なる位置で電極２，２を配設している。また、この形態では、電極２，２を垂直方向（磁性ゴム体１の表面に垂直な方向）に投影した場合に、電極２，２の辺の一部が水平方向（磁性ゴム体１の表面と平行な方向）で対向するように配設している。このような形態では、磁性ゴム体１に平行に力がかかるとき（撫でるように力がかかるとき）に有効である。すなわち、電流は磁性ゴム体１を電極２の対向した一辺から他辺に厚み方向に流れるので、物体を接触させることにより、高感度で電流変化を検出することができる。また、電極２の一方を物体Ｂの接触面とは反対側に配設することができるので、電極２の破壊を抑制できる。
【００５１】
図２（ｅ）及び（ｆ）は、磁性ゴム体１の両面の各面（表裏）に電極２，２を接続したものである。ただし、この形態では、磁性ゴム体１の対向する二辺（縦辺）のそれぞれを跨ぐようにして、縦方向の同じ位置で電極２，２を配設しており、電極２，２が磁性ゴム体１を介してその両面で対向するように配設されている。この形態では、磁性ゴム体１に平行に力がかかるとき（撫でるように力がかかるとき）に有効である。すなわち、電流は磁性ゴム体１の厚み方向に流れており、物体を接触させることにより、高感度で電流変化を検出することができる。また、電極２の一方を物体Ｂの接触面とは反対側に配設することができるので、電極２の破壊を抑制できる。そして、電極２，２は磁性ゴム体１を挟んで対向しており、電極２，２の距離が短いため、電極２，２間を電流が流れやすくなり、わずかな電流変化を検出することができる。
【００５２】
図３に、触覚センサＡにより物体を測定する方法の一例を示す。触覚センサＡは、上記で説明したものを用いることができる。図３の形態では、図２（ｃ）及び（ｄ）の配設例で示される方法で、電極２，２が磁性ゴム体１に取り付けられたものを用いている。磁性ゴム体１はシート体（ゴムシート）として形成されている。磁性ゴム体１がシート状になることにより、感度が向上するとともに、薄型のセンサを形成することができる。また、樹脂体３もシート状になっており、触覚センサＡはシート状に形成されている。触覚センサＡがシート状になることにより、感度が向上するとともに、薄型のセンサを形成することができる。
【００５３】
図３では、一対の電極２の一方が第１の電極２ａで表され、他方が第２の電極２ｂとして表されている。第１の電極２ａと第２の電極２ｂとは、触覚センサＡに離れた位置で接触しており、互いには接していない。一対の電極２，２は、ともに平板状の電極として形成され、第１の電極２ａが磁性ゴム体１上面の一方の端部に、第２の電極２ｂが磁性ゴム体１下面の他方の端部に配設されている。本形態では、第１の電極２ａが陰極（負極）として、第２の電極２ｂが陽極（正極）として機能している。そして、電極２が取り付けられた磁性ゴム体１が樹脂体３によって被覆されて触覚センサＡが構成されている。
【００５４】
触覚センサＡの下方には、被検査物である物体Ｂが配置されている。そして、第１の電極２ａと第２の電極２ｂとの間に電圧を印加しておき、触覚センサＡと物体Ｂとが接触し又は接触状態が変化することにより、図３（ｂ）に示すように物体Ｂからの力が、樹脂体３を介して磁性ゴム体１の表面に与えられ、第１の電極２ａと第２の電極２ｂとの間における電流量が変化する。この電流量を検知して、物体Ｂを検出することができるのである。なお、図３（ｂ）では電流（電子）の流れを電流路Ｌとして表している。
【００５５】
触覚センサＡでは、電極２，２のそれぞれが導線などによって接続されていてよい。そして、この導線を通して電圧を印加することができる。印加する電圧は磁性ゴム体１の許容電圧以下にすることが好ましい。例えば、試作した磁性ゴム体１では３３Ｖまでの電圧の印加が可能であることが確認されているので、３３Ｖ以下にすることができる。より高い電圧をかけると微細な電流変化を検出可能であるが、少ない電圧でも電流変化の検出は可能である。したがって、印加電圧は、０Ｖより大きければよく、５Ｖ以下、１０Ｖ以下、２０Ｖ以下などの適宜の電圧であってよい。なお、この電圧は絶対値であり、図３の形態とは反対に第１の電極２ａを陽極とし第２の電極２ｂを陰極として電圧をかけてもよい。
【００５６】
触覚センサＡにおいては、物体Ｂを触覚センサＡの上方から接触させるようにしてもよい。この場合、触覚センサＡの上に載置される物体Ｂの接触を検出することができる。これにより、例えば、超軽量の物質や落下物などの検出が可能である。また、表面を垂直方向（縦方向）にして触覚センサＡを配設し、側方から物体Ｂを触覚センサＡの表面に接触させることもできる。
【００５７】
触覚センサＡにおける物体Ｂとの接触位置は、第１の電極２ａと第２の電極２ｂの間の位置であることが好ましい。第１の電極２ａと第２の電極２ｂとの間を流れる電流は、通常、できるだけ最短距離を通ろうとする。そのため、第１の電極２ａと第２の電極２ｂとの間が電流通過路となるものであり、この電流通過路において物体Ｂが接触することにより、電流変化を精度よく検出することができる。
【００５８】
ここで、上記の磁性ゴム体１を用いれば、ゴム表面上の任意の位置の電極間において電流が流れることを確認している。したがって、ある程度距離がある電極間であっても容易に電気が流れるので、せん断力やずり力などの水平方向の力を感知するために要する面積の広い表面を設けることが可能である。
【００５９】
物体Ｂとの接触にあたっては、物体Ｂが電極２に接触しないように、触覚センサＡと物体Ｂとを接触させるようにすることが好ましい。電極２が物体Ｂと接触すると、垂直力、せん断力、ずり力などがかけられたときに電極２が破壊されたり損傷を受けたりするおそれがある。そのため、ある程度の距離で離間された電極２，２間において、触覚センサＡ中を電流が流れるように設計することが好ましいものである。
【００６０】
触覚センサＡは、物体Ｂとの接触を検出することができる。第１の電極２ａと第２の電極２ｂとの間に電圧を印加しておき、物体Ｂを触覚センサＡに近づけて接触させると、物体Ｂから力が触覚センサＡに加わり、第１の電極２ａと第２の電極２ｂとの間における電流量が変化する。例えば、この電流量の変化は、ゴム磁性体１を電流が流れない状態から流れる状態として検知することができる。あるいは、電流量の変化は、流れる電流値の大きさの変化として検知することができる。この電流変化によって物体Ｂの接触の有無を検出することができるのである。そして、上記によって得た触覚センサＡでは、０．０１Ｎ程度の力をも検出することが可能であり、超高感度で物体Ｂの接触を検出できるものである。
【００６１】
また、触覚センサＡは、物体Ｂとの接触の際に加わる力（接触による応力、接触力）を検出することができる。上記のように触覚センサＡと物体Ｂとが接触すると電流が変化する。そして、接触の力が強くなるにしたがって、電流の変化量も大きくなる。そのため、電流の変化量から接触によりかけられる力の大きさや、接触による応力を検出することができるものである。
【００６２】
また、触覚センサＡは、物体の表面が、ザラザラ面（表面粗度が高い面）か、あるいは、ツルツル面（表面粗度が低い面）かを検出することができる。例えば、検査対象の物体Ｂとして、表面が、ザラザラ面（表面粗度が高い面）又はツルツル面（表面粗度が低い面）をもつ物体を用いる。あるいは、物体Ｂは、ザラザラ面とツルツル面との両方の表面を有する物体であってもよい。そして、物体Ｂを触覚センサＡに近づけると、物体Ｂはまず垂直方向で触覚センサＡと接触する。すると、物体Ｂから押圧力が触覚センサＡにかかり、触覚センサＡは、物体Ｂの表面の凹凸面に応じてその表面が変形し、さらにその変形が内部に伝わって磁性ゴム体１の表面が変形する。この磁性ゴム体１の表面の凹凸変形により、第１の電極２ａと第２の電極２ｂとの間の電流量が変化する。このとき、凹凸変形の度合いに応じて、電流量の変化の度合いが異なるものとなる。したがって、表面がザラザラかツルツルかといった物体Ｂの表面の粗さを検出することができる。さらに、物体Ｂと触覚センサＡとが接触した状態において、触覚センサＡと物体Ｂの一方又は両方を動かして、両者を滑らす方向に相対的に平行移動させる（触覚センサＡで物体Ｂを撫でる）と、物体Ｂから応力や反発力が触覚センサＡにかかる。そして、触覚センサＡの表面が物体Ｂの凹凸面に合わせて伸張及び収縮しようとする。このような、触覚センサＡの表面の凹凸変形によって磁性ゴム体１の表面も変形し、第１電極２ａと第２電極２ｂとの間に流れる電流量が変化する。このとき、物体Ｂの凹凸面の形状、すなわち表面粗さに応じて電流波形が変化するものであり、このため、物体Ｂの表面の粗さを検出することができるものである。
【００６３】
また、触覚センサＡは、物体表面の粗さの変化を検出することができる。上記のように物体Ｂと触覚センサＡとが接触した状態において、触覚センサＡと物体Ｂの一方又は両方を動かして、両者を滑らす方向に相対的に平行移動させると、物体Ｂから応力や反発力が触覚センサＡにかかる。そして、触覚センサＡの表面が物体Ｂの凹凸面に合わせて伸張及び収縮しようとし、その変形が内部に伝わって磁性ゴム体１が変形しようとする。このような、磁性ゴム体１の表面の凹凸変形によって第１電極２ａと第２電極２ｂとの間に流れる電流量が変化する。このとき、物体Ｂの凹凸面の形状に応じて電流波形が変化するものであり、このため、物体Ｂの表面の粗さの変化を検出することができるものである。
【００６４】
また、触覚センサＡは、物体の柔らかさ（硬度）を検出することができる。物体Ｂと触覚センサＡとが接触した状態において、触覚センサＡと物体Ｂの一方又は両方を動かして、両者を滑らす方向に相対的に平行移動させる（触覚センサＡで物体Ｂを撫でる）と、物体Ｂから応力や反発力が触覚センサＡにかかる。そして、触覚センサＡの表面が物体Ｂから加えられる力に応じて伸張及び収縮しようとし、その変形が磁性ゴム体１に伝わる。このとき、物体Ｂが硬いと触覚センサＡにかかる力は大きく、物体Ｂが柔らかいと触覚センサＡにかかる力は小さくなる。そして、この力の差に応じて、磁性ゴム体１の変形の度合いが異なるものとなり、第１電極２ａと第２電極２ｂとの間に流れる電流量が変化する。このとき、物体Ｂの柔らかさに応じて電流波形が変化するものであり、このため、物体Ｂの柔らかさを検出することができるものである。
【００６５】
図４（ａ）は、触覚センサＡの実施の形態の一例である。この触覚センサＡでは樹脂体３の表面に凹凸５が設けられている。
【００６６】
樹脂体３の表面は平坦な面であってもよいが、図４の形態のように、樹脂体３の表面には凹凸５が設けられていることがより好ましい。この凹凸５は物体Ｂと接触する表面に設けられることが好ましい。つまり、触覚センサＡは物体Ｂと接触する側の表面に凹凸５を有していることが好ましい。樹脂体３の表面に凹凸５が設けられていると、上記のような電流変化をより精度よく検出することができ、物体Ｂをさらに感度よく検出することが可能になる。特に、触覚センサＡに凹凸５が設けられていると、水平な方向の力（撫でる方向の力）を高感度で検出することができる。すなわち、水平な方向に物体Ｂを移動させようとした際に、表面の凹凸に物体Ｂの表面（ザラザラ面やツルツル面）が接触して触覚センサＡの形状を変化させる。そのため、微細な力の違いを電流変化として捕らえることができるので、水平な方向の力（せん断力、ずり力）を高感度で検出することができるものである。
【００６７】
樹脂体３の凹凸５は、外側に突出する凸部５ａと、内側に凹む凹部５ｂとによって構成されている。凹凸５としては、より高感度に検出するためには、凹部５ｂが溝状になった凹凸５、あるいは、凸部５ａが凸条（ライン状）になった凹凸５が好ましい。
【００６８】
また、樹脂体３の表面に設けられる凹凸５は指紋状の凹凸５が好ましい。人間の指紋形状には多種あるが、人間は指紋があることにより物体を感度よく検知することができる。そこで、触覚センサＡに指紋状の凹凸５を設けることにより、触覚感度を高めてザラザラ感、ツルツル感を感知できるものである。
【００６９】
図５は、樹脂体３に設けられる凹凸５のパターンの一例を示している。樹脂体３の凹凸５は、図５（ａ）のような同心円のパターン、図５（ｂ）のような複数の直線が平行に並列したパターン、及び、図５（ｃ）のような格子状のパターンのいずれかの凹凸パターンであることが好ましい。それにより、物体Ｂをさらに感度よく検知することができる。図５においては、凸部５ａの中心線で凹凸５の凹凸パターンが描画されている。
【００７０】
図５（ａ）は、直径の異なる複数の円が中心の位置を同じ位置にして配設された同心円のパターンの凹凸５を示している。円は正円であってよいが、楕円であってもよい。この形態では、凸部５ａ及び凹部５ｂは、いずれも同心円のパターンとなっている。同心円の凹凸パターンの場合、方向依存性が少なくなり、水平面におけるあらゆる方向の力を同程度の感度で捉えることがより可能である点で有利である。
【００７１】
図５（ｂ）は、複数の直線が平行に等間隔で並列したパターンの凹凸５を示している。この形態では、凸部５ａ及び凹部５ｂは、いずれも複数の直線（平行線）のパターンとなっている。平行線の凹凸パターンの場合、直線が延伸する方向と垂直な方向に物体がずれたときの力を感度よく検知することができる。
【００７２】
図５（ｃ）は、複数の直線が縦方向及び横方向の両方向に等間隔で平行に並列した格子状のパターンの凹凸５を示している。並列する複数の直線は、縦方向と横方向とで同じピッチで並んでいるが、縦方向と横方向とで異なるピッチで並んでいてもよい。この形態では、凸部５ａは格子状となり、凹部５ｂは矩形状となる。格子状の凹凸パターンの場合、物体がランダムに規則性なく水平方向にずれるように動いたときの力を感度よく検知できる可能性がある。
【００７３】
なお、樹脂体３の表面に設けられる凹凸５は上記のパターンでなくてもよい。例えば、六角格子状、渦巻状、ハニカム状、網目状などであってもよい。ただし、感度よく検知することができ、また作製を容易にするためには、規則性のある凹凸パターンが好ましく、特に、上記の凹凸パターンが好ましいものである。
【００７４】
図４（ｂ）は、樹脂体３に設けられた凹凸５の拡大図である。凸部５ａの幅Ｗ１は、例えば、０．１〜３ｍｍにすることができる。また、隣り合う凸部５ａ間の距離、すなわち凹部５ｂの幅Ｗ２は、０．１〜１０ｍｍ又は０．５〜５ｍｍの範囲にすることができる。凸部５ａの幅Ｗ１よりも凹部５ｂの幅Ｗ２の方が大きい方が好ましい。それにより、凸部５ａを狭い幅で突出させることができ、感度を高めることができる。凸部５ａが並ぶピッチは、０．５〜１０ｍｍ又は１〜５ｍｍの範囲にすることができる。
【００７５】
凸部５ａの高さＨは例えば０．１〜５ｍｍにすることができる。この範囲の凹凸高さであると感度を高めることができ、作製も容易である。凸部５ａの高さＨが高すぎる（凹部５ｂの深さが深すぎる）と、凸部５ａが押しつぶされた後、その凸部５ａが元に回復しようとする変化が大きくなるので、電流が不安定に増加したり減少したりするおそれがある。また、凸部５ａが高すぎると、接触後に撫でたときなどの電流変化を捉えることはできるが、電流変化を精度よく測定することが容易ではなくなるおそれがある。一方、凸部５ａの高さＨが低すぎると、物体の接触による変形が小さくなって感度が低下するおそれがある。したがって、撫でる場合の電流変化を感度よく捉えるためには、凸部５ａの高さは上記の範囲が好ましく、０．５〜２ｍｍ程度がより好ましい。例えば、凸部５ａの高さＨは、１．５ｍｍ程度にすることができる。
【００７６】
なお、磁性ゴム体１の表面に凹凸を形成してもよい。磁性ゴム体１の表面に凹凸を設けた場合、樹脂体３の変形を精度よく捉えることができ感度を向上できる可能性がある。凹凸の形状は、樹脂体３の表面の凹凸５と同様のパターンにすることができる。
【００７７】
図６及び図７により、触覚センサＡの製造の一例を説明する。図６は、磁性ゴム体１の製造の一例を示している。図７は、樹脂体３の製造の一例を示している。
【００７８】
磁性ゴム体１の製造にあっては、まず、磁性流体にＮｉと必要に応じＣｕとを分散させた磁気混合流体を作製する。次に、磁気混合流体を液状の弾性高分子材料と混合する。このとき、弾性高分子材料として風船用の天然ゴム材料を用いることができる。また、製造上、Ｎｉ（例えば、Ｎｉ粉）とＣｕ（例えば、Ｃｕ粉）とを磁性流体に十分になじませて均一な磁性混合流体を用意した後に、弾性高分子材料を添加することが好ましい。これにより、硬化前の磁性ゴム材料が混合物１ａとして調製される。
【００７９】
また、図６に示すように、非磁性のプレート９と永久磁石８を用い、対向させた一対のプレート９（９ａ，９ｂ）の両側の一方に永久磁石８ａのＮ極を配置し、他方に永久磁石８ｂのＳ極を配置して、一対の永久磁石８ａ，８ｂを対向させて配置する。プレート９は樹脂性の板材などを用いることができ、例えばアクリル板を用いることができる。プレート９の厚みは特に限定されるものではないが、例えば０．０１〜５ｍｍの範囲にすることができ、好ましくは０．１〜１ｍｍの範囲にすることができる。
【００８０】
そして、プレート９ａ，９ｂの間の隙間に上記によって得た混合物１ａを注入する。このとき、プレート９ａ，９ｂを対向させて配置し、このプレート９ａ，９ｂの隙間の周囲を非磁性体で構成されたスペーサ１１で囲んで、プレート９で混合物１ａを押圧することが好ましい。スペーサ１１を用いることにより、磁性ゴム体１をシート体などの所望の形状に整えることができる。そして、この状態で磁場を印加しながら、磁場の存在下で硬化させるようにすると、磁性ゴム体１を得ることができる。
【００８１】
ここで、対向する永久磁石８ａ，８ｂの間に、所定の厚さの非磁性のプレート９ａ，９ｂを介して磁気混合流体を挟んで磁場を印加しながら硬化させる理由は、導電性等を高めるために、磁力線方向にＮｉ、Ｃｕ、及び、磁性流体（ＭＦ）中のＦｅ３Ｏ４等の金属粒子からなる磁気クラスタを形成させるためである。
【００８２】
硬化工程においては、磁性混合流体とゴム材料との混合物１ａを厚みが１ｍｍ以下になるようにシート状に保持した状態で、ネオジム磁石などを用いて５〜５．８ガウス以上の磁場を印加することが前記したクラスタの形成密度を高める上で好ましい。なお、予備実験により、磁場強度が低下すると、クラスタの形成密度が低下し、クラスタの形成密度が低下すると、電気や熱の伝導性が低下する傾向があることが確認されている。したがって、厚みが１ｍｍ以上になる場合は、さらに強力な磁場を印加することが望ましい。前記した磁場条件を満足することで電気と熱の両方の伝導性の高く伸縮性及び弾力性のよい磁性ゴム体１を信頼性よく提供することができる。
【００８３】
混合物１ａの硬化は、一般の接着剤の硬化と同様に、室温下、大気中に開放して行ってもよいし、加熱して行ってもよい。なお、クラスタは硬化が始まる前に磁場の印加により形成されるので、通常、硬化はクラスタの形成後に始まるものであり、クラスタの組織は硬化条件に依存しないと考えられる。硬化として、硬化剤等を用いた化学的な硬化を採用してもよく、硬化剤を用いるとともに加熱するようにしてもよい。
【００８４】
磁性ゴム体１がシート体である場合、その厚みは、０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．３〜３ｍｍであることがより好ましい。
【００８５】
図７は、樹脂体３の製造の一例である。図７の製造方法では、表面が凹凸面となった樹脂体３を得ることができる。
【００８６】
樹脂体３の製造にあっては、まず、液状の樹脂組成物を調製する。シリコーンオイルゴムで樹脂体３を形成する場合には、シリコーンオイル、硬化剤、及び必要に応じ溶剤を混合してシリコーン組成物を調製する。そして、図７に示すように、表面に凹凸形状を有する型材１０を用い、この型材１０の上方をスペーサ１１で取り囲んで枠を形成し、この枠内に樹脂組成物を注入する。そして、プレート９と型材１０とで挟みこんで樹脂組成物を硬化させる。樹脂組成物の硬化は、一般の接着剤の硬化と同様に、室温下、大気中に開放して行ってもよいし、加熱して行ってもよい。樹脂組成物が硬化することにより、樹脂体３を得ることができる。なお、形成したい樹脂体３の凹凸５の形状に対応するように型材１０の表面に凹凸形状を設けることによって、成型の際に、適宜のパターンの凹凸５を樹脂体３に付与することができる。また、表面凹凸を有さない平坦な表面の型材１０を用いれば、凹凸５を有さない平坦な表面の樹脂体３を得ることができる。
【００８７】
樹脂体３がシート体である場合、その厚みは、０．０１〜５ｍｍであることが好ましく、０．０５〜３ｍｍであることがより好ましい。樹脂体３の厚みが厚すぎると感度が低下するおそれがある。なお、この厚みは凹凸５がある場合は、凹部５ｂの位置における厚みである。
【００８８】
なお、凹凸５を樹脂体３の表面に形成するには、金属ワイヤを適宜の形状にしたものを平坦な表面の型材１０に配設し、その状態で樹脂組成物をプレート９で挟むようにして形成してもよい。金属ワイヤを用いることにより、簡単に樹脂体３の表面に凹凸５を形成することができる。
【００８９】
そして、図１（ａ）で示すように、得られた磁性ゴム体１に電極２，２を取り付け、樹脂体３で挟みこむことにより、触覚センサＡを作製することができる。樹脂体３は接着剤によって貼り付けることができる。接着剤としては、シリコーン樹脂接着剤を用いることができる。このとき、樹脂体３で磁性ゴム体１を覆うようにすると、磁性ゴム体１を外部から隔離して封止することができ、ゴムを劣化しにくくすることができる。
【００９０】
図８は、触覚センサＡの実施の形態の一例を示している。図８（ａ）は分解斜視図、図８（ｂ）は断面図である。この触覚センサＡでは、磁性ゴム体１は、樹脂体３の内部において、樹脂性のラップフィルム４によって密封されている。磁性ゴム体１はラップフィルム４に全体がくるまれて密封されている。このようにラップフィルム４によって密封されることによって空気が内部に侵入して磁性ゴム体１に到達することを抑制することができるため、磁性ゴム体１が劣化するのをさらに抑制することができる。また、ラップフィルム４は厚みが薄いため、触覚センサＡの感度が低下しにくい。ラップフィルム４の厚みは、例えば、１〜１００μｍの厚みであってよく、好ましくは、５〜３０μｍ又は１０〜２０μｍの厚みにすることができる。
【００９１】
ラップフィルム４としては、食品用のラップフィルムや包装フィルムを用いることができる。ラップフィルム４の材質としては、ポリ塩化ビニリデン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド系合成繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、などの材質を単独で又は複合して用いることができる。
【００９２】
ラップフィルム４は、ポリ塩化ビニリデンにより形成されたフィルムであることが好ましい。ポリ塩化ビニリデンを用いることにより、簡単に磁性ゴム体１を密封して空気の侵入を抑制することができる。ポリ塩化ビニリデンのラップフィルムとしては、サランラップ（登録商標）、クレラップ（登録商標）などの市販のラップ材を用いることができる。
【００９３】
ラップフィルム４は単層（１枚）で用いてもよいし、複数枚重ねて複数層にして用いてもよい。ラップフィルム４を重ねることにより密封性を高めることができる。また、ラップフィルム４をゴム磁性体１に巻きつけるようにしてもよい。ラップフィルム４で巻き付けることにより密封性を高めることができる。
【００９４】
図８（ａ）に示すように、図６と同様の方法で得た磁性ゴム体１にラップフィルム４を重ね、さらに、図７と同様の方法によって得た樹脂体３を重ねて、これらを接着することにより、磁性ゴム体１がラップフィルム４に包まれた触覚センサＡを得ることができる。接着には接着剤を用いることができる。接着剤としては、シリコーン接着剤を用いることが好ましい。また、接着剤は、磁性ゴム体１とラップフィルム４との間、及び、ラップフィルム４と樹脂体３との間の一方又は両方に設けることができる。図８の形態では、電極２には電気配線６（導線）が取り付けられている。そして、電極２及び電気配線６を覆って導電性テープ７が磁性ゴム体１に貼り付けられるによって、電極２及び電気配線６が磁性ゴム体１に固着されている。導電性テープ７を用いることによって、簡単に電極２及び電気配線６を磁性ゴム体１に取り付けることができる。また、導電性テープ７によって通電性を高めることができ、電極２と電気配線６との接触不良を低減することができる。導電性テープ７は、両面テープであることが好ましい。それにより、ラップフィルム４を密着させて取り付けることができる。
【００９５】
本発明によれば、磁性ゴム体は、作製が容易なものであり、金属粉（Ｎｉ、Ｃｕ）と磁性流体とゴム成分との複合により、超高感度で垂直力とせん断力とが同時に検出できるものである。すなわち、磁性ゴム体の材料を得るにあたり、１〜２００μｍの大きさからなる銅やニッケルなどの金属粉や粒径５〜５０ｎｍのマグネタイトＦｅ３Ｏ４からなる強磁性粒子を水に分散させた磁性流体をゴム成分に混合したゴム（ＭＣＦ触覚ゴムとも呼ぶ）とすることにより、高感度の触覚センサを得ることができる。特に、風船用の天然ゴム材料を用いた場合は、０．０１Ｎ程度の重量で（換言すると１ｇの質量を置いた時に）反応してゴム中を電流が流れる超高感度の触覚センサを得ることができる。また、上記のように磁場をかけて作製することができるので、磁性ゴム体の作製は容易である。そしてＭＣＦ触覚ゴムは伸縮性と弾力性に富んでおり、超高感度に検出ができる触覚センサを提供できる。
【００９６】
また、触覚センサは、ＭＣＦ触覚ゴムの表面に対して垂直に押した時の力（垂直応力）と面に対して平行に擦った時の力（せん断応力、または、ずり応力）の両方の方向からの力に対して同時に反応してゴム中を電流が流れるものである。
【００９７】
また、触覚センサの表面（樹脂体の表面）に凹凸、特に指紋状の凹凸が設けられた場合には、触覚センサで物体を撫でた時（ずり応力が働いた時）のゴム中を流れる電流の変化が大きく、凹凸物体面、布、人間の皮膚、果物の表面など多種に渉る物体表面の粗さを測定することができるものである。また、指紋状の凹凸があると、触覚センサで撫でた時（ずり応力が働いた時）に、物体の柔らかさまで測定することができるものである。
【００９８】
また、磁性ゴム体がシリコーン被膜などの樹脂体に被覆されていることにより、劣化を防ぐことができるものである。さらに、磁性ゴム体が、ポリ塩化ビニリデンなどのラップフィルムに覆われていると、劣化を高く抑制することができるものである。
【００９９】
ところで、従来における触覚センサでは、ひずみゲージやピエゾ素子、ＭＥＭＳを利用したものが殆どであり、金属粉とゴムの混合タイプは、市販されている感圧導電性ゴム以外にはないのが現状である。これらのものは、弾力性や伸縮性に欠け、また、構造が複雑になるため製作が容易でなく実用的には高コストとなる。また、０．０１Ｎ程度の重量で（換言すると１ｇの質量を置いた時に）反応してゴム中を電流が流れる超高感度のものはない。市販の感圧導電性ゴムの場合、通常の方法では１０Ｎオーダといった大きな垂直力で電気が流れはじめるものしか形成できない。しかも、市販の感圧導電性ゴムは、弾力性に乏しい。ロボットの世界では、０．０１Ｎの超高感度が求められているが、市販の感圧導電性ゴムではせいぜい０．１Ｎが限界である。また、感圧導電性ゴムの表面に対して垂直に押した時の力（垂直応力）と面に対して平行に擦った時の力（せん断応力、または、ずり応力）の両方の方向からの力に対して同時に反応してゴム中を電流が流れる触覚センサはない。人間の皮膚感覚は２つの力を感知できるようになっているが、従来の触覚センサはそうでなく、どちらか一方のみを感知するものであり、２つ力を感知できるようにする（例えばセンサを複数にする）と構造が複雑になり、高コストとなる。また、人間の皮膚感覚と同じく、物体表面のザラザラ感、ツルツル感が感知できるような触覚センサは従来にはない。従来の表面粗さ計では測定試料片を切り出してこなければならず、航空機など大型機械の表面加工は職人の手触りに頼っているので、これに替わるハンディな表面粗さ測定器が求められている。また、従来、物体の柔らかさを測定できるものはなく、触診などの医療、女性の肌触りの検査などの場合には重要なものとなる。
【０１００】
それに対し、本発明では、上記の磁性ゴム体を用いて触覚センサを形成することにより、これら従来の問題を解決することができるものである。特に、磁性ゴム体として、風船用のゴム材料を利用した場合、弾力性や伸縮性に富み、また、金属粉をゴムに混合するので作製が容易であり、低コストで得ることができる。また、水溶性の風船用のゴム材料と水ベース磁性流体を使用することにより、０．０１Ｎ程度の重量で（換言すると１ｇの質量を置いた時に）反応してゴム中を電流が流れる超高感度のものが得られる。また、磁性ゴム体は超高感度であるため、表面に対して垂直に押した時の力（垂直応力）と面に対して平行に擦った時の力（せん断応力、または、ずり応力）の両方の方向からの力に対して同時に反応してゴム中を流れる電流変化を検出することができる。また、磁性ゴム体を被覆する樹脂体の表面に対してさらに指紋形状の凹凸を設けた場合には、特にせん断応力によるゴム中を流れる電流の変化を大きく捕えることができるため、多種にわたる物体表面の粗さを測定することができる。さらに、風船用のゴム材料を利用した場合には、風船のように膨らむことが可能であり、伸縮性と弾力性とを非常に大きくすることができ、超高感度で検出することができるものである。
【０１０１】
このように触覚センサによれば超高感度で物体を検出することができる。そのため、触覚センサの好ましい応用例としては、樹脂体表面を検出部に用いた感圧センサや、樹脂体表面を接点に用いた感圧スイッチなどを挙げることができる。この場合、電気は、磁性ゴム体の厚み方向にすばやく流れるので、膜厚方向に電気を感知する設計とすることが好ましい。また、更なる応用も可能である、例えば、ロボットに触覚センサを搭載できる。また、機械加工、航空機や自動車の業界などにおける研磨面の検査、服飾衣料業界における服の肌触り検査、乳がんチェッカーなどの触診などの医療検査、化粧品業界における女性の肌触りの検査、食品検査、バイオ関係における生物の肌触り検査など広範囲に渉って応用可能である。
【実施例】
【０１０２】
（磁性ゴム例１）
ニッケル粉（平均長３〜７μｍ、細長形状、山石金属（株）製「１２３」）４０ｇと、銅粉（平均長８〜１０μｍ、細長形状、山石金属（株）製「ＭＦ−Ｄ２」）２０ｇと、磁性流体〔ＭＦ〕（水ベース、Ｆｅ３Ｏ４粒子含有、３５ｗｔ％、タイホー工業（株）製「Ｗ−３５」）１５ｇとからなるＭＣＦを風船用の天然ゴム材料（（有）ハイラテック製「ＮＲ−ＬＡＴＥＸ」）８０ｇに加えて混合した。この混合物を、図６に示すような装置に充填し、対向する永久磁石の間に非磁性板を介して挟んで磁場下で硬化させた。これにより、磁性ゴム例１の磁性ゴム体（１９ｍｍ×２４ｍｍ×１ｍｍ）を作製した。
【０１０３】
（磁性ゴム例２）
ニッケル粉（平均長３〜７μｍ、細長形状、山石金属（株）製「１２３」）２ｇと、銅粉（平均長８〜１０μｍ、細長形状、山石金属（株）製「ＭＦ−Ｄ２」）２ｇ、磁性流体〔ＭＦ〕（ＭＳＧＳ６０、ケロシンベース、Ｆｅ３Ｏ４粒子含有、５０ｗｔ％、フェロテック（株）製）４ｇからなるＭＣＦ、及び、炭素粉からなる導電性ペースト（Ａ剤とＢ剤の２液からなる、藤倉化成（株）製「ＳＨ−３Ａ」）３ｇをシリコーンオイルゴム（ＳＨ９５５０、トーレダウコーニングシリコーン（株）製）１０ｇに加えて混合した。この混合物を、図６に示すような装置に充填し、対向する永久磁石の間に非磁性板を介して挟んで磁場下で硬化させた。これにより、磁性ゴム例２の磁性ゴム体（１１ｍｍ×１６ｍｍ×０．５ｍｍ）を作製した。
【０１０４】
（感圧ゴム例１〜３）
感圧ゴム例１〜３として、下記の感圧導電性ゴムを使用した。仕様は次の通りである。
感圧ゴム例１：横浜ゴム（株）製の感圧導電性ゴムサンプル（炭素粉混合、厚み１ｍｍ）。
感圧ゴム例２：ＰＣＲテクニカル（株）製「ＣＳＡ／ＰＫ」（厚み１ｍｍ）。
感圧ゴム例３：ＰＣＲテクニカル（株）製「ＣＳＡ」（厚み１ｍｍ）。
【０１０５】
（試験例１）
磁性ゴム例１、２及び感圧ゴム例１〜３のゴムに二つの電極を離間して接続した。このゴムに垂直力を徐々に印加した。最初に電気が流れたときの垂直力（感圧しはじめる接触力）、及び、そのときの電気抵抗を表１に示す。
【０１０６】
表１に示すように、磁性ゴム例１のゴムは、垂直力０．０１４９Ｎを印加した時に電流が流れ、そのときの電気抵抗は３４９１Ωであり、他のゴムに比べて高感度である。
【０１０７】
【表１】
2013232293.tif 000003
表２に、磁性ゴム例１のゴムにおける電流が流れ始めた時の感知能力を示す。
【０１０８】
【表２】
2013232293.tif 000004
図９に、磁性ゴム例１及び２について、垂直力を印加したときの電流量の変化についてのグラフを示す。グラフでは、磁性ゴム例１のゴムが高感度であることが示されている。
【０１０９】
図１０は、磁性ゴム例１のゴムを指（Ｆ）で伸ばしたときの写真である。このゴム（磁性ゴム体１）は素材が風船用の天然ゴムなので、伸張性と弾力性に富んでいる。すなわち、磁性ゴム例２のようなシリコーンオイルゴム型のものよりも弾力性があり、風船のように柔らかく、よく膨らむ。このような性質が感度の向上に寄与しているものと考えられる。
【０１１０】
このように、磁性ゴム例１のゴム（磁性ゴム体）は、垂直力が非常に小さいときは電気抵抗が大きく、わずかな垂直力の増加で電気抵抗が小さくなる。ここまでの超高感度のゴムは従来、存在しない。このため、スイッチングとしてセンサに活用できるものである。
【０１１１】
ここで、シリコーンオイルゴムより風船用の天然ゴムを適用した方が、より小さな垂直力で電流が流れる理由は、シリコーンオイルゴムはケロシンとなじみが良いのに対し、風船天然ゴムは水となじみが良く、ゴム内においてケロシンよりも水を使用した方が電流が流れやすい構造となるからであると考えられる。
【０１１２】
よって、磁性ゴム例１のゴム磁性体に電極を取り付け、樹脂体で被覆することにより、超高感度の触覚センサを得ることができるものである。
【０１１３】
（触覚センサの実験装置）
図１１は、触覚センサにせん断力や垂直力がかかった場合に磁性ゴム体中を流れる電流の変化を測定する実験装置である。
【０１１４】
図１１の実験装置においては、触覚センサＡの各電極２は電気配線６を介して電極２，２間に電圧を印加する電圧印加機構１５に接続されている。また、電気配線６は、電流計などの電流量測定機構（図示省略）にも接続されている。この実験装置では、触覚センサＡにおける物体Ｂの接触面とは反対側の面には、触覚センサＡを面状に支持する支持体１４が配置され、物体Ｂと接触した際に、触覚センサＡが折れ曲がったりすることを抑制している。また、この支持体１４は、アクチュエータ１３と接続され、触覚センサＡの表面に平行な方向に稼動するようになっている。そして、アクチュエータ１３と支持体１４との間には平行に移動するときにかかる応力を測定するロードセル１２が設けられている。一方、物体Ｂは、載置台２１に載置される。この載置台２１はアクチュエータなどの昇降機構２０によって上方又は下方に移動するものである。また、載置台２１における物体Ｂの下方には、垂直方向に力がかけられたときの応力を測定するロードセル２２が設けられている。
【０１１５】
以上のような実験装置を用いれば、負荷がかけられたときの力と電流変化との関係を測定することができる。
【０１１６】
（試験例２）
図１１の実験装置を用い、触覚センサＡの代わりに樹脂体３によって被覆されていないゴム体を取り付けて、ゴム体自体の感度を調査した。ここで、電極間距離は１２ｍｍとした。そして、電極間に電圧３３Ｖを印加し、電流を測定した。
【０１１７】
図１２は、この試験に用いた被検査物体（物体Ｂ）を示している。被検査物体（物体Ｂ）としては、シート状のものを２種用い、具体的には、ツルツル面を構成する物体Ｂ１として表面が平滑なアクリル板を用い、ザラザラ面を構成する物体Ｂ２として表面が凹凸面となった紙やすりを用いた。そして、アクリル板（物体Ｂ１）の表面の一部に紙やすり（物体Ｂ２）を固定して配置し、アクリル板から紙やすりにかけて磁性ゴム体でこれらの表面を撫でるようにした。
【０１１８】
試験においては、まず、昇降機構２０により被検査物体を上方に垂直移動させ、被検査物体を磁性ゴム体１に近づけて、磁性ゴム体１と被検査物体（物体Ｂ）とを接触させた。そのときにかかる垂直力をロードセル２２で測定した。また、被検査物体と接触した磁性ゴム体１を、アクチュエータ１３により平行移動させて被検査物体上を掃引速度１．７ｍｍ／ｓで掃引した。そのときにかかる平行応力（せん断力）をロードセル１２で測定した。また、掃引される物体の移動距離をレーザ変位計で測定した。なお、被検査物体が電極２に当たらないように、被検査物体を磁性ゴム体１の両電極間の表面に当てて掃引した。
【０１１９】
試験に用いたアクリル板は、表面の粗さがＲａ＝０．１９μｍ、Ｒｙ＝７．１μｍ、Ｒｑ＝０．３７μｍの鏡面仕上げ面のツルツル面となっている。また、紙やすりは、表面の粗さが粗いザラザラ面となっている。このザラザラ面としては、表３に示す表面粗さの異なる紙やすりを使用した。なお、表面粗さの測定には、表面粗さ計（ミツトヨ（株）製「ＳＪ−４０１」）を使用した。
【０１２０】
【表３】
2013232293.tif 000005
そして、ツルツル面（アクリル板）からザラザラ面（紙やすり）にかけて連続的に撫でて試験を行った。磁性ゴム体は、測定開示直後はアクリル板の表面を移動し、途中から紙やすりの表面を移動することになる。
【０１２１】
図１３は、磁性ゴム例１により得た磁性ゴム体が平滑面から凹凸面のある物体の表面を連続的に撫でた時における、ゴム中を流れる電流（Electric current）の変化を示している。横軸は、掃引時間を示している。このグラフにおいては、磁性ゴム体が被検査物体と接触して垂直力がかけられた状態で、掃引を開始した時点（アクチュエータによって平行移動を開始した時点）を測定開始時（０［ｓ］）としている。
【０１２２】
図１３では、それぞれの粗さの場合の電流波形のグラフが示されている。このグラフにおいて、ＢＣの時点が、ツルツル面とザラザラ面の境界である。すなわち、グラフ中のＢＣ点は、紙やすりの表面を撫で始める開始時点（アクリル板から紙やすりに替わる時点）である。なお、種々のザラザラ面に対する測定毎に磁性ゴム体を取り付け直しているので、掃引を開始する前の電流値が実験ごとに若干異なってくる。したがって、ツルツル面とザラザラ面とでの電流変化の違いをより明確に見るために、グラフにおいては縦軸の電流について、磁性ゴム体により掃引を開始する前の電流値を０に補正して整理している。
【０１２３】
図１３のグラフより、ツルツル面からザラザラ面に移ることにより電流が変化していることが分かる。すなわち、紙やすりのザラザラ面を撫で始めると、電流が一度小さくなるが、そのうち、電流が徐々に大きくなる傾向が見られる。これは、ザラザラな物体表面に入ると、ザラザラな面の凹凸にゴム表面が引っ掛かるためであると考えられる。
【０１２４】
次に、市販の感圧導電性ゴムについて同様の試験を行い、市販の感圧導電性ゴムを用いた場合と、風船用の天然ゴムを用いた磁性ゴム体（ＭＣＦゴム）の場合とについて、比較を行った。
【０１２５】
図１４に、市販の感圧導電性ゴム（感圧ゴム例４）が凹凸面のある物体の表面を撫でたときのゴム中を流れる電流の変化を示す。なお、ツルツル面は、上記同様、表面の粗さがＲａ＝０．１９μｍ、Ｒｙ＝７．１μｍ、Ｒｑ＝０．３７μｍのアクリル板表面である。ザラザラ面としては、表３に示す６種類の紙やすりを用いた。また、図１１に示す実験装置を使用した。感圧ゴム例４の感圧導電性ゴムは横浜ゴム（株）製の感圧導電性ゴムサンプル（炭素粉混合、厚み１ｍｍ）である。
【０１２６】
この感圧導電性ゴムは、図１４のグラフに示すように、磁性ゴム例１による磁性ゴム体と比較して、ツルツルな面からザラザラな面を撫でるときの電流波形の変化が確認される場合があるものの、その差は小さい。また、ザラザラな物体表面の表面粗さの大きさによる電流波形の違いも小さい。したがって、磁性ゴム体は、市販の感圧導電性ゴムよりもツルツル面とザラザラ面の相違を判別していることが確認された。
【０１２７】
（実施例１）
磁性ゴム例１の磁性ゴム体を用い、これを樹脂体であるシリコーンゴムにより被覆して触覚センサを作製した。樹脂体による被覆方法は、図１に示すような方法により行った。具体的手順を以下に示す。
【０１２８】
まず、シリコーンオイル（ＫＥ−１３００Ｔ、信越化学工業（株）製）６０ｇにシンナー１０ｇ、硬化剤６ｇを混合して硬化させ、樹脂体３としてシリコーンオイルゴムを二つ作製した。樹脂体３は、厚み０．０９〜１．２５ｍｍ程度のものである。この一対のシリコーンオイルゴムで、磁性ゴム例１の磁性ゴム体を挟み込んで被覆した。このとき、磁性ゴム体の表面に電極２，２として厚さ０．０４〜０．０７ｍｍの薄い電極板を取り付け、電極板の端部が樹脂体３からはみ出して外部に露出するようにした。これにより、ＭＣＦゴムが樹脂体で被覆されて空気から遮断された触覚センサが得られた。
【０１２９】
図１５に、実施例１により得た触覚センサＡの写真を示す。この触覚センサＡは、せん断力やずり応力などを検知するセンサとして利用することができるものである。
【０１３０】
（実施例２）
磁性ゴム例１の磁性ゴム体を用い、これを凹凸を有するシリコーンゴムにより被覆して表面凹凸付きの触覚センサを作製した。樹脂体による被覆方法は、図１に示す方法により行った。具体的手順を以下に示す。
【０１３１】
まず、シリコーンオイル（ＫＥ−１３００Ｔ、信越化学工業（株）製）６０ｇにシンナー１０ｇ、硬化剤６ｇを混合して硬化させ、樹脂体３としてシリコーンオイルゴムを二つ作製した。このとき、一方のシリコーンオイルゴムには型材を用いて、凸部（山）の高さが１．５ｍｍ、凸部（山）の幅０．８ｍｍ、凸部間の間隔が１．２ｍｍの同心円状の指紋形状をシリコーンオイルゴムの表面に設けた。これにより、凹凸５を有する樹脂体３を得た。樹脂体３の厚みは、凹部の位置で０．０９ｍｍ程度であり、凸部の位置で１．２５ｍｍ程度である。この二つのシリコーンオイルゴムで、磁性ゴム例１の磁性ゴム体を挟み込んで被覆した。このとき、磁性ゴム体の表面に電極２，２として厚さ０．０４〜０．０７ｍｍの薄い電極板を取り付けるとともに、この電極板に線径φ０．０６ｍｍの電気配線６（導線）を樹脂体３から外部に飛び出すように取り付けた。これにより、ＭＣＦゴムが樹脂体で被覆されて空気から遮断された表面凹凸付き触覚センサが得られた。
【０１３２】
図１６に、実施例２により得た表面凹凸付き触覚センサの写真を示す。この触覚センサＡは、せん断力やずり応力などを検知するセンサとして利用することができるものである。
【０１３３】
（実施例Ａ１〜Ａ４及びＢ１〜Ｂ４）
磁性ゴム体として次のものを作製した。まず、ニッケル粉（平均長３〜７μｍ、細長形状、山石金属（株）製「１２３」）４０ｇと、銅粉（平均長８〜１０μｍ、細長形状、山石金属（株）製「ＭＦ−Ｄ２」）６０ｇと、磁性流体〔ＭＦ〕（水ベース、Ｆｅ３Ｏ４粒子含有、３５ｗｔ％、タイホー工業（株）製「Ｗ−３５」）１４ｇとからなるＭＣＦを風船用の天然ゴム材料（（有）ハイラテック製「ＮＲ−ＬＡＴＥＸ」）８０ｇに加えて混合した。この混合物を、図６に示すような装置に充填し、対向する永久磁石の間に非磁性板を介して挟んで磁場下で硬化させた。これにより、磁性ゴム例１の磁性ゴム体（１９ｍｍ×２４ｍｍ×０．５ｍｍ）を作製した。
【０１３４】
また、図７に示す装置により、凹凸（指紋）を有するシリコーンオイルゴム、及び、凹凸を有さない表面の平坦なシリコーンオイルゴムを作製した。ここで、各実施例においては、表４に示すように、シリコーンオイルゴムの硬さと、凹凸のパターンとを変化させたものを作製した。実施例Ａ１〜Ａ４に用いた硬さの硬いシリコーンオイルゴムは、シンナーで希釈せずにシリコーンオイルを硬化させて作製したものである。すなわち、シリコーンオイル（ＫＥ−１３００Ｔ、信越化学工業（株）製）６０ｇに硬化剤６ｇを混合して硬化させることにより、樹脂体３として硬いシリコーンオイルゴムを作製した。また、実施例Ｂ１〜Ｂ４に用いた硬さの柔らかいシリコーンオイルゴムは、実施例１、２と同様の組成のシリコーン樹脂組成物を用いて作製したものである。すなわち、シリコーンオイル（ＫＥ−１３００Ｔ、信越化学工業（株）製）６０ｇにシンナー１０ｇ、硬化剤６ｇを混合して硬化させることにより、樹脂体３として柔らかいシリコーンオイルゴムを作製した。各シリコーンオイルゴムの厚みは、０．０９ｍｍにした。この厚みは、表面に凹凸を有する場合、凸部を除いてシートとして面状に広がった部分の厚み、すなわち、凹部の位置における厚みである。
【０１３５】
凹凸の形成は、シリコーンオイルゴムの硬化時に型材を用いて行った。凸部（山）の高さは１．５ｍｍ、凸部（山）の幅（Ｗ１）は０．８ｍｍ、凸部間の間隔（凹部の幅Ｗ２）は１．２ｍｍとした。
【０１３６】
【表４】
2013232293.tif 000006
（試験例３）
図１１の実験装置を用い、触覚センサＡを取り付けて、粗さの異なる物体の表面を掃引し、実施例Ａ１〜Ａ４及びＢ１〜Ｂ４の触覚センサＡの感度を試験した。ここで、電極間距離は１２ｍｍとした。そして、電極間に電圧３３Ｖを印加し、電流を測定した。物体としてはザラザラ面を有する複数種類の紙やすりを使用した。なお、表面粗さの測定には、表面粗さ計（ミツトヨ（株）製「ＳＪ−４０１」）を使用した。
【０１３７】
ツルツルな面やザラザラな面は、表面粗さの指標であるＲａ、Ｒｙ、Ｒｑ等の物理量として表わすことができる。また、触覚センサの試験では、ツルツル感やザラザラ感は、Ｒａ、Ｒｙ、Ｒｑ等の表面粗さの指標に対応した、ゴム中を流れる電流変化によって表されるものと推測される。したがって、この試験では、撫でられる物体（被検査物体）の表面の凹凸の指標としてＲａ、Ｒｙ、Ｒｑを用い、電流変化との関係を調べた。
【０１３８】
試験においては、まず、昇降機構２０により被検査物体を上方に垂直移動させ、被検査物体を触覚センサに近づけて、触覚センサと被検査物体（物体Ｂ）とを接触させた。そのときにかかる垂直力をロードセル２２で測定した。また、被検査物体と接触した磁性ゴム体１を、アクチュエータ１３により平行移動させて被検査物体上を掃引速度１．７ｍｍ／ｓで掃引した。そのときにかかる平行応力（せん断力）をロードセル１２で測定した。また、掃引される物体の移動距離をレーザ変位計で測定した。なお、被検査物体が電極２や電気配線６に当たらないように被検査物体を触覚センサに当てて掃引した。
【０１３９】
触覚センサにおいては、物体表面の表面粗さが小さくなるほど、電流波形の変化が小さくなり、撫でられる物体表面の表面粗さと電流波形には一定の法則があることが予想される。
【０１４０】
図１７、図１８、図１９は、表面粗さの指標であるＲａ、Ｒｙ、Ｒｑについて、それぞれの電流量をＲａ，Ｅ、Ｒｙ，Ｅ、Ｒｑ，Ｅとして示したグラフである。図１７はＲａのグラフ、図１８はＲｙのグラフ、図１９はＲｑのグラフを示す。
【０１４１】
図１７〜図１９のグラフより、Ｒａ、Ｒｙ、Ｒｑと、Ｒａ，Ｅ、Ｒｙ，Ｅ、Ｒｑ，Ｅとにはそれぞれ相関関係があり、粗さが粗くなるほど電流波形の変化が大きくなる傾向があることが確認された。そして、粗さを検出する感度について、次の事項が確認された。
【０１４２】
＜凹凸による感度のまとめ＞
・凹凸パターンが平行線の場合、表面粗さの大小に関わらず、シリコーンオイルゴムが硬い方（実施例Ａ２）が柔らかい方（実施例Ｂ２）よりも感度が良くなる。
・凹凸パターンが同心円の場合、表面粗さの大小に関わらず、シリコーンオイルゴムが柔らかい方（実施例Ｂ３）が硬い方（実施例Ａ３）よりも感度が良くなる。
・シリコーンオイルゴムが硬い場合、表面粗さの大小に関わらず、凹凸パターンは平行線の方（実施例Ａ２）が格子状の方（実施例Ａ４）のよりも感度が良い。
・シリコーンオイルゴムが柔らかい場合、表面粗さが小さいときを除き、凹凸パターンは平行線の方（実施例Ｂ２）が格子状の方（実施例Ｂ４）よりも感度が良い。また、格子状の方（実施例Ｂ４）では、表面粗さが小さいときに、シリコーンオイルゴムが柔らかいと過大評価してしまう。
・凹凸なしの場合（実施例Ａ１、Ｂ１）、シリコーンオイルゴムが硬いか柔らかいかに関わらず、表面粗さが小さいときを除き、凹凸ありよりも感度が小さい。また、凹凸なしの場合（実施例Ａ１、Ｂ１）、表面粗さが小さいときには、シリコーンオイルゴムが柔らかいと過大評価してしまう。
【０１４３】
さらに検出する感度が好適な条件を選択するため、次の作業を行った。まず、表面粗さと電流量の関係は線形の方（比例関係）が良いとすると、シリコーンオイルゴムが硬く凹凸パターンが平行線のもの（実施例Ａ２）はこの条件から外れているので除外した。また、シリコーンオイルゴムが硬く凹凸パターンが同心円のもの（実施例Ａ２）は感度が小さいので除外した。
【０１４４】
図２０、図２１及び図２２は、以上の結果に基づき、図１７〜図１９から好適な条件のものを選択して示したグラフである。図２０はＲａのグラフ、図２１はＲｙのグラフ、図２２はＲｑのグラフを示す。比較のため凹凸なし（実施例Ａ１、Ｂ１）は残している。実施例Ａ４（硬い；格子状）、実施例Ｂ３（柔らかい；同心円）、実施例Ｂ２（柔らかい；平行）が、実施例Ａ１又は実施例Ｂ１の凹凸なしの場合よりも、この順番で、感度がよく、グラフも線形（比例関係）に近くなっている。結論として、実施例Ａ４（硬い；格子状）、実施例Ｂ３（柔らかい；同心円）、実施例Ｂ２（柔らかい；平行線）において、触覚センサとしての感度に優れ、工学的利用価値が高いことが確認された。
【０１４５】
（実施例３）
磁性ゴム例１の磁性ゴム体を用い、これをポリ塩化ビニリデンのラップフィルムで包んで密封し、さらに凹凸を有するシリコーンゴムにより被覆して磁性ゴム体がラップフィルムで密封された触覚センサを作製した。ラップフィルム及び樹脂体による被覆方法は、図８に示す方法により行った。具体的手順を以下に示す。
【０１４６】
まず、シリコーンオイル（ＫＥ−１３００Ｔ、信越化学工業（株）製）６０ｇにシンナー１０ｇ、硬化剤６ｇを混合して硬化させ、樹脂体３としてシリコーンオイルゴムを二つ作製した。このとき、一方のシリコーンオイルゴムには型材を用いて、凸部（山）の高さが１．５ｍｍ、凸部（山）の幅０．８ｍｍ、凸部間の間隔が１．２ｍｍの同心円状の指紋形状をシリコーンオイルゴムの表面に設けた。これにより、凹凸５を有する樹脂体３を得た。樹脂体３の厚みは、凹部の位置で０．０９ｍｍ程度であり、凸部の位置で１．２５ｍｍ程度である。
【０１４７】
また、磁性ゴム例１の磁性ゴム体の表面に、電極２，２として厚さ０．０４〜０．０７ｍｍのアルミ製の薄い電極板を取り付けるとともに、この電極板に線径φ０．０６ｍｍの電気配線６（導線）を導電性の両面テープ（３Ｍ株式会社製）で取り付けた。
【０１４８】
そして、電極が取り付けられた磁性ゴム体の両面に、シリコーン接着剤（東レ・ダウコーニング株式会社製、シリコーンＲＴＶ）を塗布し、さらに、ポリ塩化ビニリデンのラップフィルム（サランラップ（登録商標）又はクレラップ（登録商標））を重ねて接着した。次に、ラップフィルムで密封された磁性ゴム体の両面に、シリコーン接着剤（東レ・ダウコーニング株式会社製、シリコーンＲＴＶ）を塗布し、さらに、上記によって作製したシリコーンオイルゴムを重ねて接着した。これにより、ゴム磁性体がラップフィルムで密封され空気や湿気の遮断性の高い触覚センサＡを得た。
【０１４９】
実施例３の触覚センサＡの電気伝導性（抵抗）を調べたところ、作製直後０．０２〜０．１４Ω、作製から１日後０．０５〜１０Ω、作製から６日後０．０９〜８０Ωとなった。ポリ塩化ビニリデンのラップフィルムを使用しないこと以外は同様にして作製した触覚センサＡの電気伝導性（抵抗）は、作製直後０．０２〜０．１４Ω、作製から１日後１〜１００ｋΩ、作製から６日後１ＭΩ以上（通電せず）となっており、ラップフィルムに密封することにより、劣化を抑制することが確認された。
【０１５０】
上記のような触覚センサには、色々な発展性が期待される。例えば、表面粗さ計では計測が困難な物体（衣服や動植物の皮膚など）の粗さ測定や、大型物体の製作や点検時における一部の表面計測（例えば、大規模なタービンブレードにおける面を傷を付けることなく計測するなど）など、従来、表面粗さ計測が困難な場合における測定が挙げられる。
【０１５１】
また、ザラザラ面だけでなく、アクリル板のような鏡面仕上げ面のツルツル面まで、触覚センサにより粗さ計測が可能である。また、物体表面を撫でた時のツルツル感やザラザラ感は、この電流波形の表面粗さの指標と同じく定義されるＲａ，Ｅ、Ｒｙ，Ｅ、Ｒｑ，Ｅにより物理量として表現することができ、ツルツル度やザラザラ度を数値化することが可能である。
【符号の説明】
【０１５２】
Ａ      触覚センサ
Ｂ      物体
１      磁性ゴム体
２      電極
３      樹脂体
４      ラップフィルム
５      凹凸
５ａ    凸部
５ｂ    凹部
６      電気配線
７      導電性テープ
８      永久磁石
９      プレート
１０    型材
１１    スペーサ
【図１】
2013232293.tif 000007
【図２】
2013232293.tif 000008
【図３】
2013232293.tif 000009
【図４】
2013232293.tif 000010
【図５】
2013232293.tif 000011
【図６】
2013232293.tif 000012
【図７】
2013232293.tif 000013
【図８】
2013232293.tif 000014
【図９】
2013232293.tif 000015
【図１１】
2013232293.tif 000016
【図１７】
2013232293.tif 000017
【図１８】
2013232293.tif 000018
【図１９】
2013232293.tif 000019
【図２０】
2013232293.tif 000020
【図２１】
2013232293.tif 000021
【図２２】
2013232293.tif 000022
【図１０】
2013232293.tif 000023
【図１２】
2013232293.tif 000024
【図１３】
2013232293.tif 000025
【図１４】
2013232293.tif 000026
【図１５】
2013232293.tif 000027
【図１６】
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