[发明专利]触觉传感器用模块及触觉传感器的安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及触觉传感器，具体地涉及可向任意曲面安装的触觉传感器。

背景技术

在机器人、仿人型机器人领域中，全身分布的触觉传感器的需求在增加。所谓全身分布的触觉传感器是能够付与系统整体触知觉的触觉传感器。触觉传感器的研究大多是有关单一传感器特性的研究。如何检测出“光滑”或“粗糙”等手的技巧必要的特征量成为研究的对象。另外，将触觉作为计算机的输入接口的研究也在增多。现有众多的触觉传感器的研究是重视所得到的特征量的研究，但是，从触觉传感器实用化的观点来看，需要能够适用于曲面的形状、制造容易、能够容易地调整安装区域等的触觉传感器。

触觉传感器除在机器人领域以外，在椅子或床的表面压力分布的测定等、医疗、健康、福利领域也需求。这是为了调整坐着的感觉等产品开发的利用、或患者的监控、运动测量和医疗指导等。在这种情况下，可适用于曲面的形状的压力分布传感器也是有用的。

为实现分布触觉传感器，需要能够适用于曲面、能够处理配线量的问题的触觉传感器。另外，由于安装区域的大小及形状随着安装系统而改变，因此，需要能够进行安装区域的调整。但是，在现有的触觉传感器中，不存在同时全部满足向曲面的应用、配线问题、安装区域的调整、且充分考虑了制造方法及成本的触觉传感器。

在系统中安装触觉传感器时，大多导入用于降低配线成本的挠性基板。这时，在现有技术中，基板上的压力检测器的配置是固定的，不能进行密度调整。另外，感压橡胶等主要的压力检测器只能测量检测器附近的压力，因此为了改变密度，必须通过改变压力检测器的大小扩大检测范围。因此，需要为了密度调整的单独的产品，导致成本增加。

另外，由于对压力检测器分别进行配线时，配线量增大，因此通常使用用n+m根配线就能处理n×m个压力检测器的信号的矩阵式的配线方法。这时，各检测器共用纵向的n根和横向的m根的配线，因此，整体成为由一块区域构成的基板形状。其结果是，即使使用挠性基板时，虽然可适用于圆筒这样的简单的曲面，但也难以适用于机器人的肩、肘那样的复杂曲面。

目前，在机器人的肩、肘那样的非定形的区域使用触觉传感器时，不得不定购符合各自区域形状的产品。主要原因是安装触觉传感器的区域的大小和形状根据对象有较大不同。对此，在现有的触觉传感器中，完全没有考虑成为产品后的传感器安装区域的调整的触觉传感器。

作为压力检测器，有感压阻抗、静电容量型感压元件、压电元件等各种各样。但是，采用这些压力检测器时，由于没有可以根据两个检测量的比率计算作用于两个压力检测器间的压力的性质即内插性，因此，为了提高分解能力需要多个检测器。对此，特许文献1所示的压力检测方式是指，由发光元件对使光进行散射/反射的光散射用弹性材料照射光、并由感光元件测量其散射/反射的光的光量的检测方式。这是基于以下的原理，即、对使光进行散射/反射的光散射用弹性材料施加压力时，由于变形，散射/反射的量发生变化，因此，能够测量压力量这。下面，将其称为光散射型压力检测方式。在对光散射用弹性材料的某一点施加压力时，变形的影响波及到从压力点稍微离开的点，因此，即使在处于从压力点稍微离开的点的感光元件和发光元件的组内也可以测量其压力。离压力点越远，压力变化的影响越小，因此对位于两组感光元件和发光元件进行测量的两点之间的点施加压力时，根据所测量的两点的压力值的比，可知两点间的哪一点已被加压。另外，根据两点的压力值的和、可推定其压力值。根据以上原理可实现光散射型压力检测方式的内插性。另外，光散射型压力检测方式还具有通过变更散射/反射光的光散射用弹性材料、可容易地进行感度调整的特征。但是，采用特许文献1所示的光纤的安装方法时，存在小型化、自动化制造困难的问题。

即，在将挠性基板用于配线的现有的触觉传感器中，有以下问题。

(1)在需要不同的密度时，需要与配线基板、压力检测器不同的产品；

(2)没有考虑安装区域安装产品后的调整；

(3)在需要不同的感光度时，需要根据感度而具备不同的检测器的产品；

(4)配线基板只能适用于简单的曲面。

特许文献1：WO 99/04234(特许第3653284号)

特许文献2：特开昭64-16902号