特許 6912919 触覚センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6912919

(24)【登録日】2021年7月13日

(45)【発行日】2021年8月4日

(54)【発明の名称】触覚センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/16 20060101AFI20210727BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20210727BHJP

   H01L 41/113 20060101ALI20210727BHJP

   H01L 41/08 20060101ALI20210727BHJP

   H01L 41/087 20060101ALI20210727BHJP

   H01L 41/04 20060101ALI20210727BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20210727BHJP

   H01L 41/193 20060101ALI20210727BHJP

   H01L 41/25 20130101ALI20210727BHJP

   H01L 41/318 20130101ALI20210727BHJP

   H01L 41/333 20130101ALI20210727BHJP

   H01L 41/47 20130101ALI20210727BHJP

   H01L 41/29 20130101ALI20210727BHJP

【ＦＩ】

   G01L1/16 B

   G01L5/00 101Z

   H01L41/113

   H01L41/08 Z

   H01L41/087

   H01L41/04

   H01L41/08 U

   H01L41/18 102

   H01L41/193

   H01L41/25

   H01L41/318

   H01L41/333

   H01L41/47

   H01L41/29

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-70149(P2017-70149)

(22)【出願日】2017年3月31日

(65)【公開番号】特開2018-173305(P2018-173305A)

(43)【公開日】2018年11月8日

【審査請求日】2020年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】517069066

【氏名又は名称】ロボセンサー技研株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000213

【氏名又は名称】特許業務法人プロスペック特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大村 昌良

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０４２３３５７９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０３５０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−１２２９５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−０２５５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７０４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１８１６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０００２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０８０９５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−０６０９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６１１１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ １／１６

Ｇ０１Ｌ ５／００

Ｈ０１Ｌ ４１／００−４１／４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

柔軟性を備えた細長い円筒状の圧電体と、前記圧電体の内部に形成された内部導体と、前記圧電体の外部に形成された外部導体とからなるセンサ電線を備えたケーブル状圧力センサが、布状に組み付けられて形成された触覚センサであって、
前記ケーブル状圧力センサを延長して構成される引出線が備わっており、前記引出線は加熱処理により、圧電性が低下されていることを特徴とする触覚センサ。

【請求項2】

前記ケーブル状圧力センサを、編み物状に組み付けて形成されている請求項１に記載の触覚センサ。

【請求項3】

螺旋状または波状に曲がった状態のケーブル状圧力センサが、布状に組み付けられている請求項１または２に記載の触覚センサ。

【請求項4】

太さの異なる複数種類のケーブル状圧力センサが用いられている請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載の触覚センサ。

【請求項5】

前記ケーブル状圧力センサが、複数の前記センサ電線を撚り合わせて撚糸状に形成されている請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載の触覚センサ。

【請求項6】

表裏両面に柔軟物質層が形成されている請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載の触覚センサ。

【請求項7】

前記表裏に形成された柔軟物質層の硬さまたは厚さが異なっている請求項６に記載の触覚センサ。

【請求項8】

表面の硬さを、評価数値が、デュロメータ・タイプＣで０〜５０にした請求項１ないし７のうちのいずれか一つに記載の触覚センサ。

【請求項9】

前記ケーブル状圧力センサの外径が８μｍ〜８００μｍに設定されている請求項１ないし８のうちのいずれか一つ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、圧電性を備えた布状の触覚センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば人の手に装着される手袋のような織物に触覚センサを取り付けて織物にかかる圧力を検出したり、触覚センサを変形させて織物を動かしたりすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。この触覚センサは、対向する両面が平面になった紐状の圧電材料の両面にそれぞれ電極膜を形成し、両電極膜の外側をそれぞれ絶縁皮膜で覆って構成された圧電性ファイバを縦糸と横糸のように交互に織りあわせて織布状に形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−２０３９９６号公報

【発明の概要】

【0004】

このような触覚センサは、被検出物の表面に沿って接触する必要があるため全方向に対して変形できる柔軟性や圧力に対して歪み易い性質が要求される。しかしながら、前述した圧電性ファイバは、扁平に形成されているため、厚み方向には撓み易いが、幅方向には撓み難くなり、被検出物の表面が曲面の場合、接触面積が小さくなるという問題がある。また、前述した圧電性ファイバは、厚み方向や幅方向への圧縮による変形も生じ難いという問題もある。

【0005】

本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、全方向に対して変形し易いとともに、外力により歪みが生じやすいケーブル状圧力センサからなる触覚センサを提供することである。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

【0006】

前述した目的を達成するため、本発明に係る触覚センサ（１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の構成上の特徴は、柔軟性を備えた細長い円筒状の圧電体（１２，３２，４２，５２）と、圧電体の内部に形成された内部導体（１３，３３，４３，５３）と、圧電体の外部に形成された外部導体（１４，３４，４４，５４）とからなるセンサ電線を備えたケーブル状圧力センサ（１１，１１ａ，１１ｂ，３１，３１ａ，４１，５１，６１）が、布状に組み付けられて形成された触覚センサであって、ケーブル状圧力センサを延長して構成される引出線（１６）が備わっており、引出線は加熱処理により、圧電性が低下されていることにある。本発明によると、引出線が触覚センサの感度に悪影響を及ぼすことが防止される。すなわち、触覚センサの使用中に、引出線に圧力がかかっても被検出物の検出には影響がでない。また、引出線として、別途部材を用いることなく、ケーブル状圧力センサの端部側をそのまま引出線として利用できるという利点も生じる。

【0007】

本発明に係る触覚センサでは、ケーブル状圧力センサを構成するセンサ電線の断面形状が円形に形成されている。このため、ケーブル状圧力センサは、軸方向に伸縮できる他、軸周りのどの方向に対しても均等に変形することができる。また、断面形状が円形に形成されているため軸方向に直交する方向から外力を受けたときに、ケーブル状圧力センサは歪み易くなる。圧電体は、変形量に応じた電圧を発生し、ケーブル状圧力センサに生じる変形量が大きいほど、ケーブル状圧力センサには大きな電圧が発生する。このため、ケーブル状圧力センサが歪み易くなるほど触覚センサは良好な検出感度を発揮できる。

【0008】

また、本発明においては、内部導体を金属線で構成してもよいし、圧電体の内面に沿って形成された薄い層で構成してもよい。内部導体を薄い層、例えばメッキ層で構成した場合には、触覚センサの柔軟性および伸縮性をより大きくすることができるとともに軽量化が図れる。また、内部導体の内部を空間にすることで、この部分の径を小さくすることができ、これによって、触覚センサを薄くすることもできる。さらに、内部導体の内部を空間にすると、ケーブル状圧力センサは径方向への変形がさらに生じ易くなり、これによってさらに感度の向上も図れる。また、内部を空間にすると大幅なコスト削減が可能になる。

【0009】

圧電体を構成する材料としては、ポリ乳酸、フッ化ビニリデン、シアン化ビニリデン、ポリアミド、シアン化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンおよびそれらの発泡体や各重合体、それらの共重合体およびそれらの積層体、さらには発泡体などを用いることができる。また、内部導体および外部導体を構成する材料としては、銅、銀、白金、アルミニウムなどの金属やそれらの合金など伝導性を有する種々の材料を用いることができ、さらに、導電性ポリマー、導電性塗料などを用いることもできる。なお、１本のセンサ電線を用いる場合には、そのセンサ電線だけで本発明に係るケーブル状圧力センサが構成される。

【0012】

本発明に係る触覚センサのさらに他の構成上の特徴は、ケーブル状圧力センサを、編み物状に組み付けて形成されていることにある。本発明によると、各ケーブル状圧力センサがループを形成するようにして互いに絡まるため、触覚センサの布としての伸縮性がさらに増すようになる。このため、被検出物の表面が凹凸面であっても、触覚センサは部分的に拡張してその凹凸面に良好な状態で沿えるようになり、精度のよい被検出物の検出が行える。また、各ケーブル状圧力センサ間に結び目のような屈曲した部分が生じるため、圧力がかかったときにより大きく変形するようになり、これによっても検出感度が向上する。

【0013】

本発明に係る触覚センサのさらに他の構成上の特徴は、螺旋状または波状に曲がった状態のケーブル状圧力センサ（１１ａ，１１ｂ）が、布状に組み付けられていることにある。本発明によると、触覚センサを構成するケーブル状圧力センサが、予め螺旋状または波状に曲がった形状に形成されている。このため、ケーブル状圧力センサがばねのような弾性および柔軟性を備えたものとなり、このようなケーブル状圧力センサで構成される触覚センサも弾性および柔軟性に富んだものとなる。また、外力がかかったときに、ケーブル状圧力センサには大きく変形する部分が生じ、これによって大きな出力電圧が発生するため、ケーブル状圧力センサの感度がより向上する。

【0014】

本発明に係る触覚センサのさらに他の構成上の特徴は、太さの異なる複数種類のケーブル状圧力センサ（Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２）が用いられていることにある。本発明によると、触覚センサの使用目的に応じて各部分の感度を変えることができる。例えば、より高い感度が必要な部分には、太いケーブル状圧力センサを用い、さほど高い感度が要求されない部分には、細いケーブル状圧力センサを用いるなどして各ケーブル状圧力センサの配置を決めることができる。

【0015】

本発明に係る触覚センサのさらに他の構成上の特徴は、ケーブル状圧力センサ（６１）が、複数のセンサ電線（６１ａ）を撚り合わせて撚糸状に形成されていることにある。本発明によると、撚りが入ることによってケーブル状圧力センサは外力によってより曲がり易くなるとともに伸縮しやすくなるため、ケーブル状圧力センサに大きく曲がる部分が生じ、これによって大きな出力電圧が発生するため、ケーブル状圧力センサの感度が向上する。さらに、ケーブル状圧力センサを複数のセンサ電線で構成することで、１部のセンサ電線が切れても、他のセンサ電線で、ケーブル状圧力センサとしての機能を維持することができる。

【0017】

本発明に係る触覚センサのさらに他の構成上の特徴は、表裏両面に柔軟物質層（１５，１５ａ，１５ｂ）が形成されていることにある。本発明によると、被検出物に対する接触面を柔らかくすることができるため、被検出物を傷つけることがなくなる。また、ケーブル状圧力センサの保護や、汚れ防止なども可能になる。さらに、柔軟物質層に用いる材料を適宜選択することで感度の調整も可能になる。柔軟物質層は、布状、フィルム状、塗布層などで構成することができる。また、柔軟物質層は、各ケーブル状圧力センサの外周面にそれぞれ設けることで触覚センサの表裏両面に形成されていてもよい。

【0018】

本発明に係る触覚センサのさらに他の構成上の特徴は、表裏に形成された柔軟物質層（１５ａ，１５ｂ）の硬さまたは厚さが異なっていることにある。本発明によると、使用目的に応じた触覚センサを得ることができる。例えば、被検出物に接触する表面の柔軟物質層を硬い層にして、裏面の柔軟物質層を表面の柔軟物質層よりも柔らかい層にすると、触覚感度は高くなるが、耐久性は低下する。また、表面の柔軟物質層を柔らかい層にして、裏面の柔軟物質層を表面の柔軟物質層よりも硬い層にすると、触覚感度は低下するが、耐久性は向上する。また、被検出物に接触する表面の柔軟物質層を薄い層にして、裏面の柔軟物質層を表面の柔軟物質層よりも厚い層にすると、触覚感度は高くなるが、耐久性は低下する。また、表面の柔軟物質層を厚い層にして、裏面の柔軟物質層を表面の柔軟物質層よりも薄い層にすると、触覚感度は低下するが、耐久性は向上する。

【0019】

本発明に係る触覚センサのさらに他の構成上の特徴は、表面の硬さを、評価数値が、デュロメータ・タイプＣで０〜５０にしたことにある。本発明によると、被検出物の表面に沿って撓むことのできる柔軟性に富んだ触覚センサを得ることができる。なお、デュロメータ・タイプＣ（加硫ゴムの硬さを計測するアスカーＣ型）で０〜５０は、人の皮膚の硬さ程度であり、ケーブル状圧力センサの表面の硬さを人の皮膚の硬さ以下にすることで、触覚センサを人の体に接触するもの、例えば、手袋として用いる場合には、使い心地が良くなる。この場合、触覚センサの表面に保護カバーを設ける場合には、保護カバーの硬さをアスカーＣ型で５０以下にし、保護カバーを設けない場合は、外部導体の硬さをアスカーＣ型で３０以下、好ましくは２０以下にする。この場合に外部導体を構成する材料としては、発泡ポリウレタン、シリコンゲル、ウレタンゲルなどを用いることができる。なお、前述した表面の硬さは、アスカーＣ型で５〜３０とすることが好ましく、より好ましいのは５〜２０とすることである。

【0020】

本発明に係る触覚センサのさらに他の構成上の特徴は、ケーブル状圧力センサの外径が８μｍ〜８００μｍに設定されていることにある。本発明によると、極細のケーブル状圧力センサからなり、柔軟性および伸縮性に優れた軽量の触覚センサを得ることができる。また、これには、１０μｍ以下の表皮を付けてもよく、その場合、材料としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド系のものが利用できる。なお、ケーブル状圧力センサの外径としては、２０μｍ〜５００μｍとすることが好ましく、より好ましいのは２００μｍ〜４００μｍとすることである。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態に係る触覚センサの一部を示した斜視図である。

【図2】触覚センサを構成するケーブル状圧力センサを示した断面図である。

【図3】ロボットに備わっている検出部を示した構成図である。

【図4】縦糸と横糸にかかった圧力の位置と圧力の大きさを示した説明図である。

【図5】第１実施形態の変形例１に係る触覚センサの一部を示した概略図である。

【図6】第１実施形態の変形例２に係る触覚センサの概略を示した断面図である。

【図7】第１実施形態の変形例３に係る触覚センサの一部を示した斜視図である。

【図8】第１実施形態の変形例４に係る触覚センサを構成するケーブル状圧力センサを示した側面図である。

【図9】第１実施形態の変形例５に係る触覚センサを構成するケーブル状圧力センサを示した側面図である。

【図10】本発明の第２実施形態に係る触覚センサの概略を示した平面図である。

【図11】第３実施形態に係る触覚センサを構成するケーブル状圧力センサを示した断面図である。

【図12】第３実施形態に係る触覚センサに圧力がかかるときの状態を示しており、（ａ）は圧力がかかる前の断面図、（ｂ）は圧力がかかったときの断面図である。

【図13】第３実施形態の変形例１で用いられる圧電フィルムと内部帯状層を示した平面図である。

【図14】第３実施形態の変形例２に係る触覚センサを構成するケーブル状圧力センサを示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。

【図15】第３実施形態の変形例２に係る触覚センサに備わったセンサ中心部を示した側面図である。

【図16】第３実施形態の変形例３で係る触覚センサを構成するケーブル状圧力センサを示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。

【図17】第３実施形態の変形例３で用いられる圧電フィルム、内部帯状層および外部帯状層を示した断面図である。

【図18】第３実施形態の変形例４に係る触覚センサを構成するケーブル状圧力センサを示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。

【図19】第３実施形態の変形例５に係る触覚センサを構成するケーブル状圧力センサを示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る触覚センサ１０の一部を示している。この触覚センサ１０は、例えば、農作物を収穫するためのロボット（図示せず）の手の形をした把持部に取り付けられて、ロボットの把持部が農作物を把持する際の圧力を検出して、把持部が農作物を把持する際の把持力を制御するために用いられるもので、把持部を覆う手袋の形に形成されている。

【0023】

触覚センサ１０は、ケーブル状圧力センサ１１（図２参照）が縦糸Ａと横糸Ｂになるように織り込まれて織布状に形成された本体を備えており、その織布状の本体の表裏両面を後述する保護カバー１５で被覆したものを手袋の形状に縫製することで製造されている。それぞれの縦糸Ａおよび横糸Ｂを構成するケーブル状圧力センサ１１は、図２に示したように、円筒状の圧電体１２の内側に内部導体１３を配置するとともに、圧電体１２の外周面に外部導体層１４を配置して構成されている。

【0024】

圧電体１２は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなり柔軟性および伸縮性を有する極細の円筒体で構成されており、その内径は、０．３ｍｍで、外径は０．４ｍｍに設定されている。内部導体１３は、複数の極細のスズメッキ軟銅線を撚り合わせて形成されており、その直径は０．３ｍｍに設定されている。外部導体層１４は、内部導体１３と同様、スズメッキ軟銅線で構成されており、その厚みは０．０５ｍｍに設定されている。

【0025】

圧電体１２は、例えば、同軸ケーブルの製造方法と同様の方法で、内部導体１３の外周に形成することができる。この場合、ポリフッ化ビニリデンからなる成形材料を、成形装置のシリンダー内で、溶解、混練しながらスクリューで押出し、クロスヘッド内を通過する内部導体１３の表面に被覆層として形成する。そして、圧電体１２の表面に、外部導体層１４を形成する。外部導体層１４は、スズメッキ軟銅線を圧電体１２の表面に一方向に整列させて巻き付ける横巻きシールド方法によって形成される。

【0026】

また、ポリフッ化ビニリデンは、高い電圧が付与されて分極すると圧電効果が発生する軽量の高分子材料であり、これに外力を加えると電圧が発生し、電圧を加えると歪が発生する特性を備えている。圧電体１２には分極処理が施されており、圧電体１２に外部から力が加わったときに内部導体１３と外部導体層１４の間に電圧が誘起される。また、内部導体１３と外部導体層１４の間に電圧をかけると、圧電体１２に変形（歪み）が生じる。

【0027】

なお、手袋形に形成された触覚センサ１０の表裏両面は、絶縁性の軟質樹脂フィルムからなる保護カバー１５で覆われている。この保護カバー１５は厚みが２０μｍ〜１．２ｍｍ、望ましいのは２０μｍ〜８００μｍ、より望ましいのは５０μｍ〜５００μｍで、硬さが、デュロメータ・タイプＣで０〜５０、すなわち、人の皮膚の硬さまたはそれよしも少し柔らかくなっている。また、触覚センサ１０には、ケーブル状圧力センサ１１を延長して構成された引出線１６が備わっている。この引出線１６には、７０℃〜１５０℃で５秒〜１５０秒、望ましくは８０℃〜１２０℃で５秒〜６０秒、より望ましくは、８５℃〜９８℃で５秒〜３０秒の処理を行うことで圧電性をなくす、もしくは問題ないレベル（５％以下）まで減少させる。これによって、引出線１６の圧電体１７には非晶質層が生じて圧電性が低下している。

【0028】

図３は、触覚センサ１０が取り付けられるロボットに備わった検出部２０を示している。この検出部２０には、触覚センサ１０の他、検出回路２１、Ａ／Ｄ変換回路２２およびＣＰＵ２３が備わっている。検出回路２１は、インピーダンス変換回路、増幅回路およびローパスフィルタを備えている。そして、検出回路２１は、ロボットの把持部が農作物を把持したときに、触覚センサ１０から引出線１６を介して送られる検出信号のレベルを所定のレベルに整合したのちに増幅するとともに、システム応答の限界である遮断周波数よりも高い周波数の成分を減衰させて遮断して遮断周波数よりも低い周波数の成分をＡ／Ｄ変換回路２２に送る。

【0029】

Ａ／Ｄ変換回路２２は、検出回路２１から送られた信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ２３に送る。ＣＰＵ２３は、検出部２０が行う各種の処理を実行する。また、検出部２０には、ＣＰＵ２３が実行するプログラムを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵ２３の処理に使用されるデータなどを一時的に記憶するＲＡＭ等が備わっている他、ロボットを操作するための操作ボタンやスイッチを備えた操作部および駆動部などが備わっている。ここで、ＣＰＵ２３は、触覚センサ１０に圧力が加わったときに、触覚センサ１０を構成する縦糸Ａと横糸Ｂに発生する圧電気から電圧を生じた縦糸Ａと横糸Ｂのそれぞれの位置と電圧の大きさを算出することで触覚センサ１０のどの部分にどの程度の圧力が加わったかを求める。

【0030】

この場合、図４に示したように、複数の縦糸Ａと横糸Ｂはそれぞれ直交しているため、縦糸Ａが並んでいる方向を横軸とし、横糸Ｂが並んでいる方向を縦軸として、触覚センサ１０の所定の部分ａ（図４で丸で囲った部分）に圧力がかかったときに、それぞれの縦糸Ａと横糸Ｂからどのような信号が発生しているかを走査することで圧力の分布を知ることができる。この場合、縦糸Ａと横糸Ｂの交点を検出点とすることができる。また、縦糸Ａと横糸Ｂを一定の時間で走査したときに検出した信号を時間で積分することで、被検出物の形状や圧力のピークの位置を判断することができる。

【0031】

また、ケーブル状圧力センサ１１は、圧力がかかって変形が生じたときに信号を発生するが、圧力がかかった同じ状態が続くと信号を発生しなくなる。このようなケーブル状圧力センサ１１においては、他の検出方法として、圧力がかからず信号が発生されていない外側に位置するケーブル状圧力センサ１１から測定して、圧力がかかった部分との臨界点を求めていくことで検出処理を簡単にすることが好ましい。

【0032】

この場合、まず、信号が発生されていない外側のケーブル状圧力センサ１１から走査して圧力がかかった部分ａの輪郭を求め、つぎに、走査する際には、その部分ａに圧力がかかっているものとして、前述した輪郭の近傍に位置するケーブル状圧力センサ１１を走査して圧力がかかった部分の輪郭を求めていく。これによって、圧力がかかった部分ａの範囲に変化が生じても、圧力がかかった部分を順次求めることができる。この場合、臨界点として求めた値を時間微分することで、前述した所定の部分ａの形状を求めることができる。これによると、すべてのケーブル状圧力センサ１１を走査する必要が無くなるため、検出時間の短縮が図れる。また、前述した駆動部は、触覚センサ１０が検出した圧力値に基づいて、ＣＰＵ２３の制御によりロボットの把持部を駆動する。

【0033】

このように、本実施形態に係る触覚センサ１０は、ケーブル状圧力センサ１１を、縦糸Ａと横糸Ｂとして織布状に織って形成されている。そして、各ケーブル状圧力センサ１１は、断面形状が円形に形成されている。このため、ケーブル状圧力センサ１１は、軸方向の伸縮だけでなく、軸周りのどの方向にでも容易に変形できるとともに、断面形状が変化するように径方向にも変形できる。そして、触覚センサ１０は、変形自在な薄い織布状になり、被検出物である農作物の表面が凹凸に形成されていても、その形状に沿って広い面積で接触することができ、ロボットの把持部が農作物を把持した際に、農作物から受ける力およびその分布を感度よく検出できるようになる。また、触覚センサ１０の表面の硬さが人間の皮膚程度になっているため、被検出物を傷めることがない。

【0034】

（第１実施形態の変形例１）
図５は、第１実施形態の変形例１に係る触覚センサ１０ａの一部を示している。この触覚センサ１０ａは、前述した触覚センサ１０におけるケーブル状圧力センサ１１からなる縦糸Ａと横糸Ｂに加えて、縦糸Ａと横糸Ｂに対して斜めに延びる斜め糸Ｃが備わっている。この斜め糸Ｃもケーブル状圧力センサ１１で構成されている。この触覚センサ１０ａのそれ以外の部分の構成は、触覚センサ１０と同じである。

【0035】

このように構成したことにより、触覚センサ１０ａが検出できる方向が増えるため、触覚センサ１０ａに圧力を加える非検出物の形状をより正確に捉えることができる。この触覚センサ１０ａのそれ以外の作用効果は、触覚センサ１０と同じである。なお、図５では、斜め糸Ｃが、触覚センサ１０ａの表面側に配置されているが、この斜め糸Ｃは、触覚センサ１０ａの裏面側に配置されていてもよいし、触覚センサ１０ａの表裏にジグザグに位置するように縦糸Ａと横糸Ｂに絡まっていてもよい。また、斜め糸Ｃの数も適宜設定される。

【0036】

（第１実施形態の変形例２）
図６は、第１実施形態の変形例２に係る触覚センサ１０ｂの断面図を示している。この触覚センサ１０ｂは、前述した触覚センサ１０における保護カバー１５に代えて、表面側（図６では上面）に薄い保護カバー１５ａを貼り付け、裏面側（図６では下面）に、保護カバー１５ａよりも厚い保護カバー１５ｂを貼り付けて構成されている。保護カバー１５ａ，１５ｂは保護カバー１５と同じ材質、同じ硬さのもので構成されており、保護カバー１５ａの厚みは、２０μｍ〜１．２ｍｍ、望ましくは２０μｍ〜８００μｍ、より望ましくは５０μｍ〜５００μｍで、保護カバー１５ｂの厚みは、２０μｍ〜１．５ｍｍ、望ましくは５０μｍ〜１．２ｍｍ、より望ましくは１００μｍ〜８００μｍに設定されている。この触覚センサ１０ｂのそれ以外の部分の構成は、触覚センサ１０と同じである。

【0037】

このように保護カバー１５ａを薄くしたことにより、触覚センサ１０ｂの触覚感度を高くすることができる。また、触覚センサ１０ｂの変形例として、保護カバー１５ａが貼り付けられた面を裏面とし、保護カバー１５ｂが貼り付けられた面を表面とすることができる。これによると、触覚センサ１０ｂの耐久性が向上する。さらに、触覚センサ１０ｂの変形例として、両保護カバーの厚さは同じにして、硬さが異なるようにすることもできる。この場合、表面側の保護カバーを硬くすると、耐久性が向上し、表面側の保護カバーを柔らかくすると、触覚感度を高くすることができる。

【0038】

（第１実施形態の変形例３）
図７は、本発明の第１実施形態の変形例３に係る触覚センサ１０ｃの一部を示している。この触覚センサ１０ｃは、前述した第１実施形態に係る触覚センサ１０と同様、ケーブル状圧力センサ１１と同じ構造の縦糸Ａと横糸Ｂを織り込んで形成されているが、縦糸Ａに、外径の異なる縦糸Ａ１，Ａ２が含まれ、横糸Ｂに外径の異なる横糸Ｂ１，Ｂ２が含まれている。縦糸Ａ１と横糸Ｂ１は、同じケーブル状圧力センサで構成され、外径が０．４ｍｍ〜１．２ｍｍ、望ましくは０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ、より望ましくは０．４５ｍｍ〜０．５５ｍｍである。また、縦糸Ａ２と横糸Ｂ２は、同じケーブル状圧力センサで構成され、外径が０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ、望ましくは０．２５ｍｍ〜０．６ｍｍ、より望ましくは０．２５ｍｍ〜０．４ｍｍである。この触覚センサ１０ｃのそれ以外の部分の構成は、触覚センサ１０と同じである。

【0039】

このように構成したことにより、触覚センサ１０ｃの各部分の感度を変えることができる。この場合、高い感度が必要な部分には、縦糸Ａ１や横糸１が位置するようにし、さほど高い感度が要求されない部分には、縦糸Ａ２や横糸Ｂ２が位置するようにする。また、強度が必要な部分には、縦糸Ａ１や横糸１が位置するようにし、さほど強度が要求されない部分には、縦糸Ａ２や横糸Ｂ２が位置するようにすることもできる。この触覚センサ１０ｃのそれ以外の作用効果は、触覚センサ１０と同じである。

【0040】

（第１実施形態の変形例４）
図８は、本発明の第１実施形態の変形例４に係る触覚センサを構成するケーブル状圧力センサ１１ａを示している。ケーブル状圧力センサ１１ａは、前述したケーブル状圧力センサ１１を曲げることでコイルばねのような螺旋状に形成されている。そして、ケーブル状圧力センサ１１ａは、縦糸と横糸として織り込まれることで織布状に形成されて、触覚センサの本体部分を構成している。このケーブル状圧力センサ１１ａは、ケーブル状圧力センサ１１を他の繊維と撚糸状にしたのちに、他の繊維を溶解したり、ケーブル状圧力センサ１１を溶解可能な芯に巻き付けたのちに、芯を溶解したりすることで螺旋状に形成できる。このケーブル状圧力センサ１１ａを用いた触覚センサのそれ以外の部分の構成は、触覚センサ１０と同じである。

【0041】

このように構成したことにより、触覚センサが弾性および柔軟性に富んだものとなる。また、外力がかかったときに、ケーブル状圧力センサ１１ａには大きく変形する部分が生じ、これによって大きな出力電圧が発生するため、触覚センサの感度が向上する。このケーブル状圧力センサ１１ａを用いた触覚センサのそれ以外の作用効果は、触覚センサ１０と同じである。また、ケーブル状圧力センサ１１ａの変形例として、前述した他の繊維を溶解せずにそのまま残して撚糸の状態にしてもよい。これによると、触覚センサの表面が柔軟になる。

【0042】

（第１実施形態の変形例５）
図９は、第１実施形態の変形例５に係る触覚センサを構成するケーブル状圧力センサ１１ｂを示している。ケーブル状圧力センサ１１ｂは、前述したケーブル状圧力センサ１１を曲げることで波状に形成されている。そして、ケーブル状圧力センサ１１ｂは、縦糸と横糸として織ることで織布状に形成され、触覚センサの本体部分を構成している。このケーブル状圧力センサ１１ｂは、縦糸または横糸に複数の太い化繊を用いてその化繊の上下を順に通過するようにして波形にしたのちに、化繊を溶解することで波形に形成できる。このケーブル状圧力センサ１１ｂを用いた触覚センサのそれ以外の部分の構成は、触覚センサ１０と同じである。このように構成したことにより、前述したケーブル状圧力センサ１１ａを備えた触覚センサと同様の作用効果を得ることができる。

【0043】

（第２実施形態）
図１０は本発明の第２実施形態に係る触覚センサ１０ｄの一部の概略を示している。この触覚センサ１０ｄは、前述したケーブル状圧力センサ１１をそれぞれループを形成するようにして絡め合わせることで編み物状に形成されている。この触覚センサ１０ｄのそれ以外の構成については、前述した触覚センサ１０と同一である。

【0044】

これによると、各ケーブル状圧力センサ１１がループを描くように曲がっているため、前後方向または左右方向に対して伸縮できる長さが大幅に増えるようになる。このため、触覚センサ１０ｄは、半球状や球状の被検出物の表面に対しても沿えるようになり、検出できる被検出物の範囲が広がる。また、各ケーブル状圧力センサ１１は結び目を形成するように、曲がりくねっているため、変形し易くなり、これによって検出感度が向上する。この触覚センサ１０ｄのそれ以外の作用効果は、前述した触覚センサ１０と同じである。また、触覚センサ１０ｄの変形例として、ケーブル状圧力センサ１１に代えて、ケーブル状圧力センサ１１ａまたは１１ｂを用いてもよい。さらに、触覚センサ１０ｄに斜め糸Ｃを加えてもよい。

【0045】

（第３実施形態）
図１１は、本発明の第３実施形態に係る触覚センサを構成するケーブル状圧力センサ３１を示している。このケーブル状圧力センサ３１は、円筒状の圧電体３２の内周面に薄い内部導体層３３を形成するとともに、圧電体３２の外周面に薄い外部導体層３４を形成して構成されている。圧電体１２は、ポリフッ化ビニリデンからなり柔軟性および伸縮性を有する極細の円筒体で構成されており、その内径は、０．１５ｍｍ〜０．６０ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍで、外径は０．２５ｍｍ〜０．６５ｍｍ、好ましくは０．３２ｍｍに設定されている。内部導体層３３は、銀からなる薄い膜で構成されており、蒸着により圧電体３２の内周面に形成されている。内部導体層３３の厚みは、０．５μｍ〜２．０μｍ、好ましくは０．５μｍ程度になっている。外部導体層３４は、内部導体層３３と同様、銀の蒸着によって、圧電体３２の外周面に形成されている。外部導体層３４の厚みは内部導体層３３の厚みと略同じである。

【0046】

圧電体３２は、例えば、公知の引き抜き法によって成形される。この場合、ポリフッ化ビニリデンからなる成形材料を、開口を備えた外径ダイスの開口と、その開口の内部に配置された内径プラグとの間の隙間を通過させながら掴み機具で引っ張ることで設定された直径および肉厚の円筒形に成形している。そして、真空チャンバを用いた公知のアーク蒸着法によって、圧電体３２の内面および外面に設定された厚みの内部導体層３３と外部導体層３４を形成している。このように構成されたケーブル状圧力センサ３１を縦糸Ｄと横糸Ｅ（図１２（ａ），（ｂ）参照）として織り、その表裏両面に保護カバーを貼り付けて、本実施形態に係る触覚センサは構成されており、その外観は触覚センサ１０と略同じになる。

【0047】

このように、本実施形態に係る触覚センサは、ケーブル状圧力センサ３１を、縦糸Ｄと横糸Ｅとして織布状に織って形成されている。そして、各ケーブル状圧力センサ３１は、円筒状の圧電体３２の内周面に薄い内部導体層３３を形成するとともに、圧電体３２の外周面に薄い外部導体層３４を形成して構成されており、圧電体３２は柔軟性および伸縮性を備えたポリフッ化ビニリデンからなる極細の円筒状に形成されている。このため、ケーブル状圧力センサ３１は、軸周りのどの方向にでも容易に変形でき、軸方向にも伸縮できるとともに、断面形状が変化するように径方向にも容易に変形できる。そして、触覚センサは、変形自在な薄い織布状になり、被検出物である農作物の表面が凹凸に形成されていても、その形状に沿って撓むことができ、ロボットの把持部が農作物を把持した際に、農作物から受ける力およびその分布を感度よく検出できるようになる。

【0048】

また、圧電体３２をポリフッ化ビニリデンで構成したため、ケーブル状圧力センサ３１は、良好な圧電性を得ることができる。図１２（ａ），（ｂ）は、触覚センサに圧力がかかるときの重なり合った縦糸Ｄと横糸Ｅを構成する２つのケーブル状圧力センサ３１の状態を示しており、図１２（ａ）は圧力がかかる前の状態を示し、図１２（ｂ）は、圧力がかかったときの状態を示している。圧力がかかる前は、各ケーブル状圧力センサ３１の断面形状は、殆ど変形のない真円に近い状態になっているが、圧力がかかると、各ケーブル状圧力センサ３１は、圧力の大きさに応じて押し潰されその断面形状は、楕円形に変化していく。

【0049】

このとき、楕円形に変形したケーブル状圧力センサ３１の圧電体３２における長軸側の両側部分（図１２（ｂ）の断面の左右両側）は、内面側に圧縮応力が生じ、外面側に引っ張り応力が生じるように歪む。このため、図１２（ｂ）に断面で示したケーブル状圧力センサ３１の左右両側には、ケーブル状圧力センサ３１を軸方向に伸縮させた場合や、圧電体３２を厚み方向に圧縮させた場合に比べてより大きな変形が生じるようになる。

【0050】

なお、圧電体３２は、変形量に応じた電圧を発生する。このため、圧力がかかり大きく変形したケーブル状圧力センサ１１にはより大きな電圧が発生するようになり、触覚センサは良好な検出感度を発揮できる。さらに、内部導体層３３および外部導体層３４を銀の蒸着層で構成したため、極薄の層に形成することができる。これにともなって、ケーブル状圧力センサ３１の細径化、軽量化およびコストの低減化が図れる。また、他の例として、ケーブル状圧力センサ３１を、図１０に示した編み物状に組み付けて触覚センサを構成してもよい。

【0051】

（第３実施形態の変形例１）
前述した第３実施形態の変形例１として、図１３に示した圧電フィルム３２ａを用いて圧電体３２を形成することができる。圧電フィルム３２ａは、ポリフッ化ビニリデンからなる細長い矩形のシートで構成されており、その一方の面の幅方向の中央部分に、内部導体層３３を形成するための内部帯状層３３ａが形成されている。圧電体３２は、圧電フィルム３２ａの幅方向の両縁部３２ｂを重ねるように巻き付けて円筒状に形成され、内部帯状層３３ａは、圧電フィルム３２ａの重ね合される両縁部３２ｂを除いた部分に形成される。そして、圧電体３２の外周面には、前述したケーブル状圧力センサ３１と同様、外部導体層３４が形成される。

【0052】

圧電フィルム３２ａを円筒状に巻き付ける場合には、例えば、溶解または蒸発させやすい材料からなる芯線の周囲に、内部帯状層３３ａが形成された圧電フィルム３２ａを巻き付けて円筒状に形成したのちに、芯線を溶解または蒸発させて除去する方法を用いることができる。この芯線の直径は、０．１５ｍｍ〜０．５５ｍｍ、好ましくは０．３０ｍｍとすることが好ましい。外部導体層３４は、前述した第３実施形態と同様、銀の蒸着によって形成することができるが、他の金属のメッキ層を用いたり、導電体樹脂を塗布することで形成したりしてもよい。導電体樹脂は毛細管現象を利用して含浸させてもよい。また、この変形例１では、圧電フィルム３２ａの幅を３．５ｍｍ、長さを２００ｍとして、圧電体３２、内部導体層３３および外部導体層３４からなる円筒体を少し太めに形成しておき、円筒状に形成したのちに引っ張ることで設定された直径および肉厚にしている。

【0053】

なお、圧電フィルム３２ａの各部分の寸法としては、長さが１０ｍｍ〜１０００ｍｍ、好ましくは１００ｍｍ〜５００ｍｍで、幅が１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍ〜５ｍｍで、厚みが８μｍ〜１２０μｍ、好ましくは１５μｍ〜４０μｍ、最も好ましいは２０μｍに設定することである。また、前述のように圧電フィルム３２ａの幅を３．５ｍｍとしたときに、内部帯状層３３ａの幅は１．３ｍｍ〜１．７ｍｍに設定し、内部帯状層３３ａの両側の縁部３２ｂの幅は０．９ｍｍ〜１．１ｍｍに設定することが好ましい。この場合、内部導体層３３には、長手方向に延びる隙間が生じる。また、図１３では、圧電フィルム３２ａの長手方向の両端部には、内部帯状層３３ａが形成されていないが、内部帯状層３３ａは、圧電フィルム３２ａの長手方向の両端部まで延びていてもよい。

【0054】

（第３実施形態の変形例２）
図１４（ａ），（ｂ）は、第３実施形態の変形例２に係る触覚センサ（図示せず）を構成するケーブル状圧力センサ４１を示している。ケーブル状圧力センサ４１は、前述したケーブル状圧力センサ３１と同様、円筒状の圧電体４２の内周面に薄い内部導体層４３を形成するとともに、圧電体４２の外周面に薄い外部導体層４４を形成して構成されているが、圧電体４２と、内部導体層４３はそれぞれ細長い材料を螺旋状に巻き付けることで円筒状に形成されている。

【0055】

このケーブル状圧力センサ４１の製造には、図１３に示した内部帯状層３３ａが形成された圧電フィルム３２ａと同様の内部帯状層が形成された圧電フィルムが用いられる。そして、この圧電フィルムを、内部帯状層が内側になるようにして螺旋状に丸めて円筒状にし、重なり合う圧電フィルムの縁部どうしを接合する。これによって、図１５に示した圧電体４２と内部導体層４３（図１４（ｂ）参照）からなるセンサ中心部４１ａが得られる。なお、内部導体層４３の幅方向の縁部間には螺旋状に延びる隙間４３ａが形成されている。この場合の圧電フィルムの巻き付けも、前述した溶解または蒸発させやすい材料からなる芯線を用いて行うことができる。つぎに、圧電体４２の外周面に外部導体層４４を形成してケーブル状圧力センサ４１が得られる。外部導体層４４も銀の蒸着、他の金属のメッキや導電体樹脂の塗布などで形成することができる。

【0056】

また、圧電体４２の内径および外径は前述した圧電体３２と略同じで、内部導体層４３および外部導体層４４の厚みは、前述した内部導体層３３および外部導体層３４の厚みと略同じである。このように構成された複数のケーブル状圧力センサ４１を二組に分け、一方が縦糸で他方が横糸になるように織って織布状に形成するとともに、その表裏両面に保護カバーを貼り付けることで、ケーブル状圧力センサ３１を用いた触覚センサと同様の触覚センサが得られる。また、ケーブル状圧力センサ４１を、図１０に示した編み物状に組み付けて触覚センサを構成してもよい。

【0057】

本実施形態に触覚センサによると、予め圧電フィルムに形成された内部帯状層で内部導体層４３を形成するため、ケーブル状圧力センサ４１の形成が容易になる。また、圧電フィルムの巻き付けに用いる芯線の直径や圧電フィルムの巻き方を変更することで、ケーブル状圧力センサ４１を構成する各部分の形状や内径、外径、厚みなどの寸法を任意に設定できるため、触覚センサの構造を任意に設定することができる。このケーブル状圧力センサ４１を用いた触覚センサのそれ以外の作用効果は、前述したケーブル状圧力センサ３１を用いた触覚センサと同じである。

【0058】

（第３実施形態の変形例３）
図１６（ａ），（ｂ）は、第３実施形態の変形例３に係る触覚センサ（図示せず）を構成するケーブル状圧力センサ５１を示している。ケーブル状圧力センサ５１は、円筒状の圧電体５２の内周面に薄い内部導体層５３を形成するとともに、圧電体５２の外周面に薄い外部導体層５４を形成して構成されている。このケーブル状圧力センサ５１では、圧電体５２、内部導体層５３および外部導体層５４のすべてが細長い材料を螺旋状に巻き付けることで円筒状または略円筒状に形成されている。圧電体５２は円筒状に形成されているが、内部導体層５３と外部導体層５４はそれぞれコイルばねのように隙間５３ｂ，５４ｂのある螺旋状に形成されている。

【0059】

このケーブル状圧力センサ５１を製造する際には、まず、図１７に示したように、圧電フィルム５２ａの一方の面（図１７では上面）の幅方向の中央に、銀の薄層からなる内部帯状層５３ａを形成するとともに、圧電フィルム５２ａの他方の面（図１７では下面）の幅方向の中央に、銀の薄層からなる外部帯状層５４ａを形成してセンサ材料５１ａとする。ついで、このセンサ材料５１ａを、内部帯状層５３ａが内側、外部帯状層５４ａが外側になるようにして螺旋状に丸めて円筒状にし、重なり合う圧電フィルム５２ａの縁部５２ｂどうしを接合する。これによって、圧電体５２、内部導体層５３および外部導体層５４からなるケーブル状圧力センサ５１が得られる。この場合の圧電フィルム５２ａの縁部５２ｂどうしの接合は、接着や、圧着によって行うことが好ましい。また、センサ材料５１ａの巻き付けは、前述した溶解または蒸発させやすい材料からなる芯線を用いて行うことができる。

【0060】

また、圧電体５２の内径および外径は前述した圧電体３２と略同じで、内部導体層５３および外部導体層５４の厚みは、前述した内部導体層３３および外部導体層３４の厚みと略同じである。このように構成された複数のケーブル状圧力センサ５１を二組に分け、一方が縦糸で他方が横糸になるように組み付けて織布状に形成するとともに、その表裏両面に保護カバーを貼り付けることで触覚センサが得られる。また、ケーブル状圧力センサ５１を、図１０に示した編み物状に組み付けて触覚センサを構成してもよい。

【0061】

この変形例３に係る触覚センサによると、ケーブル状圧力センサ５１を構成する内部導体層５３と外部導体層５４が、予め圧電フィルム５２ａに形成された内部帯状層５３ａと外部帯状層５４ａで形成されるため内部導体層５３と外部導体層５４の形成が容易になる。また、この場合も、センサ材料５１ａの巻き付けに用いられる芯線の直径やセンサ材料５１ａの巻き方を変更することで、ケーブル状圧力センサ５１を構成する各部分の形状や内径、外径、厚みなどの寸法を任意に設定できるため、触覚センサの構造を任意に設定することができる。このケーブル状圧力センサ５１を用いた触覚センサのそれ以外の作用効果は、前述したケーブル状圧力センサ３１を用いた触覚センサと同様である。また、他の変形例として、センサ材料５１ａを螺旋状に巻き付けるのではなく、縁部５２ｂどうしを真っ直ぐにしたまま接合して円筒状に形成することもできる。

【0062】

（第３実施形態の変形例４）
図１８（ａ），（ｂ）は、第３実施形態の変形例４に係る触覚センサ（図示せず）を構成するケーブル状圧力センサ６１を示している。ケーブル状圧力センサ６１は、複数のセンサ電線６１ａを撚り合わせて撚糸状にして形成されており、各センサ電線６１ａは、前述した第３実施形態のケーブル状圧力センサ３１と同じもので構成されているが、極細にする必要がある。そして、このように構成された複数のケーブル状圧力センサ６１を二組に分け、一方が縦糸で他方が横糸になるように組み付けて織布状に形成するとともに、その表裏両面に保護カバーを貼り付けることで触覚センサが得られる。また、ケーブル状圧力センサ６１を、図１０に示した編み物状に組み付けて触覚センサを構成してもよい。

【0063】

この変形例４に係る触覚センサでは、ケーブル状圧力センサ６１が、複数のセンサ電線６１ａで構成されているため、強度が大きくなるとともに、感度がよくなる。また、撚りが入ることによって各ケーブル状圧力センサ６１は外力によってより曲がり易くなるとともに軸方向に伸縮し易くなるため、ケーブル状圧力センサ６１によって構成される触覚センサは被検出物に沿ってより撓み易くなる。さらに、ケーブル状圧力センサ６１を複数のセンサ電線６１ａで構成することで、一部のセンサ電線６１ａが切れても、他のセンサ電線６１ａで、ケーブル状圧力センサ６１としての機能を維持することができる。

【0064】

また、ケーブル状圧力センサ６１を用いた触覚センサのそれ以外の作用効果は、前述したケーブル状圧力センサ３１を用いた触覚センサの作用効果と同様である。さらに、ケーブル状圧力センサ６１の変形例として、各センサ電線６１ａとして用いるセンサ電線を、ケーブル状圧力センサ３１に代えて、ケーブル状圧力センサ１１、４１または５１で構成してもよい。

【0065】

（第３実施形態の変形例５）
図１９は、第３実施形態の変形例５に係る触覚センサ（図示せず）を構成するケーブル状圧力センサ３１ａの断面を示している。ケーブル状圧力センサ３１ａは、前述したケーブル状圧力センサ３１の外周面に絶縁性シース３５を形成して構成されている。絶縁性シース３５は、極薄のポリエステルテープを外部導体層３４の外周面に巻き付けて形成されており、厚みは３μｍ〜８０μｍ、望ましくは５μｍ〜５０μｍ、より望ましくは１０μｍ〜２５μｍに設定されている。そして、このように構成された複数のケーブル状圧力センサ３１ａを縦糸と横糸になるように編み付けて織布状に形成するとともに、その表裏両面に保護カバーを貼り付けることで触覚センサが得られる。

【0066】

この変形例５に係る触覚センサでは、各ケーブル状圧力センサ３１ａの強度が増すため、破損が防止され長寿命化が図れる。ケーブル状圧力センサ３１ａを用いた触覚センサのそれ以外の作用効果は、前述したケーブル状圧力センサ３１を用いた触覚センサの作用効果と同様である。また、ケーブル状圧力センサ３１ａの変形例として、中心部分を、ケーブル状圧力センサ３１に代えて、ケーブル状圧力センサ１１，４１，５１，６１のいずれかで構成してもよい。なお、ケーブル状圧力センサ３１ａを、図１０に示した編み物状に組み付けて触覚センサを構成してもよい。

【0067】

前述した各実施形態および変形例では、触覚センサ１０等をロボットの把持部に取り付ける手袋形のものとしたが、本発明に係る触覚センサは、他の用途としても利用が可能である。以下、各用途について説明する。まず、触覚センサを配管などの溶接部の欠陥の有無を検査する非破壊検査で用いることができる。この場合、触覚センサを平面布状に形成して、配管の被検査部分に巻き付ける。その状態で、触覚センサに電圧を付加して、振動を発生させる。このとき、配管内を通過したのち内面から反射される振動の状態によって、欠陥、例えば空洞、ひびなどの有無を判断することができる。また、触覚センサを配管に巻き付けて、その配管の内部に気体を導入し、配管の外面に漏洩して触覚センサに圧力を加える空気の有無によって、配管に内面から外面に貫通する漏れが生じているか否かを判断することもできる。

【0068】

また、表面を触覚センサで覆った状態の風船を、配管内に入れて膨らませ、その状態で、触覚センサに電圧を付加して、振動を発生させ、配管内を通過したのち内面から反射される振動の状態によって、欠陥、例えば空洞、ひびなどの有無を判断することもできる。さらに、本発明に係る触覚センサは、自動車の座席の座面や背もたれに取り付けて圧力検出装置として用いたり、座席に乗っているのが人であるか、物であるかを判断したりするために用いることもできる。また、自動車のシートベルト、ハンドルカバーなどに取り付けて、心拍や呼吸を計測することで、運転者の状態を判断するために用いることもできる。

【0069】

本発明に係る触覚センサは、医療用具としても利用することができ、ベッドシートや枕カバーに取り付けて非侵襲性の心拍、呼吸センサとすることもできる。さらに、血圧計として利用することもでき、この場合、例えば、触覚センサに柔らかい部分と硬い部分を設け、各部分の振動状態に応じて血圧を判断することができる。その他、義足や義手に取り付けて、負荷を検出するために用いたり、リハビリテーション用のマッサージ器具として用いたりすることもできる。これらの場合、触覚センサの形状は目的に応じたものにする。要は、外部からの圧力を測定したり、圧電体を変形させることで目的を達成したりする機械器具であれば触覚センサの利用が可能である。

【0070】

また、本発明に係る触覚センサは、前述した各実施形態および変形例に限定するものでなく、本発明の技術範囲内で、適宜変更して実施することができる。例えば、前述した各実施形態および変形例では、触覚センサ１０，１０ａ等の表面にそれぞれ本発明に係る柔軟物質層としての保護カバー１５，１５ａ，１５ｂが形成されているが、これに代えて、各ケーブル状圧力センサ１１，１１ａ等の外周面自体を柔軟物質層に形成してもよい。これによると、保護カバー１５，１５ａ，１５ｂを省略することができる。

【0071】

また、前述したケーブル状圧力センサ１１，３１等を構成する各部分の材質や寸法についても適宜変更が可能である。例えば、ケーブル状圧力センサ１１，１１ａ，１１ｂの直径は、８μｍ〜８００μｍの範囲で任意の値に設定することが好ましく、ケーブル状圧力センサ３１，４１等の直径は、８μｍ〜１００μｍの範囲で任意の値に設定することが好ましい。また、絶縁性シースの厚みは５μｍ〜８０μｍの範囲で任意の値に設定することが好ましい。

【符号の説明】

【0072】

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…触覚センサ、１１，１１ａ，１１ｂ，３１，４１，５１，６１，７１…ケーブル状圧力センサ、１２，３２，４２，５２…圧電体、１３…内部導体、１４，３４，４４，５４…外部導体層、１５，１５ａ，１５ｂ…保護カバー、１６…引出線、３３，４３，５３…内部導体層、６１ａ…センサ電線、Ａ，Ａ１，Ａ２，Ｄ…縦糸、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｅ…横糸、Ｃ…斜め糸。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】