知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2022-97453触覚センサ、触覚センサの製造方法及び触覚センサにおけるダイナミックレンジの調整方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022097453
(43)【公開日】2022-06-30
(54)【発明の名称】触覚センサ、触覚センサの製造方法及び触覚センサにおけるダイナミックレンジの調整方法
(51)【国際特許分類】
G01L 1/12 20060101AFI20220623BHJP
【ＦＩ】
G01L1/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021204959
(22)【出願日】2021-12-17
(31)【優先権主張番号】P 2020209856
(32)【優先日】2020-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （１）株式会社ＫＲＩ主催のＫＲＩクライアントカンファレンス・ワークショップにおいてウェブポスター形式で公開 発表日 令和３年１０月２２日～２３日 （２）株式会社ＫＲＩ主催のＫＲＩクライアントカンファレンス・ワークショップにおいてウェブ上で講演 発表日 令和３年１０月２３日
(71)【出願人】
【識別番号】591167430
【氏名又は名称】株式会社ＫＲＩ
(72)【発明者】
【氏名】藤井 泰久
(72)【発明者】
【氏名】出口 朋枝
(72)【発明者】
【氏名】松本 信子
(57)【要約】
【課題】構造が簡単で押圧力の検出を信頼性高く行える触覚センサを提供する。
【解決手段】磁界の変化を検出する磁気センサ２と、磁気センサ２の配設位置に磁界を形成する磁性体層３とを備え、磁気センサ２と磁性体層３の間に非磁性体からなる弾性体層４を備えた触覚センサ１を構成するに、磁性体層３を着磁方向を調整した磁性体粒子６を非磁性の可撓性材料内に分散させた磁性エラストマーから構成し、押圧力を受ける押圧部と着磁方向調整部とを備え、当該着磁方向調整部に分散された磁性体粒子６の着磁方向を、磁気センサ２から磁性体層３に向かう方向であるセンサ厚方向とする。
【選択図】図１６
【解決手段】磁界の変化を検出する磁気センサ２と、磁気センサ２の配設位置に磁界を形成する磁性体層３とを備え、磁気センサ２と磁性体層３の間に非磁性体からなる弾性体層４を備えた触覚センサ１を構成するに、磁性体層３を着磁方向を調整した磁性体粒子６を非磁性の可撓性材料内に分散させた磁性エラストマーから構成し、押圧力を受ける押圧部と着磁方向調整部とを備え、当該着磁方向調整部に分散された磁性体粒子６の着磁方向を、磁気センサ２から磁性体層３に向かう方向であるセンサ厚方向とする。
【選択図】図１６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁界の変化を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの配設位置に磁界を形成する磁性体層とを備え、
前記磁気センサと前記磁性体層の間に非磁性体からなる弾性体層を備えた触覚センサであって、
前記磁性体層が、着磁方向を調整した磁性体粒子を非磁性の可撓性材料内に分散させた磁性エラストマーからなるとともに、少なくとも一部に押圧力を受ける押圧部を備え、
前記分散された前記磁性体粒子の着磁方向が調整された着磁方向調整部を備え、
当該着磁方向調整部において、前記磁性体粒子の着磁方向が前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされている触覚センサ。
前記磁気センサの配設位置に磁界を形成する磁性体層とを備え、
前記磁気センサと前記磁性体層の間に非磁性体からなる弾性体層を備えた触覚センサであって、
前記磁性体層が、着磁方向を調整した磁性体粒子を非磁性の可撓性材料内に分散させた磁性エラストマーからなるとともに、少なくとも一部に押圧力を受ける押圧部を備え、
前記分散された前記磁性体粒子の着磁方向が調整された着磁方向調整部を備え、
当該着磁方向調整部において、前記磁性体粒子の着磁方向が前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされている触覚センサ。
【請求項2】
前記磁性体層が中央領域と前記中央領域を囲う周部領域とからなり、
前記中央領域に対向する位置に前記磁気センサが配置されている請求項１記載の触覚センサ。
前記中央領域に対向する位置に前記磁気センサが配置されている請求項１記載の触覚センサ。
【請求項3】
前記磁性体層が中央領域と前記中央領域を囲う周部領域とからなり、
前記周部領域に対向する位置に、少なくとも３個の前記磁気センサが分散配置されている請求項１又は２記載の触覚センサ。
前記周部領域に対向する位置に、少なくとも３個の前記磁気センサが分散配置されている請求項１又は２記載の触覚センサ。
【請求項4】
前記弾性体層に空隙部を備え、
前記弾性体層が多環状に形成されるとともに、
前記空隙部が前記弾性体層に挟まれた環状の空隙として形成されている請求項１～３の何れか一項記載の触覚センサ。
前記弾性体層が多環状に形成されるとともに、
前記空隙部が前記弾性体層に挟まれた環状の空隙として形成されている請求項１～３の何れか一項記載の触覚センサ。
【請求項5】
検出対象とする最大押圧力を前記中央領域に受ける最大押圧状態において、
前記磁性体層の前記磁気センサ側面が、前記磁気センサから離間した位置となる請求項４記載の触覚センサ。
前記磁性体層の前記磁気センサ側面が、前記磁気センサから離間した位置となる請求項４記載の触覚センサ。
【請求項6】
前記磁性体層の極性方向が、当該磁性体層の全面において前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされている請求項１～５の何れか一項記載の触覚センサ。
【請求項7】
前記磁性体層が中央領域と前記中央領域を囲う周部領域とから形成され、
前記磁性体層の極性方向が、
前記中央領域において、前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされ、
前記周部領域において、前記中央領域の極性方向に従って、当該周部領域から前記中心に向かうセンサ幅方向、若しくは前記センサ幅方向とは反対方向とされている請求項１～５の何れか一項記載の触覚センサ。
前記磁性体層の極性方向が、
前記中央領域において、前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされ、
前記周部領域において、前記中央領域の極性方向に従って、当該周部領域から前記中心に向かうセンサ幅方向、若しくは前記センサ幅方向とは反対方向とされている請求項１～５の何れか一項記載の触覚センサ。
【請求項8】
前記磁気センサを支持する基板上に、前記弾性体層、前記磁性体層が順に設けられ、
平面視、前記基板、前記弾性体層及び前記磁性体層の外形形状が同一とされている請求項１～７の何れか一項記載の触覚センサ。
平面視、前記基板、前記弾性体層及び前記磁性体層の外形形状が同一とされている請求項１～７の何れか一項記載の触覚センサ。
【請求項9】
前記少なくとも３個の磁気センサが、前記中央領域を囲んで周方向に均等配置され、
前記少なくとも３個の磁気センサの出力を処理して、前記押圧力により押圧される前記磁性体層の位置を推定する押圧位置推定手段を備えた請求項３記載の触覚センサ。
前記少なくとも３個の磁気センサの出力を処理して、前記押圧力により押圧される前記磁性体層の位置を推定する押圧位置推定手段を備えた請求項３記載の触覚センサ。
【請求項10】
前記弾性体層を挟んで一方側に前記磁気センサを保持する基板を、他方側に前記磁性体層を備えて構成されるととともに、前記基板、弾性体層及び磁性体層が平面視同形且つ膜状に構成され、前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕が、０．０１～３．６の範囲内とされている請求項１～９の何れか一項記載触覚センサ。
【請求項11】
前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕が、０．４～０．６の範囲内とされている請求項１０記載の触覚センサ。
【請求項12】
前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕が、０．０１～０．４の範囲内とされている請求項１０記載の触覚センサ。
【請求項13】
前記押圧部にかかる押圧力（Ｎ）と前記磁気センサの配設位置の磁束密度（ｍＴ）との関係が、０～０．２３Ｎの押圧力の範囲において、０～０．８ｍＴである請求項１０記載の触覚センサ。
【請求項14】
前記押圧部にかかる押圧力（Ｎ）と前記磁気センサの配設位置の磁束密度（ｍＴ）との関係が、０～７Ｎの押圧力の範囲において、０～０．８ｍＴの検出出力である請求項１０記載の触覚センサ。
【請求項15】
前記磁性体粒子が、ネオジム磁石粒子、サマリウム・鉄磁石粒子、サマリウム・コバルト磁石粒子、フェライト磁石粒子から選択される何れか一種、もしくはそれらの組み合わせであり、
前記非磁性の可撓性材料が流動性材料を硬化させた樹脂である請求項１～１４の何れか一項記載の触覚センサ。
前記非磁性の可撓性材料が流動性材料を硬化させた樹脂である請求項１～１４の何れか一項記載の触覚センサ。
【請求項16】
センサ幅方向において前記空隙部に対応する位置に、前記磁気センサが配置されている請求項４又は５記載の触覚センサ。
【請求項17】
請求項１から１６の何れか一項記載の触覚センサの製造方法であって、
硬化処理前の前記非磁性の可撓性材料内に前記磁性体粒子を分散する分散工程を実行し、
前記分散工程で得られた流動性を有する前駆体を所定形状に成形し、当該前駆体の周部に着磁の為の着磁用磁石を配置して極性方向が領域別に設定された磁性体層を使用する触覚センサの製造方法。
硬化処理前の前記非磁性の可撓性材料内に前記磁性体粒子を分散する分散工程を実行し、
前記分散工程で得られた流動性を有する前駆体を所定形状に成形し、当該前駆体の周部に着磁の為の着磁用磁石を配置して極性方向が領域別に設定された磁性体層を使用する触覚センサの製造方法。
【請求項18】
請求項１０記載の触覚センサにおけるダイナミックレンジの調整方法であって、
ダイナミックレンジが大きな触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが小さい触覚センサを第二触覚センサとして、
前記第一触覚センサの弾性体層のヤング率を前記第二触覚センサの弾性体層のヤング率より大きく設定するダイナミックレンジの調整方法。
ダイナミックレンジが大きな触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが小さい触覚センサを第二触覚センサとして、
前記第一触覚センサの弾性体層のヤング率を前記第二触覚センサの弾性体層のヤング率より大きく設定するダイナミックレンジの調整方法。
【請求項19】
請求項１０記載の触覚センサにおけるダイナミックレンジの調整方法であって、
ダイナミックレンジが大きな触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが小さい触覚センサを第二触覚センサとして、
前記第一触覚センサに於ける前記弾性体層の層厚を前記第二触覚センサに於ける前記弾性体層の層厚より厚く設定するダイナミックレンジの調整方法。
ダイナミックレンジが大きな触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが小さい触覚センサを第二触覚センサとして、
前記第一触覚センサに於ける前記弾性体層の層厚を前記第二触覚センサに於ける前記弾性体層の層厚より厚く設定するダイナミックレンジの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、
磁界の変化を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの配設位置に磁界を形成する磁性体層とを備え、
前記磁気センサと前記磁性体層の間に非磁性体からなる弾性体層を備えた触覚センサに関する。
磁界の変化を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの配設位置に磁界を形成する磁性体層とを備え、
前記磁気センサと前記磁性体層の間に非磁性体からなる弾性体層を備えた触覚センサに関する。
【背景技術】
【0002】
上記のような触覚センサの例として、特許文献１に開示される触覚センサを挙げることができる。
この触覚センサは、磁気センサ１１、弾性体１２（弾性体層に相当）、磁性膜１３（磁性体層に相当）を備えて構成され、磁性膜１３上に所定の磁気パターンを形成している。この触覚センサでは、図１～４に示されるように、触覚センサに沿って働くせん断力を磁気センサの出力として検出する。
明細書の記載から判断すると、この触覚センサにおいて磁性膜１３に設定される磁気パターンはＳ極及びＮ極を対として認識され、磁気センサがＳ極領域からＮ極領域に渡る磁界変化を検知して触覚検知が可能となると理解される。
この触覚センサは、磁気センサ１１、弾性体１２（弾性体層に相当）、磁性膜１３（磁性体層に相当）を備えて構成され、磁性膜１３上に所定の磁気パターンを形成している。この触覚センサでは、図１～４に示されるように、触覚センサに沿って働くせん断力を磁気センサの出力として検出する。
明細書の記載から判断すると、この触覚センサにおいて磁性膜１３に設定される磁気パターンはＳ極及びＮ極を対として認識され、磁気センサがＳ極領域からＮ極領域に渡る磁界変化を検知して触覚検知が可能となると理解される。
【0003】
一方、触覚センサとしては静電容量式のセンサがよく使用される。
静電容量式触覚センサの一例は特許文献２に開示されている。
静電容量式触覚センサの一例は特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１６５８５６号公報
【特許文献2】特開平８－５４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
現今、触覚センサの一用途として、ロボットが把持動作する場合に指先の把持力を好適に検出する用途がある。この種の用途では、触覚センサが比較的小型且つ薄型であることが必要とされるとともに、例えば０．０１Ｎ（１ｇ重程度）からの低荷重から１０Ｎ（１ｋｇ重程度）の範囲において把持力を分解能良く、定量的に検出する必要がある。また、把持は指先による押圧力とせん断力により行われるが、少なくとも押圧力は検出する必要がある。
【0006】
さらに、同じく指先による押圧といっても、触覚センサの中央領域か、中央領域を離れた周部領域におけるどの部位に押圧力が掛っているかを知る要請もある。即ち、多極検出が要請される。
【0007】
今般、発明者はこの種の問題に着目した。
上記の観点から先行技術を評価すると、特許文献１に開示の構造では、触覚センサを小型且つ薄型にすることは可能であるが、図１～４に示すように、主な検出対象がせん断力となり押圧力に適切に対応できない。結果、把持力の定量化も難しい。同様の理由から多極検出も難しい。
上記の観点から先行技術を評価すると、特許文献１に開示の構造では、触覚センサを小型且つ薄型にすることは可能であるが、図１～４に示すように、主な検出対象がせん断力となり押圧力に適切に対応できない。結果、把持力の定量化も難しい。同様の理由から多極検出も難しい。
【0008】
一方、特許文献２に開示の構造では、押圧、せん断方向の力を検出可能とは理解できるが、触覚センサの小型且つ薄型化が難しく、さらに内部に可撓性の電極が必要となり、検出対象が１極から５極となると電極自体が非常に複雑な構成となる。また、センサ容量的には、これが小さいため寄生容量の影響が出易く、環境条件である湿度の影響を大きく受ける等の問題がある。
【0009】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、構造が簡単で少なくとも押圧力の検出を信頼性高く行える触覚センサを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の第１特徴構成は、
磁界の変化を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの配設位置に磁界を形成する磁性体層とを備え、
前記磁気センサと前記磁性体層の間に非磁性体からなる弾性体層を備えた触覚センサであって、
前記磁性体層が、着磁方向を調整した磁性体粒子を非磁性の可撓性材料内に分散させた磁性エラストマーからなるとともに、少なくとも一部に押圧力を受ける押圧部を備え、
前記分散された前記磁性体粒子の着磁方向が調整された着磁方向調整部を備え、
当該着磁方向調整部において、前記磁性体粒子の着磁方向が前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされている点にある。
磁界の変化を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの配設位置に磁界を形成する磁性体層とを備え、
前記磁気センサと前記磁性体層の間に非磁性体からなる弾性体層を備えた触覚センサであって、
前記磁性体層が、着磁方向を調整した磁性体粒子を非磁性の可撓性材料内に分散させた磁性エラストマーからなるとともに、少なくとも一部に押圧力を受ける押圧部を備え、
前記分散された前記磁性体粒子の着磁方向が調整された着磁方向調整部を備え、
当該着磁方向調整部において、前記磁性体粒子の着磁方向が前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされている点にある。
【0011】
本特徴構成によれば、磁性体層の変形を磁気センサの出力として検出するが、磁気センサと磁性体層との間に弾性体層を挟むことにより、磁性体層に変形を許容して押圧力の検出が可能となる。さらに、前記着磁方向調整部に分散された前記磁性体粒子の着磁方向を、前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされていることにより、磁気センサ部位での磁界の変化量を大きく確保でき、検出分解能をこれまでの技術より格段に大きくできる。
ここで、着磁方向調整部における磁性体粒子の着磁方向は、センサ厚方向かその逆方向との何れか一方の方向とする。例えば、図２に示すラジアル着磁タイプでは、磁性体層の一部である中央領域Ｉの着磁方向が同図上方向とされ、図３に示す単着磁タイプでは、磁性体層の全体が同図上方向とされる。
また、弾性体層を柔軟性のあるものとして変形に伴う局所的な応力集中を抑制でき、繰り返し検出でのヒステリシスの発生を抑えることができる。しかも、センサ構造として静電容量式ではないため、構造が複雑となる、湿度の影響を受け易い等の問題が生じることはない。
ここで、着磁方向調整部における磁性体粒子の着磁方向は、センサ厚方向かその逆方向との何れか一方の方向とする。例えば、図２に示すラジアル着磁タイプでは、磁性体層の一部である中央領域Ｉの着磁方向が同図上方向とされ、図３に示す単着磁タイプでは、磁性体層の全体が同図上方向とされる。
また、弾性体層を柔軟性のあるものとして変形に伴う局所的な応力集中を抑制でき、繰り返し検出でのヒステリシスの発生を抑えることができる。しかも、センサ構造として静電容量式ではないため、構造が複雑となる、湿度の影響を受け易い等の問題が生じることはない。
【0012】
本発明の第２特徴構成は、
前記磁性体層が中央領域と前記中央領域を囲う周部領域とからなり、
前記中央領域に対向する位置に前記磁気センサが配置されている点にある。
前記磁性体層が中央領域と前記中央領域を囲う周部領域とからなり、
前記中央領域に対向する位置に前記磁気センサが配置されている点にある。
【0013】
磁性体層への押圧力の付与は基本的には中央領域に対して行われるが、本特徴構成によれば、この押圧力を磁気センサで良好に検出できる。
【0014】
本発明の第３特徴構成は、
前記磁性体層が中央領域と前記中央領域を囲う周部領域とからなり、
前記周部領域に対向する位置に、少なくとも３個の前記磁気センサが分散配置されている点にある。
前記磁性体層が中央領域と前記中央領域を囲う周部領域とからなり、
前記周部領域に対向する位置に、少なくとも３個の前記磁気センサが分散配置されている点にある。
【0015】
本特徴構成によれば、周部領域に分散された磁気センサにより平面として押圧力による変形を受容して、押圧力が中央領域から外れて掛かる場合にも検出が可能となる。
この構成において、少なくとも３個の磁気センサに加えて、中央領域に対向する位置に磁気センサを備えておくと、中央に掛る押圧力を精度よく検出できるとともに、偏ってかかる押圧力にも対応できる。
この構成において、少なくとも３個の磁気センサに加えて、中央領域に対向する位置に磁気センサを備えておくと、中央に掛る押圧力を精度よく検出できるとともに、偏ってかかる押圧力にも対応できる。
【0016】
本発明の第４特徴構成は、
前記弾性体層内に空隙部を備え、
前記弾性体層が多環状に形成されるとともに、
前記空隙部が前記弾性体層に挟まれた環状の空隙として形成されている点にある。
前記弾性体層内に空隙部を備え、
前記弾性体層が多環状に形成されるとともに、
前記空隙部が前記弾性体層に挟まれた環状の空隙として形成されている点にある。
【0017】
本特徴構成によれば、
磁気センサと磁性体層との間に空隙部を有する弾性体層を挟むことにより、磁性体層に比較的大きな変形を許容して押圧力の検出が可能となる。
ここで、弾性体層を多環状とすることで、空隙部を十分確保できるとともに多環の中央に対して均等な負荷変形を起こすことが可能となり、検出の信頼性が高まる。
磁気センサと磁性体層との間に空隙部を有する弾性体層を挟むことにより、磁性体層に比較的大きな変形を許容して押圧力の検出が可能となる。
ここで、弾性体層を多環状とすることで、空隙部を十分確保できるとともに多環の中央に対して均等な負荷変形を起こすことが可能となり、検出の信頼性が高まる。
【0018】
本発明の第５特徴構成は、
検出対象とする最大押圧力を前記中央領域に受ける最大押圧状態において、
前記磁性体層の前記磁気センサ側面が、前記磁気センサから離間した位置となる点にある。
検出対象とする最大押圧力を前記中央領域に受ける最大押圧状態において、
前記磁性体層の前記磁気センサ側面が、前記磁気センサから離間した位置となる点にある。
【0019】
本特徴構成によれば、最大押圧状態でも空隙が確保されることで、検出精度を確保できるとともに、上記したヒステリシスの発生を抑制できる。
【0020】
本発明の第６特徴構成は、
前記磁性体層の極性方向が、当該磁性体層の全面において前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされている点にある。
前記磁性体層の極性方向が、当該磁性体層の全面において前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされている点にある。
【0021】
本特徴構成によれば、磁気センサの配設位置の磁界を比較的強く、センサ厚方向（あるいはその逆方向）にできることで、検出精度を上げることができる。
【0022】
本発明の第７特徴構成は、
前記磁性体層が中央領域と前記中央領域を囲う周部領域とから形成され、
前記磁性体層の極性方向が、
前記中央領域において、前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされ、
前記周部領域において、前記中央領域の極性方向に従って、当該周部領域から前記中心に向かうセンサ幅方向、若しくは前記センサ幅方向とは反対方向とされている点にある。
前記磁性体層が中央領域と前記中央領域を囲う周部領域とから形成され、
前記磁性体層の極性方向が、
前記中央領域において、前記磁気センサから前記磁性体層に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくは前記センサ厚方向とは反対方向とされ、
前記周部領域において、前記中央領域の極性方向に従って、当該周部領域から前記中心に向かうセンサ幅方向、若しくは前記センサ幅方向とは反対方向とされている点にある。
【0023】
本特徴構成によれば、中心近傍の押圧力に対して、磁気センサの配設位置の磁界を比較的強く確保しながら、検出出力において分解能と定量性の高い出力を得ることができる。
【0024】
本発明の第８特徴構成は、
前記磁気センサを支持する基板上に、前記弾性体層、前記磁性体層が順に設けられ、
平面視、前記基板、前記弾性体層及び前記磁性体層の外形形状が同一とされている点にある。
前記磁気センサを支持する基板上に、前記弾性体層、前記磁性体層が順に設けられ、
平面視、前記基板、前記弾性体層及び前記磁性体層の外形形状が同一とされている点にある。
【0025】
本特徴構成によれば、基板により触覚センサの機能部位（磁気センサ、弾性体層、磁性体層）を良好に支持できるとともに、比較的構成簡単で実用性の高い触覚センサを実現できる。さらに、製作も容易である。
【0026】
本発明の第９特徴構成は、
前記少なくとも３個の磁気センサが、前記中央領域を囲んで周方向に均等配置され、
前記少なくとも３個の磁気センサの出力を処理して、前記押圧力により押圧される前記磁性体層の位置を推定する押圧位置推定手段を備えた点にある。
前記少なくとも３個の磁気センサが、前記中央領域を囲んで周方向に均等配置され、
前記少なくとも３個の磁気センサの出力を処理して、前記押圧力により押圧される前記磁性体層の位置を推定する押圧位置推定手段を備えた点にある。
【0027】
本特徴構成によれば、統計的に得ることができるデータから押圧位置推定手段を構築することで、押圧位置推定手段により押圧位置の推定を良好に行える。
【0028】
本発明の第１０特徴構成は、
前記弾性体層を挟んで一方側に前記磁気センサを保持する基板を、他方側に前記磁性体層を備えて構成されるととともに、前記基板、弾性体層及び磁性体層が平面視同形且つ膜状に構成され、前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕が、０．０１～３．６の範囲内とされている点にある。
前記弾性体層を挟んで一方側に前記磁気センサを保持する基板を、他方側に前記磁性体層を備えて構成されるととともに、前記基板、弾性体層及び磁性体層が平面視同形且つ膜状に構成され、前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕が、０．０１～３．６の範囲内とされている点にある。
【0029】
本特徴構成によれば、基板に磁気センサを保持した状態で、押圧部を備えた磁性体層を弾性体層を挟んで支えることとなり、磁気センサの配設位置の磁界を良好に変化させることができる。また、これら層を同形、膜状とすることで、一体性の高い触覚センサを容易にえることができる。
ここで、前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕を、０．０１～３．６の範囲内とすることで、様々なダイナミックレンジの触覚センサを得ることができる（後述する第４実施形態の１～３参照）。
また、ヒステリシスの調整の用も果たせる（後述する第４実施形態の４，５参照）。
ここで、前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕を、０．０１～３．６の範囲内とすることで、様々なダイナミックレンジの触覚センサを得ることができる（後述する第４実施形態の１～３参照）。
また、ヒステリシスの調整の用も果たせる（後述する第４実施形態の４，５参照）。
【0030】
本発明の第１１特徴構成は
前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕が、０．４～０．６の範囲内とされている点にある。
前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕が、０．４～０．６の範囲内とされている点にある。
【0031】
本特徴構成によれば、
本特徴構成によれば、ダイナミックレンジを比較的狭くしながら、分解能の高い検出を行える。
本特徴構成によれば、ダイナミックレンジを比較的狭くしながら、分解能の高い検出を行える。
【0032】
発明者らに検討によれば、本発明の第１３の特徴構成に示すように、
前記押圧部にかかる押圧力（Ｎ）と前記磁気センサの配設位置の磁束密度（ｍＴ）との関係が、押圧力０～０．２３Ｎ（２３ｇ重程度）の範囲において、磁束密度０～０．８ｍＴである触覚センサを得ることができる（後述する第４実施形態の２参照）。
前記押圧部にかかる押圧力（Ｎ）と前記磁気センサの配設位置の磁束密度（ｍＴ）との関係が、押圧力０～０．２３Ｎ（２３ｇ重程度）の範囲において、磁束密度０～０．８ｍＴである触覚センサを得ることができる（後述する第４実施形態の２参照）。
【0033】
本発明の第１２特徴構成は
前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕が、０．０１～０．４の範囲内とされている点にある。
前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕が、０．０１～０．４の範囲内とされている点にある。
【0034】
弾性体層のヤング率を比較的小さく設定することで、ダイナミックレンジを比較的広くすることができる。この場合、当然に分解能は低くなる。
【0035】
発明者らに検討によれば、本発明の第１４の特徴構成に示すように、
前記押圧部にかかる押圧力（Ｎ）と前記磁気センサの配設位置の磁束密度（ｍＴ）との関係が、押圧力０～７Ｎ（７００ｇ重程度）の範囲において、磁束密度０～０．８ｍＴである触覚センサを得ることができる（後述する第４実施形態の１参照）。
前記押圧部にかかる押圧力（Ｎ）と前記磁気センサの配設位置の磁束密度（ｍＴ）との関係が、押圧力０～７Ｎ（７００ｇ重程度）の範囲において、磁束密度０～０．８ｍＴである触覚センサを得ることができる（後述する第４実施形態の１参照）。
【0036】
換言すると、本発明の触覚センサにおけるダイナミックレンジを調整する場合、
本発明の第１８特徴構成に示すように、
ダイナミックレンジが広い触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが狭い触覚センサを第二触覚センサとして、前記第一触覚センサの弾性体層のヤング率を前記第二触覚センサの弾性体層のヤング率より大きく設定する。この点、後述するように、第一触覚センサと第二触覚センサにおいて、磁性体層の組成及びその厚みを同一とし、さらに弾性体層の厚みを同一とする場合、ヤング率の大小関係でダイナミックレンジを調整でき、結果的に分解能の調整が成される（後述する第４実施形態の２，３参照）。
本発明の第１８特徴構成に示すように、
ダイナミックレンジが広い触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが狭い触覚センサを第二触覚センサとして、前記第一触覚センサの弾性体層のヤング率を前記第二触覚センサの弾性体層のヤング率より大きく設定する。この点、後述するように、第一触覚センサと第二触覚センサにおいて、磁性体層の組成及びその厚みを同一とし、さらに弾性体層の厚みを同一とする場合、ヤング率の大小関係でダイナミックレンジを調整でき、結果的に分解能の調整が成される（後述する第４実施形態の２，３参照）。
【0037】
これまでの説明では、ダイナミックレンジの調整に関して、弾性体層のヤング率により調整するダイナミックレンジを調整する方法を述べたが、弾性体層の層厚（膜厚）によっても調整することはできる。
即ち、本発明の第１９特徴構成に示すように、ダイナミックレンジが広い触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが狭い触覚センサを第二触覚センサとして、
前記第一触覚センサに於ける前記弾性体層の層厚を前記第二触覚センサに於ける前記弾性体層の層厚より厚く設定して調整する。第一触覚センサと第二触覚センサにおいて、磁性体層の組成及びその厚みを同一とし、さらに弾性体層のヤング率を同一とする場合、層厚の調整でダイナミックレンジを調整でき、結果的に分解能の調整が成される。
即ち、本発明の第１９特徴構成に示すように、ダイナミックレンジが広い触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが狭い触覚センサを第二触覚センサとして、
前記第一触覚センサに於ける前記弾性体層の層厚を前記第二触覚センサに於ける前記弾性体層の層厚より厚く設定して調整する。第一触覚センサと第二触覚センサにおいて、磁性体層の組成及びその厚みを同一とし、さらに弾性体層のヤング率を同一とする場合、層厚の調整でダイナミックレンジを調整でき、結果的に分解能の調整が成される。
【0038】
本発明の第１５特徴構成は、
前記磁性体粒子が、ネオジム磁石粒子、サマリウム・鉄磁石粒子、サマリウム・コバルト磁石粒子、フェライト磁石粒子から選択される何れか一種、もしくはそれらの組み合わせであり、
前記非磁性の可撓性材料が流動性材料を硬化させた樹脂である点にある。
前記磁性体粒子が、ネオジム磁石粒子、サマリウム・鉄磁石粒子、サマリウム・コバルト磁石粒子、フェライト磁石粒子から選択される何れか一種、もしくはそれらの組み合わせであり、
前記非磁性の可撓性材料が流動性材料を硬化させた樹脂である点にある。
【0039】
本特徴構成によれば、磁気センサの配設位置での磁界を確実に確保でき、磁性体層を薄くできるとともに、その検出精度を確保できる。
【0040】
本発明の第１６特徴構成は、
センサ幅方向において前記空隙部に対応する位置に、前記磁気センサが配置されている点にある。
センサ幅方向において前記空隙部に対応する位置に、前記磁気センサが配置されている点にある。
【0041】
本特徴構成によれば、磁気センサの近接に空隙部を確保することで、磁気センサ近傍での磁性体層の変形、特に磁気センサへの近接・離間動作が可能となり、検出の精度が上がる。さらに、磁性体層に分散された磁性体粒子が局所的に集中し、この要因により、検出出力にヒステリシスが生じるのを低減できる。
【0042】
本発明の第１７特徴構成は、
触覚センサの製造方法であって、
硬化処理前の前記非磁性の可撓性材料内に前記磁性体粒子を分散する分散工程を実行し、
前記分散工程で得られた流動性を有する前駆体を所定形状に成形し、当該前駆体の周部に着磁の為の着磁用磁石を配置して極性方向が領域別に設定された磁性体層を使用する点にある。
触覚センサの製造方法であって、
硬化処理前の前記非磁性の可撓性材料内に前記磁性体粒子を分散する分散工程を実行し、
前記分散工程で得られた流動性を有する前駆体を所定形状に成形し、当該前駆体の周部に着磁の為の着磁用磁石を配置して極性方向が領域別に設定された磁性体層を使用する点にある。
【0043】
本特徴構成によれば、磁気センサの配設位置を考慮した、磁性体層における各領域での極性方向を適切に設定でき、結果的に触覚センサの使用目的（押圧力の絶対値検出を主な目的とする。押圧力の負荷位置の検出を主な目的とする等）に応じた極性設定を行える。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】弾性体層に空隙部を備えた触覚センサの基本構造を示す分解斜視図
【図2】ラジアル着磁タイプの磁性体層の極性説明図
【図3】単極着磁タイプの磁性体層の極性説明図
【図4】磁性体層の製造工程を示すフロー図
【図5】ラジアル着磁タイプの磁性体層の製造工程を示す図
【図6】単着磁タイプの磁性体層の製造工程を示す図
【図7】弾性体層の構成を示す図
【図8】基板と一体化した弾性体層の構成を示す図
【図9】数値モデルの構成を示す図
【図10】押圧力を１０ｇ重から１ｋｇ重とした場合の解析モデルの変形状態を示す図
【図11】押圧力と磁気センサ位置での磁束密度の関係を示す図
【図12】第２実施形態に係る触覚センサの構成を示す分解斜視図
【図13】第３実施形態の触覚センサにおける磁気センサの配置状態を示す図
【図14】第３実施形態の触覚センサにおける押圧力の負荷状態（中心負荷）を示す図
【図15】第３実施形態の触覚センサにおける押圧力の負荷位置（上下左右独立負荷）を示す図
【図16】第４実施形態の触覚センサの構造を示す分解斜視図
【図17】第４実施形態の１の触覚センサの特性を示す図
【図18】第４実施形態の２の触覚センサの特性を示す図
【図19】第４実施形態の３の触覚センサの特性を示す図
【図20】第４実施形態の４の触覚センサの特性を示す図
【図21】第４実施形態の５の触覚センサの特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【0045】
以下、図面を参照して本発明について説明する。
本実施の形態では、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態及び第４実施形態に関して説明する。ここで、第１～第３実施形態は、Ａ：弾性体層に空隙部を設ける形態であり（図１、図７，８参照）、第４実施形態は、Ｂ：弾性体層に空隙部を設けない形態である（図１６参照）。
本実施の形態では、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態及び第４実施形態に関して説明する。ここで、第１～第３実施形態は、Ａ：弾性体層に空隙部を設ける形態であり（図１、図７，８参照）、第４実施形態は、Ｂ：弾性体層に空隙部を設けない形態である（図１６参照）。
【0046】
〔基本構成〕
本発明に係る触覚センサ１は、磁界の変化を検出する磁気センサ２、この磁気センサ２の配設位置に磁界を形成する磁性体層３を備え、これら磁気センサ２と磁性体層３の間に非磁性体からなる弾性体層４を備えて構成される。
具体的には、図１、図１６に示す例では、触覚センサ１は磁気センサ２を支持する基板５上に、弾性体層４、磁性体層３を順に設けて構成されており、平面視、基板５、弾性体層４及び磁性体層３の外形形状が同一円盤状とされている。
本発明に係る触覚センサ１は、磁界の変化を検出する磁気センサ２、この磁気センサ２の配設位置に磁界を形成する磁性体層３を備え、これら磁気センサ２と磁性体層３の間に非磁性体からなる弾性体層４を備えて構成される。
具体的には、図１、図１６に示す例では、触覚センサ１は磁気センサ２を支持する基板５上に、弾性体層４、磁性体層３を順に設けて構成されており、平面視、基板５、弾性体層４及び磁性体層３の外形形状が同一円盤状とされている。
【0047】
この構成を採用することにより、本発明に係る触覚センサ１は、前記磁性体層３が押圧力を受けて変形（主にはセンサ厚方向Ｈに変形）した場合に、前記磁気センサ２の配設位置における磁界が変化することとなり、この変化を磁気センサ２で検出することができる。従って、前記磁性体層３は、その一部若しくは全体が本発明に於ける「押圧部」としての働きをする。
【0048】
本発明の触覚センサ１において、「センサ厚方向Ｈ」は磁気センサ２、弾性体層４、磁性体層３の積層方向であり、図１、図１６においては上下方向となる。一方、「センサ幅方向Ｗ」は前記「センサ厚方向Ｈ」に直交する方向であり、図１においては左右方向となる。図１に示すように、触覚センサ１を概略円盤状のシートとして構成する場合、この「センサ幅方向Ｗ」は円盤の中心Ｏに対して、この中心Ｏに近接する、あるいは中心Ｏから離間する方向が「ラジアル方向Ｒ」となる。
【0049】
さらに、本発明に係る触覚センサ１では、円盤の中心Ｏを含む領域と、その周辺の領域とに対して領域間で磁極方向を異ならせる場合があるが、中心Ｏを含む領域を「中央領域Ｉ」と、この中央領域Ｉに対してその外側周辺に位置する領域を「周部領域Ｆ」と呼ぶことがある。
【0050】
磁気センサ２
磁気センサ２としては、例えば、ホールセンサ、磁気抵抗センサ、及び磁気インピーダンスセンサ等を用いることができる。
各実施形態では、磁気センサ２として、リニアホールＩＣ・３ピン（旭化成社製 ＥＱ４３０Ｌ）を使用した。このホールセンサは、その縦×横×高さが３ｍｍ×３．６ｍｍ×１．２ｍｍ程度の直方体形状である。
磁気センサ２としては、例えば、ホールセンサ、磁気抵抗センサ、及び磁気インピーダンスセンサ等を用いることができる。
各実施形態では、磁気センサ２として、リニアホールＩＣ・３ピン（旭化成社製 ＥＱ４３０Ｌ）を使用した。このホールセンサは、その縦×横×高さが３ｍｍ×３．６ｍｍ×１．２ｍｍ程度の直方体形状である。
【0051】
磁性体層３
磁性体層３としては、着磁方向を調整した磁性体粒子６を非磁性の可撓性材料７内に分散させた磁性エラストマーを用いることができる。
磁性体層３としては、着磁方向を調整した磁性体粒子６を非磁性の可撓性材料７内に分散させた磁性エラストマーを用いることができる。
【0052】
磁性体粒子６としては、強磁磁性粒子、例えば、平均粒径３～２００μｍ程度の強磁性体粒子を用いることができる。強磁磁性粒子としては、ネオジム磁石（Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系磁石）粒子が代表的であるが、この種の材料として希土類を主成分とする強磁性粒子を好適に採用することが有効であり、例えば、サマリウム・鉄磁石（Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石）粒子、サマリウム・コバルト磁石（Ｓｍ－Ｃｏ系磁石）粒子、フェライト磁石粒子等も使用できる。
磁性体層３全体に対する、磁性体粒子６の混合割合は５～４０％（体積％）とすることが好ましい。
磁性体層３全体に対する、磁性体粒子６の混合割合は５～４０％（体積％）とすることが好ましい。
【0053】
以下に示す各実施形態では、磁性体粒子６としてネオジム磁石粒子（Ｍａｇｎｅｑｕｅｎｃｈ社製；製品名 ＭＱＦＰ－１５－７）を利用した。その平均粒径は５μｍ、密度は７.６ｇ／ｃｍ３であった。
さらに、磁性体粒子６の混合割合は２０％（体積％）とした。
さらに、磁性体粒子６の混合割合は２０％（体積％）とした。
【0054】
非磁性の可撓性材料７としては、硬化処理前の状態で流動性を有し、前記磁性体粒子６を混合可能で、かつ、硬化後の状態で可撓性を備えていればよい。例えば、シリコンエラストマー、エポキシエラストマー、不飽和ポリエステルエラストマー等を採用できる。さらに、非磁性体となっており硬化後に可撓性を備えておれば、フェノール、ウレタン、アクリル等を例示できる。
【0055】
磁性体層３を、上記の磁性体粒子６と非磁性の可撓性材料７のみから構成する場合は、可撓性材料７の割合は、上記磁性体粒子６の混合割合を除いた残量、即ち９５～６０％（体積％）となる。
【0056】
第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態では、非磁性の可撓性材料７としてシリコーンポッティングゲル（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製 ＴＳＥ３０６２）を使用した。この材料は主剤と硬化剤とを混合することにより得ることができる二液性であり、その混合比を調整することで材料のヤング率が調整可能である。
第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態で使用したこの材料のヤング率は０．５〔ＭＰａ〕、ポアソン比は０．４９〔―〕とした。この可撓性材料７の割合は８０％（体積％）とした。
第４実施形態では、非磁性の可撓性材料７として、上記ＴＳＥ３０６２の他、シリコンエラストマー（ダウ・東レ株式会社製 ＰＤＭＳ）を使用した。
この材料も主剤と硬化剤とを混合することにより得ることができる二液性であり、混合比は調整が可能である。第４実施形態では、主剤と硬化剤との混合比を変えて、この材料のヤング率を調整した（第４実施形態の項参照）。この可撓性材料７の割合は８０％（体積％）とした。
第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態で使用したこの材料のヤング率は０．５〔ＭＰａ〕、ポアソン比は０．４９〔―〕とした。この可撓性材料７の割合は８０％（体積％）とした。
第４実施形態では、非磁性の可撓性材料７として、上記ＴＳＥ３０６２の他、シリコンエラストマー（ダウ・東レ株式会社製 ＰＤＭＳ）を使用した。
この材料も主剤と硬化剤とを混合することにより得ることができる二液性であり、混合比は調整が可能である。第４実施形態では、主剤と硬化剤との混合比を変えて、この材料のヤング率を調整した（第４実施形態の項参照）。この可撓性材料７の割合は８０％（体積％）とした。
【0057】
本実施形態では、着磁方向を調整した磁性体粒子６の分散状態に関して２つの着磁タイプを紹介する。一方が「ラジアル着磁タイプ」であり、他方が「単極着磁タイプ」である。各タイプの磁性体層３における極性分布を図２、図３に示した。これらの図において、矢印は極性方向を示しており、極性表示はＳ極からＮ極に向かう方向としている。
【0058】
磁性体層３を成す磁性エラストマーは、その製造工程が独特であり、図４に示すように、１．前駆体製造工程（分散工程Ｓ１、成形工程Ｓ２）、２．着磁工程Ｓ３を経て製造する。
【0059】
１ 前駆体製造工程
この工程は、図４に示すように、分散工程Ｓ１と成型工程Ｓ２とからなる。
分散工程Ｓ１は、硬化処理前の非磁性の可撓性材料７内に磁性体粒子６を分散して一次前駆体Ｘ１を得る工程である。即ち、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように硬化処理前、流動性を有する非磁性の可撓性材料７内に所定量の磁性体粒子６を混合し、撹拌することにより一次前駆体Ｘ１を得ることができる。ここで製造される一次前駆体Ｘ１は流動性を有するため所定の型内で成形可能である。
この工程は、図４に示すように、分散工程Ｓ１と成型工程Ｓ２とからなる。
分散工程Ｓ１は、硬化処理前の非磁性の可撓性材料７内に磁性体粒子６を分散して一次前駆体Ｘ１を得る工程である。即ち、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように硬化処理前、流動性を有する非磁性の可撓性材料７内に所定量の磁性体粒子６を混合し、撹拌することにより一次前駆体Ｘ１を得ることができる。ここで製造される一次前駆体Ｘ１は流動性を有するため所定の型内で成形可能である。
【0060】
成型工程Ｓ２は、前記分散工程Ｓ２で得られた一次前駆体Ｘ１に関して、混合分散されている磁性体粒子分散可塑性材料を成型する工程である。即ち、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、当該混合材料を型Ｍに注いで、硬化させる。硬化に際しては、ヒータＲにより加熱することが好ましい。
【0061】
２ 着磁工程
この工程は、前駆体製造工程で得られた二次前駆体としての磁性エラストマーＸ２をその周部に、着磁用磁石８ａ，８ｂ,９,９０を配置して、磁性体層３の極性方向を領域別に設定し着磁する工程である。ここで、着磁用磁石としては、図５（ｃ）、図６（ｃ）左図に示すように、永久磁石８ａ，８ｂ,９を使用できる他、図６（ｃ）右図に示すように、電磁石９０も使用することができる。図５（ｃ）、図６（ｃ）に、それぞれこの工程の概要を示しているが、使用する着磁用磁石８ａ，８ｂ，９,９０の形状および配置が着磁タイプにより異なるため、以下、個別に説明する。
この工程は、前駆体製造工程で得られた二次前駆体としての磁性エラストマーＸ２をその周部に、着磁用磁石８ａ，８ｂ,９,９０を配置して、磁性体層３の極性方向を領域別に設定し着磁する工程である。ここで、着磁用磁石としては、図５（ｃ）、図６（ｃ）左図に示すように、永久磁石８ａ，８ｂ,９を使用できる他、図６（ｃ）右図に示すように、電磁石９０も使用することができる。図５（ｃ）、図６（ｃ）に、それぞれこの工程の概要を示しているが、使用する着磁用磁石８ａ，８ｂ，９,９０の形状および配置が着磁タイプにより異なるため、以下、個別に説明する。
【0062】
１ ラジアル着磁タイプ
図２からも判明するように、このタイプでは、磁極方向を、磁性体層３の中央領域Ｉにおいて、磁気センサ２から磁性体層３に向かう方向であるセンサ厚方向Ｈとしており、周部領域Ｆにおいて、中央領域Ｉの極性方向に従って、即ち磁力線の方向が同一となるようにして、当該周部領域Ｆから中心Ｏに向かう方向としている。
図２からも判明するように、このタイプでは、磁極方向を、磁性体層３の中央領域Ｉにおいて、磁気センサ２から磁性体層３に向かう方向であるセンサ厚方向Ｈとしており、周部領域Ｆにおいて、中央領域Ｉの極性方向に従って、即ち磁力線の方向が同一となるようにして、当該周部領域Ｆから中心Ｏに向かう方向としている。
【0063】
このラジアル着磁タイプの着磁
このタイプの着磁工程Ｓ３を模式的に示したのが図５（ｃ）である。
図からも判明するように、概略円盤状に成形された磁性エラストマーＸ２を保持する形態で、この磁性エラストマーＸ２の周部に、複数分割された永久磁石８ａを分散配置するとともに、磁性エラストマーＸ２の中央領域Ｉ上下に、この領域Ｉを挟んで断面円状の永久磁石８ｂを配置して、磁性エラストマーＸ２の着磁処理を実行する。
このタイプの着磁工程Ｓ３を模式的に示したのが図５（ｃ）である。
図からも判明するように、概略円盤状に成形された磁性エラストマーＸ２を保持する形態で、この磁性エラストマーＸ２の周部に、複数分割された永久磁石８ａを分散配置するとともに、磁性エラストマーＸ２の中央領域Ｉ上下に、この領域Ｉを挟んで断面円状の永久磁石８ｂを配置して、磁性エラストマーＸ２の着磁処理を実行する。
【0064】
前者の永久磁石８ａは、複数組み合わせて、磁性エラストマーＸ２を、その周辺全域からドーナツ状に囲むように形成・配置し、外径側を一方の極（図示するものはＳ極）としており、内径側を他方の極概（図示するものはＮ極）としている。図５（ｃ）では、理解を容易とするため磁性エラストマーＸ２の後方（裏面側）に位置する永久磁石８aのみを示した。
【0065】
後者の永久磁石８ｂは、円盤状をなす磁性エラストマー体Ｘ２の中央領域Ｉを、その上下から挟むように配置し、磁性エラストマーＸ２の中央領域Ｉに関して、その底面から上面に向かうように磁極を形成する。即ち、図示する例では、上側及び下側に配置される永久磁石８ｂに関しては、底面をＳ極とし上面をＮ極とする。
着磁用磁石としては、永久磁石８ａ，８ｂの他、電磁石（図示省略）も使用できる。
このようにすることで、ラジアル着磁タイプの磁性体層３を得ることができる。
着磁用磁石としては、永久磁石８ａ，８ｂの他、電磁石（図示省略）も使用できる。
このようにすることで、ラジアル着磁タイプの磁性体層３を得ることができる。
【0066】
この例では、磁極方向を周部領域Ｆから中央領域Ｉに向かう方向とし、中央領域Ｉから上面に抜ける方向としているが、当然に着磁方向を選択（図５（ｃ）に示すＳ,Ｎ極の方向を逆とする）ことで、磁極方向を逆転することも可能である。
従って、このラジアル着磁タイプでは、中央領域Ｉ（磁性体層３の一部）が、本発明の「着磁方向調整部」となり、当該部位に分散された磁性体粒子６の着磁方向が、ほぼその全域において前磁気センサ２から磁性体層３に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくはこのセンサ厚方向とは反対方向となっている。ここで、中央領域Ｉと周部領域Ｆとの領域比は、上記製造手法からも判るように任意に設定できるが、例えば、中央領域Ｉと周部領域Ｆとの領域比を１：１～１：１０程度とすることができる。押圧力を受ける押圧部は、磁性体層３の一部とも全部ともすることができる。
従って、このラジアル着磁タイプでは、中央領域Ｉ（磁性体層３の一部）が、本発明の「着磁方向調整部」となり、当該部位に分散された磁性体粒子６の着磁方向が、ほぼその全域において前磁気センサ２から磁性体層３に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくはこのセンサ厚方向とは反対方向となっている。ここで、中央領域Ｉと周部領域Ｆとの領域比は、上記製造手法からも判るように任意に設定できるが、例えば、中央領域Ｉと周部領域Ｆとの領域比を１：１～１：１０程度とすることができる。押圧力を受ける押圧部は、磁性体層３の一部とも全部ともすることができる。
【0067】
２ 単極着磁タイプ
図３からも判明するように、この単極着磁タイプでは、磁性体層３の極性方向が、当該磁性体層３の全面において磁気センサ２から前記磁性体層３に向かう方向であるセンサ厚方向Ｈとしている。
この単極着磁タイプの着磁工程Ｓ３を示したのが図６（ｃ）である。
このタイプの例では、着磁を前タイプと同様に永久磁石９を使用して行う場合と、電磁石９０を使用して行う場合との両方を模式的に示している。図６（ｃ）において左側の図面が永久磁石９を使用する場合であり、同図右側が電磁石９０を使用する場合の例である。
図からも判明するように、概略円盤状の磁性エラストマーＸ２を保持する形態で、この磁性エラストマーＸ２の上下に、磁性エラストマーＸ２と同径以上の断面円状の着磁用磁石９、９０を配置して、磁性エラストマーＸ２の着磁処理を実行する。このタイプの場合、磁性エラストマーＸ２の周部には何も配置しない。
このようにすることで、単極着磁タイプの磁性体層３を得ることができる。
図３からも判明するように、この単極着磁タイプでは、磁性体層３の極性方向が、当該磁性体層３の全面において磁気センサ２から前記磁性体層３に向かう方向であるセンサ厚方向Ｈとしている。
この単極着磁タイプの着磁工程Ｓ３を示したのが図６（ｃ）である。
このタイプの例では、着磁を前タイプと同様に永久磁石９を使用して行う場合と、電磁石９０を使用して行う場合との両方を模式的に示している。図６（ｃ）において左側の図面が永久磁石９を使用する場合であり、同図右側が電磁石９０を使用する場合の例である。
図からも判明するように、概略円盤状の磁性エラストマーＸ２を保持する形態で、この磁性エラストマーＸ２の上下に、磁性エラストマーＸ２と同径以上の断面円状の着磁用磁石９、９０を配置して、磁性エラストマーＸ２の着磁処理を実行する。このタイプの場合、磁性エラストマーＸ２の周部には何も配置しない。
このようにすることで、単極着磁タイプの磁性体層３を得ることができる。
【0068】
この例においても、当然に着磁方向を選択（図６（ｃ）に示すＳ,Ｎ極の方向を逆とする）ことで、磁極方向を逆転することも可能である。
従って、この単極着磁タイプでは、磁性体層３の全部が、本発明の「着磁方向調整部」となり、当該部位に分散された磁性体粒子６の着磁方向が、前磁気センサ２から磁性体層３に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくはこのセンサ厚方向とは反対方向となっている。押圧力を受ける押圧部は、磁性体層の一部とも全部ともすることができる。
従って、この単極着磁タイプでは、磁性体層３の全部が、本発明の「着磁方向調整部」となり、当該部位に分散された磁性体粒子６の着磁方向が、前磁気センサ２から磁性体層３に向かう方向であるセンサ厚方向、若しくはこのセンサ厚方向とは反対方向となっている。押圧力を受ける押圧部は、磁性体層の一部とも全部ともすることができる。
【0069】
弾性体層４
弾性体層４は、弾性を有する非磁性体でこれを構成することができる。
弾性体層４は、弾性を有する非磁性体でこれを構成することができる。
【0070】
この層に使用する弾性を有する非磁性体としては、例えば、先に示したシリコンエラストマーは代表例である。エポキシエラストマー、不飽和ポリエステルエラストマー等やさらに、非磁性体となっており硬化後に可撓性を備えておれば、フェノール、ウレタン、アクリル等を例示できる。この種のシリコンエラストマー、エポキシエラストマー、不飽和ポリエステルエラストマー等のヤング率は概略０．０１～１０．０Ｍｐａである。
第１、第２、第３実施形態では、シリコーンポッティングゲル（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製 ＴＳＥ３０６２）を使用した。
第４実施形態では、上記ＴＳＥ３０６２の他、上記したシリコンエラストマー（ダウ・東レ株式会社製 ＰＤＭＳ）も使用した。
第１、第２、第３実施形態では、シリコーンポッティングゲル（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製 ＴＳＥ３０６２）を使用した。
第４実施形態では、上記ＴＳＥ３０６２の他、上記したシリコンエラストマー（ダウ・東レ株式会社製 ＰＤＭＳ）も使用した。
【0071】
図１、図７から判明するように、第１、第２、第３実施形態に係る触覚センサ１では、この弾性体層４の構造として独特の構造を採用している。
弾性体層４は概略円盤状としているが、表面側（磁性体層３の配置側）に複数の環状の溝１０が穿たれている。結果、弾性体層４は多環状（図に示すものは４環）に形成され、これら環状部位の間が、弾性体層４に挟まれた環状の空隙部として形成されている。図に示すものは４環となっている。さらに、弾性体層４の中央にも円状の溝１１が形成され、この部位も空隙部となっている。
結果、この弾性体層４は、その断面形状として、後述する数値モデルの断面を示す図９からも判明するように、複数の柱状支持部４で磁性体層３を支持する構造が採用されている。
図１６から判明するように、第４実施形態に係る触覚センサ１では、この弾性体層４は単純な円盤状としている。即ち、上記の空隙部は設けていない。
弾性体層４は概略円盤状としているが、表面側（磁性体層３の配置側）に複数の環状の溝１０が穿たれている。結果、弾性体層４は多環状（図に示すものは４環）に形成され、これら環状部位の間が、弾性体層４に挟まれた環状の空隙部として形成されている。図に示すものは４環となっている。さらに、弾性体層４の中央にも円状の溝１１が形成され、この部位も空隙部となっている。
結果、この弾性体層４は、その断面形状として、後述する数値モデルの断面を示す図９からも判明するように、複数の柱状支持部４で磁性体層３を支持する構造が採用されている。
図１６から判明するように、第４実施形態に係る触覚センサ１では、この弾性体層４は単純な円盤状としている。即ち、上記の空隙部は設けていない。
【0072】
基板５
基板５は、弾性体層４を構成する非磁性体と同質もしくはそれより硬い非磁性体で構成することができる。この種の非磁性体材料としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂またはジアリルフタレート樹脂等を採用できる。さらに、非磁性体となっており可撓性を備えておれば好ましく、先に示した、シリコンエラストマー、フェノール、ウレタン、アクリル等を例示できる。また、弾性材料でなくても良く、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリメチルぺンテン、ポリブタジエン、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂なども例示できる。
基板５は、弾性体層４を構成する非磁性体と同質もしくはそれより硬い非磁性体で構成することができる。この種の非磁性体材料としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂またはジアリルフタレート樹脂等を採用できる。さらに、非磁性体となっており可撓性を備えておれば好ましく、先に示した、シリコンエラストマー、フェノール、ウレタン、アクリル等を例示できる。また、弾性材料でなくても良く、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリメチルぺンテン、ポリブタジエン、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂なども例示できる。
【0073】
図１、図１６に示した例は、この基板５を前記弾性体層４とは別体に円盤状に形成した例である。基板５には磁気センサ２の収納部２０を設けている。この構成では弾性体層４に関しては、弾性体層４の底部を基板５に固定して、この層４を支持する。従って、センサ幅方向Ｗにおいて、空隙部（円状の溝１１）に対応する位置（図上下側）に、磁気センサ２が配置されている。
【0074】
一方、基板５は、弾性体層４と一体化することもできる。図８に示す例がこの例であり、同図（ａ）は溝１０、１１が穿たれた弾性体層・基板一体化物５０を表面側から見た斜視図である。この一体化物５０の表面には複数の溝１０、１１を穿ち、４環状の柱状支持部を設けている。同図（ｂ）は一体化物５０の裏面図であり、磁気センサ２の収納部２０が穿たれている。この構成を採用する場合、一体化物５０は、強度を増し、基板５及び弾性体層４の肉厚を合算した肉厚となる。
【0075】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る触覚センサ１では、磁気センサ２に対向する形態で、弾性体層４を挟んで、その上部を覆うように磁性体層３が設けられることにより、磁気センサ２の配設位置に磁界が形成される。そして、磁性体層３が押圧力を受けて変形（主には磁気センサ２側にひずむ）すると、磁気センサ２周りの磁界が変化することにより、この変化を磁気センサ２が検出することとなる。
【0076】
図１に示す触覚センサ１は弾性体層４内に空隙部１０，１１を設けているため、多数回の検出を繰り返し行うことによっても検出精度が変わらないという一つの特徴がある。
【0077】
以上が、本発明に係る触覚センサ１の共通構成であるが、以下、個々の実施形態に関して説明する。
【0078】
Ａ：弾性体層に空隙部を設ける形態（第１，第２，第３実施形態）
１．第１実施形態
この実施形態の構成は、これまで説明してきた図１に示したものである。
磁気センサ２は触覚センサ１の底部中央に位置され、磁性体層３としては、ラジアル着磁タイプのものを採用した。さらに、弾性体層４と基板５とは別個とした。
１．第１実施形態
この実施形態の構成は、これまで説明してきた図１に示したものである。
磁気センサ２は触覚センサ１の底部中央に位置され、磁性体層３としては、ラジアル着磁タイプのものを採用した。さらに、弾性体層４と基板５とは別個とした。
【0079】
触覚センサ１の構成概要を、以下に整理しておく。
外形形状 ；基板５、弾性体層４及び磁性体層３の外形形状 円盤状で同一径
外径１５ｍｍ、全センサ厚２ｍｍ
基板５ ；厚１．２ｍｍ
磁気センサ２；個数 単数、位置 センサ中央領域Ｉ
弾性体層４ ；４環柱状（図７に示すもの）
層厚０．５ｍｍ
磁性体層３ ：ラジアル着磁タイプ（図２に示すもの）
層厚０．３ｍｍ
外形形状 ；基板５、弾性体層４及び磁性体層３の外形形状 円盤状で同一径
外径１５ｍｍ、全センサ厚２ｍｍ
基板５ ；厚１．２ｍｍ
磁気センサ２；個数 単数、位置 センサ中央領域Ｉ
弾性体層４ ；４環柱状（図７に示すもの）
層厚０．５ｍｍ
磁性体層３ ：ラジアル着磁タイプ（図２に示すもの）
層厚０．３ｍｍ
【0080】
この触覚センサ１の検出動作を、図９に示す数値モデルにて数値実験にて検証した。検証に際しては、触覚センサ１の要部を有限要素に分割し、押圧負荷に対して静解析と磁場解析を行った。この数値モデルでは基板５及び弾性体層４の底面は省略している。
【0081】
同図には、触覚センサ１の各部位の符号に従って符号を付した。さらに、３０は押圧力を掛ける指先の数値モデルである。弾性体層４（柱状支持部）のヤング率は０．５〔ＭＰａ〕、ポアソン比は０．４９〔―〕とし、指先のヤング率は、７．０〔ＭＰａ〕とした。弾性体層３の磁化の強さは、０．２５〔Ｔ〕とし、比透磁率を１．０５とした。
【0082】
【0083】
数値実験の結果、無負荷状態で、磁気センサ２の配置位置での磁束密度は５．８ｍＴとなった。図１０（ａ）に示す押圧力１０ｇ重（０．１Ｎ程度）で、５．９ｍＴであった。さらに、図１０（ｂ）に示す押圧力１ｋｇ重（１０Ｎ程度）で、２８．１ｍＴであった。
【0084】
図１０（ｂ）から判明するように、この例における触覚センサ１にあっては、検出対象とする最大押圧力（１ｋｇ重）を中央領域Ｉに受ける最大押圧状態において、磁性体層３の磁気センサ２側面が、磁気センサ２から離間した位置とできた。
【0085】
図１１に、この第１実施形態の触覚センサ１における押圧力〔ｇ〕と磁気センサ２の配設位置での磁束密度〔ｍＴ〕の関係を示した。この図では押圧力の単位を単に〔ｇ〕と記載しているが、当該質量の物質により生じる力（重力加速度を積算した値）となる。ここで、同図において直線近似する場合と指数近似する場合の結果を示した。結果、上述の押圧力範囲（１０ｇ重～１ｋｇ重）で十分分解能が得られることがわかる。
【0086】
２．第２実施形態
この実施形態は、第１実施形態で示した触覚センサ１の構成に、弾性体層４と基板５との間に緩衝層としての付加弾性体層４０を加えるとともに、磁性体層３をラジアル着磁タイプのものとする他、単着磁タイプのものに変えた場合の実施形態である。この構成の触覚センサ１を図１２に示した。
この実施形態は、第１実施形態で示した触覚センサ１の構成に、弾性体層４と基板５との間に緩衝層としての付加弾性体層４０を加えるとともに、磁性体層３をラジアル着磁タイプのものとする他、単着磁タイプのものに変えた場合の実施形態である。この構成の触覚センサ１を図１２に示した。
【0087】
触覚センサ１の構成概要を第１実施形態の記載に従って以下に整理した。
触覚センサ１ ；基板５、弾性体層４、付加弾性体層４０及び磁性体層３の外形形状 円盤状で同一径
外径１５ｍｍ、全センサ厚３ｍｍ
基板５ ；厚１．２ｍｍ
磁気センサ２ ；個数 単数
位置 センサ中央領域Ｉ
弾性体層４ ；４環柱状（図１２に示すもの）
層厚０．５ｍｍ
付加弾性体層４０；円盤状（図１２に示すもの）
層厚０．５ｍｍ
磁性体層３ ：ラジアル着磁タイプ及び単着磁タイプ（図２及び図３に示すもの）
層厚０．８ｍｍ
触覚センサ１ ；基板５、弾性体層４、付加弾性体層４０及び磁性体層３の外形形状 円盤状で同一径
外径１５ｍｍ、全センサ厚３ｍｍ
基板５ ；厚１．２ｍｍ
磁気センサ２ ；個数 単数
位置 センサ中央領域Ｉ
弾性体層４ ；４環柱状（図１２に示すもの）
層厚０．５ｍｍ
付加弾性体層４０；円盤状（図１２に示すもの）
層厚０．５ｍｍ
磁性体層３ ：ラジアル着磁タイプ及び単着磁タイプ（図２及び図３に示すもの）
層厚０．８ｍｍ
【0088】
第２実施形態において、磁性体層３をラジアル着磁タイプとする場合の、磁気センサ２で検出された磁束密度は無負荷状態で５．３８ｍＴであり、１０ｇ重の押圧負荷状態で、５．４ｍＴであった。
磁性体層３を単着磁タイプとする場合の、磁気センサ２で検出された磁束密度は、無負荷状態で１１．５ｍＴであり、１０ｇ重の押圧負荷状態で、１１．６ｍＴであった。
従って、付加弾性体層４０を加えた場合も単着磁タイプの磁性体層３を使用すると、１０g重の分解能を得られる。
磁性体層３を単着磁タイプとする場合の、磁気センサ２で検出された磁束密度は、無負荷状態で１１．５ｍＴであり、１０ｇ重の押圧負荷状態で、１１．６ｍＴであった。
従って、付加弾性体層４０を加えた場合も単着磁タイプの磁性体層３を使用すると、１０g重の分解能を得られる。
【0089】
３，第３実施形態
この実施形態は、多極センサとしての本発明の触覚センサ１の可能性に関する検討を行った。
磁気センサ２の個数及び配置
検討に使用した触覚センサ１は、磁気センサ２の個数及び配置を除いて第２実施形態のものと基本同一とした。
この実施形態は、多極センサとしての本発明の触覚センサ１の可能性に関する検討を行った。
磁気センサ２の個数及び配置
検討に使用した触覚センサ１は、磁気センサ２の個数及び配置を除いて第２実施形態のものと基本同一とした。
【0090】
図１３に、この実施形態における磁気センサ２の配置を示した。この図面は先に説明した数値モデルに対応している。同図で（ａ）は平面視図を示し、Ｐで押圧負荷を中心に掛ける場合を例示した。（ｂ）は底面視図であり、黒方形で示す各磁気センサ２の配設位置に対応した主検出領域を示している。図からも判明するように、磁気センサ２は、触覚センサ１の中心Ｏを外した周部領域Ｆに周方向に均等３位置に配置した。
【0091】
触覚センサ１の構成概要を第１実施形態の記載に従って以下に整理した。
触覚センサ１ ；基板５、弾性体層４、付加弾性体層４０及び磁性体層３の外形形状 円盤状で同一径
外径１５ｍｍ、全センサ厚３ｍｍ
基板５ ；厚１．２ｍｍ
磁気センサ２ ；個数 ３
位置 センサ中央領域Ｉを囲って周方向に３ヶ所均等配置
弾性体層４ ；４環柱状（図１２に示すもの）
層厚０．５ｍｍ
付加弾性体層４０；円盤状（図１２に示すもの）
層厚０．５ｍｍ
磁性体層３ ：ラジアル着磁タイプ（図２に示すもの）
層厚０．８ｍｍ
触覚センサ１ ；基板５、弾性体層４、付加弾性体層４０及び磁性体層３の外形形状 円盤状で同一径
外径１５ｍｍ、全センサ厚３ｍｍ
基板５ ；厚１．２ｍｍ
磁気センサ２ ；個数 ３
位置 センサ中央領域Ｉを囲って周方向に３ヶ所均等配置
弾性体層４ ；４環柱状（図１２に示すもの）
層厚０．５ｍｍ
付加弾性体層４０；円盤状（図１２に示すもの）
層厚０．５ｍｍ
磁性体層３ ：ラジアル着磁タイプ（図２に示すもの）
層厚０．８ｍｍ
【0092】
このように中心周りに均等分散して配置した磁気センサ２により検出できた各磁気センサ２の配置位置における磁束密度の変化量〔ｍＴ〕を示したのが下記する表１である。
【0093】
図１４，１５にこの実施形態における押圧力の負荷位置Ｐを示した。
図１４（ａ）は触覚センサ１の中心Ｏに所定面積を有する押圧力を負荷した状態を示しており、（ｂ）に平面視での押圧力位置Ｐを示している。
図１５は、図１４（ｂ）に対応する平面視での押圧力負荷位置Ｐを示し、触覚センサ１の中心に対して、それを囲む状態で位相９０度ごとに負荷位置を変えている。図面上は中心周りの上下左右で独立した位置となる。
図１４（ａ）は触覚センサ１の中心Ｏに所定面積を有する押圧力を負荷した状態を示しており、（ｂ）に平面視での押圧力位置Ｐを示している。
図１５は、図１４（ｂ）に対応する平面視での押圧力負荷位置Ｐを示し、触覚センサ１の中心に対して、それを囲む状態で位相９０度ごとに負荷位置を変えている。図面上は中心周りの上下左右で独立した位置となる。
【0094】
表１においては、図１３（ａ）において中心Ｏに対して右上側に位置する磁気センサ２を「上磁気センサ」、この磁気センサ２は対して時計方向１２０度回転した位置に配置した磁気センサ２を「右下磁気センサ」、さらに１２０度回転した位置に配置した磁気センサ２を「左下磁気センサ」と呼んでいる。
【0095】
【表1】
【0096】
表１から、３個の磁気センサ２を周部領域Ｆに周方向で均等配置する場合は、負荷位置に従って以下の特徴的な出力を得ることができる。
【0097】
負荷位置Ｐを中心Ｏとする場合、各磁気センサ２でほぼ均等な検出出力を得ることができる。
負荷位置Ｐを上とする場合、右下及び左下磁気センサに特徴的な検出出力を得ることができる。
負荷位置Ｐを下とする場合、全ての磁気センサに特徴的な検出出力を得ることができる。
負荷位置Ｐを左とする場合、左下磁気センサに特徴的な検出出力を得ることができる。
負荷位置Ｐを右とする場合、右下磁気センサに特徴的な検出出力を得ることができる。
負荷位置Ｐを上とする場合、右下及び左下磁気センサに特徴的な検出出力を得ることができる。
負荷位置Ｐを下とする場合、全ての磁気センサに特徴的な検出出力を得ることができる。
負荷位置Ｐを左とする場合、左下磁気センサに特徴的な検出出力を得ることができる。
負荷位置Ｐを右とする場合、右下磁気センサに特徴的な検出出力を得ることができる。
【0098】
以上の結果により、周方向に均等分散配置した磁気センサ２の検出出力を利用して、磁気センサ２に設定する縦横方向（中心を原点とするＸ－Ｙ方向）の位置、あるいはラジアル位置（中心からの径Ｒ及び周回角度Θ）を、統計的処理より近似式として得ることができる。
【0099】
縦横方向で使用する統計的に求めることができる近似式の例は以下の式となる。
Ｘ＝ｘ１＊（上磁気センサの検出出力）＋ｘ２＊（右下磁気センサの検出出力）＋ｘ３＊（右下磁気センサの検出出力）＋ＸＣ
Ｙ＝ｙ１＊（上磁気センサの検出出力）＋ｙ２＊（右下磁気センサの検出出力）＋ｙ３＊（右下磁気センサ２の検出出力）＋ＹＣ
ここで、ｘ１～ｘ３、ｙ１～ｙ３は係数、ＸＣ，ＹＣは定数である。
Ｘ＝ｘ１＊（上磁気センサの検出出力）＋ｘ２＊（右下磁気センサの検出出力）＋ｘ３＊（右下磁気センサの検出出力）＋ＸＣ
Ｙ＝ｙ１＊（上磁気センサの検出出力）＋ｙ２＊（右下磁気センサの検出出力）＋ｙ３＊（右下磁気センサ２の検出出力）＋ＹＣ
ここで、ｘ１～ｘ３、ｙ１～ｙ３は係数、ＸＣ，ＹＣは定数である。
【0100】
従って、上記のような近似式に従って押圧力の作用位置を推定する手段を押圧位置推定手段と呼ぶ。ここでは、センサの個数として３個の例を示したが、３個以上の磁気センサ２を備えることにより、中心Ｏ、中心Ｏを囲む４位置に関する検出（所謂５極センサ機能）を行うことができる。
【0101】
即ち、本発明の触覚センサ１は、少なくとも３個の磁気センサ２が、中央領域Ｉを囲んで周方向に均等配置され、これら少なくとも３個の磁気センサ２の出力を処理して、押圧力により押圧される磁性体層３の位置を推定する押圧位置推定手段を備えて、５極センサとして働く。
以上説明したように、第１～第３実施形態の触覚センサ１は、押圧力範囲０～１０Ｎ（０ｇ重～１ｋｇ重程度）で十分分解能が得られることがわかる。
以上説明したように、第１～第３実施形態の触覚センサ１は、押圧力範囲０～１０Ｎ（０ｇ重～１ｋｇ重程度）で十分分解能が得られることがわかる。
【0102】
Ｂ：弾性体層に空隙部を設けない形態（第４実施形態）
この実施形態の構成は、これまで説明してきた図１６に示したものである。
磁気センサ２は触覚センサ１の底部中央に位置され、磁性体層３としては、単極着磁タイプのものを採用した。さらに、弾性体層４と基板５とは別個とした。
この実施形態の構成は、これまで説明してきた図１６に示したものである。
磁気センサ２は触覚センサ１の底部中央に位置され、磁性体層３としては、単極着磁タイプのものを採用した。さらに、弾性体層４と基板５とは別個とした。
【0103】
本明細書では、第４実施形態として、第４実施形態の１～第４実施形態の５まで紹介する。以下に、これら実施形態の共通する構成の概要を整理した。
【0104】
外形形状 ；基板５、弾性体層４及び磁性体層３の外形形状 円盤状で同一径
外径１５ｍｍ若しくは８ｍｍ、全センサ厚２ｍｍ
基板５ ；厚１．２ｍｍ
；材質；エポキシ樹脂（ヤング率；３．０〔ＧＰａ〕）
磁気センサ２；個数 単数、位置 センサ中央領域Ｉ
弾性体層４ ；円盤状（空隙部なし）
；層厚０．５ｍｍ
；材質；ＰＤＭＳ若しくはＴＳＥ３０６２
磁性体層３ ：単極着磁タイプ（図３に示すもの）
層厚０．３ｍｍ
；基材材質；ＰＤＭＳ若しくはＴＳＥ３０６２
；磁性体粒子 ネオジム磁石粒子（Ｎｄ粒子）
；混合割合２０％（体積％）
外径１５ｍｍ若しくは８ｍｍ、全センサ厚２ｍｍ
基板５ ；厚１．２ｍｍ
；材質；エポキシ樹脂（ヤング率；３．０〔ＧＰａ〕）
磁気センサ２；個数 単数、位置 センサ中央領域Ｉ
弾性体層４ ；円盤状（空隙部なし）
；層厚０．５ｍｍ
；材質；ＰＤＭＳ若しくはＴＳＥ３０６２
磁性体層３ ：単極着磁タイプ（図３に示すもの）
層厚０．３ｍｍ
；基材材質；ＰＤＭＳ若しくはＴＳＥ３０６２
；磁性体粒子 ネオジム磁石粒子（Ｎｄ粒子）
；混合割合２０％（体積％）
【0105】
第４実施形態の１～５では、外径、弾性体層４の材質及び磁性体層の材質が異なるため、以下に整理して示す。
整理に際しては、第４実施形態の別、外径、弾性体層４の材質及びそのヤング率Ｙ４；、弾性体層４を得るための主剤と硬化剤の比、磁性体層３の構成材の材質及びそのヤング率Ｙ３、磁性体層３の主剤と硬化剤の比を記した。
整理に際しては、第４実施形態の別、外径、弾性体層４の材質及びそのヤング率Ｙ４；、弾性体層４を得るための主剤と硬化剤の比、磁性体層３の構成材の材質及びそのヤング率Ｙ３、磁性体層３の主剤と硬化剤の比を記した。
【0106】
第４実施形態の１
外径 ；１５ｍｍ
弾性体層４；材質；ＰＤＭＳ（ヤング率Ｙ４＝０．０２ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；４０：１
磁性体層３；材質；ＰＤＭＳ＋Ｎｄ粒子（ヤング率Ｙ３＝１．３８ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；２０：１
外径 ；１５ｍｍ
弾性体層４；材質；ＰＤＭＳ（ヤング率Ｙ４＝０．０２ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；４０：１
磁性体層３；材質；ＰＤＭＳ＋Ｎｄ粒子（ヤング率Ｙ３＝１．３８ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；２０：１
【0107】
第４実施形態の２
外径 ；１５ｍｍ
弾性体層４；材質；ＴＳＥ３０６２（ヤング率Ｙ４＝０．０２ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；１：１
磁性体層３；材質；ＴＳＥ３０６２＋Ｎｄ粒子（ヤング率Ｙ３＝０．０４ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；１：１
外径 ；１５ｍｍ
弾性体層４；材質；ＴＳＥ３０６２（ヤング率Ｙ４＝０．０２ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；１：１
磁性体層３；材質；ＴＳＥ３０６２＋Ｎｄ粒子（ヤング率Ｙ３＝０．０４ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；１：１
【0108】
第４実施形態の３
外径 ；１５ｍｍ
弾性体層４；材質；ＰＤＭＳ（ヤング率Ｙ４＝０．１４ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；３０：１
磁性体層３；材質；ＴＳＥ３０６２＋Ｎｄ粒子（ヤング率Ｙ３＝０．０４ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；１：１
外径 ；１５ｍｍ
弾性体層４；材質；ＰＤＭＳ（ヤング率Ｙ４＝０．１４ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；３０：１
磁性体層３；材質；ＴＳＥ３０６２＋Ｎｄ粒子（ヤング率Ｙ３＝０．０４ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；１：１
【0109】
第４実施形態の４
外径 ；８ｍｍ
弾性体層４；材質；ＰＤＭＳ（ヤング率Ｙ４＝０．１４ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；３０：１
磁性体層３；材質；ＰＤＭＳ＋Ｎｄ粒子（ヤング率Ｙ３＝０．３７ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；３０：１
外径 ；８ｍｍ
弾性体層４；材質；ＰＤＭＳ（ヤング率Ｙ４＝０．１４ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；３０：１
磁性体層３；材質；ＰＤＭＳ＋Ｎｄ粒子（ヤング率Ｙ３＝０．３７ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；３０：１
【0110】
第４実施形態の５
外径 ；１５ｍｍ
弾性体層４；材質；ＴＳＥ３０６２（ヤング率Ｙ４＝０．０２ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；１：１
磁性体層３；材質；ＰＤＭＳ＋Ｎｄ粒子（ヤング率Ｙ３＝１．３８ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；２０：１
外径 ；１５ｍｍ
弾性体層４；材質；ＴＳＥ３０６２（ヤング率Ｙ４＝０．０２ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；１：１
磁性体層３；材質；ＰＤＭＳ＋Ｎｄ粒子（ヤング率Ｙ３＝１．３８ＭＰａ）
主剤と硬化剤の比；２０：１
【0111】
〔第４実施形態の触覚センサの特性試験〕
試験に際しては、各第４実施形態の接触センサを作成して、磁性体層３の天面に接触センサ１の外径と同等な負荷領域を設定し、押圧負荷速度０．０５ｍｍ/ｓｅｃで、下記する所定の荷重を負荷した。
試験に際しては、各第４実施形態の接触センサを作成して、磁性体層３の天面に接触センサ１の外径と同等な負荷領域を設定し、押圧負荷速度０．０５ｍｍ/ｓｅｃで、下記する所定の荷重を負荷した。
【0112】
上記第４実施形態の１，２、３は、本接触センサ１により検出可能な荷重範囲を確認する試験とし、負荷荷重０～最大荷重までを１０等分して各回の到達所定荷重とした。
各回の負荷荷重試験において、圧縮、所定荷重への到達、緩和を単位負荷荷重試験として順に繰り返した。また、同一の負荷荷重での試験回数を１０回とした。得られた結果を図１７、１８、１９に示した。これらに図において、横軸は、センサ位置の磁束密度〔ｍＴ〕を示し、縦軸は負荷荷重〔g〕を示している。図上に示す式は、磁束密度と負荷荷重との間の一次近似式である。これらの図では負荷荷重の単位を単に〔ｇ〕と記載しているが、当該質量の物質により生じる力（重力加速度を積算した値）となる。
図１７に示す第４実施形態の１では、０～７００ｇ重（０～７Ｎ程度）までを１０等分している。図１８に示す第４実施形態の２では、０～２３ｇ重（０～０．２３Ｎ程度）までを１０等分している。図１９に示す第４実施形態の３では、０～１６０ｇ重（０～１．６０Ｎ程度）までを１０等分している。
ここでは負荷荷重を基本に説明しているが、最大荷重は磁気センサ２の配設位置での磁束密度が０．８ｍＴとなる荷重を検出可能な負荷荷重判断の基準とした。結果からも判るように、良好な直線性を示した。
各回の負荷荷重試験において、圧縮、所定荷重への到達、緩和を単位負荷荷重試験として順に繰り返した。また、同一の負荷荷重での試験回数を１０回とした。得られた結果を図１７、１８、１９に示した。これらに図において、横軸は、センサ位置の磁束密度〔ｍＴ〕を示し、縦軸は負荷荷重〔g〕を示している。図上に示す式は、磁束密度と負荷荷重との間の一次近似式である。これらの図では負荷荷重の単位を単に〔ｇ〕と記載しているが、当該質量の物質により生じる力（重力加速度を積算した値）となる。
図１７に示す第４実施形態の１では、０～７００ｇ重（０～７Ｎ程度）までを１０等分している。図１８に示す第４実施形態の２では、０～２３ｇ重（０～０．２３Ｎ程度）までを１０等分している。図１９に示す第４実施形態の３では、０～１６０ｇ重（０～１．６０Ｎ程度）までを１０等分している。
ここでは負荷荷重を基本に説明しているが、最大荷重は磁気センサ２の配設位置での磁束密度が０．８ｍＴとなる荷重を検出可能な負荷荷重判断の基準とした。結果からも判るように、良好な直線性を示した。
【0113】
上記第４実施形態の４，５は、所定の荷重範囲（具体的には０～１Ｎ（１００ｇ重程度））の範囲で、現れるヒステリシスを確認する試験とした。
この試験においては、所定の最大荷重（１Ｎ）まで、０．２Ｎ刻みで、段階的に増加圧縮を行うとともに、各負荷荷重で磁気センサの出力電圧を得る「圧縮過程」を実行し、負荷荷重０Ｎまで、０．２Ｎ刻みで、段階的に減少緩和を行うとともに、各負荷荷重で磁気センサの出力電圧を得る「緩和過程」を実行した。従って、ヒステリシスは、同一の負荷荷重に於ける圧縮過程の出力電圧と緩和過程の出力電圧との差となる。
第４実施形態の４の結果を図２０に第４実施形態の５の結果を図２１に示した。
これら図の横軸は、負荷荷重〔Ｎ〕を示し、縦軸は磁気センサの出力電圧〔Ｖ〕を示している。これらの図には、「圧縮過程」を黒丸で示し、「緩和過程」を白丸で示した。
この試験においては、所定の最大荷重（１Ｎ）まで、０．２Ｎ刻みで、段階的に増加圧縮を行うとともに、各負荷荷重で磁気センサの出力電圧を得る「圧縮過程」を実行し、負荷荷重０Ｎまで、０．２Ｎ刻みで、段階的に減少緩和を行うとともに、各負荷荷重で磁気センサの出力電圧を得る「緩和過程」を実行した。従って、ヒステリシスは、同一の負荷荷重に於ける圧縮過程の出力電圧と緩和過程の出力電圧との差となる。
第４実施形態の４の結果を図２０に第４実施形態の５の結果を図２１に示した。
これら図の横軸は、負荷荷重〔Ｎ〕を示し、縦軸は磁気センサの出力電圧〔Ｖ〕を示している。これらの図には、「圧縮過程」を黒丸で示し、「緩和過程」を白丸で示した。
【0114】
〔第４実施形態の触覚センサの特性〕
第４実施形態の１
負荷荷重が０～７００ｇ重（０～７Ｎ程度）の範囲内で、センサ配設位置の磁束密度が０～０．８ｍＴの範囲で線形に変化しており、この負荷荷重範囲内で押圧力である負荷荷重を良好に検出できることが分る。この結果を下記する第４実施形態の２と比較すると、この触覚センサは、「広域ダイナミックレンジ用」に使用できる。
この実施形態は、磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４＝０．０２／Ｙ３＝１．３８〕が０．０１４となっており、比を０．０１～０．４の範囲内とする触覚センサの一例となる。
第４実施形態の１
負荷荷重が０～７００ｇ重（０～７Ｎ程度）の範囲内で、センサ配設位置の磁束密度が０～０．８ｍＴの範囲で線形に変化しており、この負荷荷重範囲内で押圧力である負荷荷重を良好に検出できることが分る。この結果を下記する第４実施形態の２と比較すると、この触覚センサは、「広域ダイナミックレンジ用」に使用できる。
この実施形態は、磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４＝０．０２／Ｙ３＝１．３８〕が０．０１４となっており、比を０．０１～０．４の範囲内とする触覚センサの一例となる。
【0115】
第４実施形態の２
負荷荷重が０～２３ｇ重（０～０．２３Ｎ程度）の範囲内で、センサ配設位置の磁束密度が０～０．８ｍＴの範囲で線形に変化しており、この負荷荷重範囲内で押圧力である負荷荷重を良好に検出できることが分る。この結果を第４実施形態の１と比較すると、この触覚センサは、「狭域ダイナミックレンジ用」に使用できることが分る。即ち、「超高感度用」の接触センサとなる。
この実施形態は、磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４＝０．０２／Ｙ３＝０．０４〕が０．５となっており、比を０．４～０．６の範囲内とする触覚センサの一例となる。
負荷荷重が０～２３ｇ重（０～０．２３Ｎ程度）の範囲内で、センサ配設位置の磁束密度が０～０．８ｍＴの範囲で線形に変化しており、この負荷荷重範囲内で押圧力である負荷荷重を良好に検出できることが分る。この結果を第４実施形態の１と比較すると、この触覚センサは、「狭域ダイナミックレンジ用」に使用できることが分る。即ち、「超高感度用」の接触センサとなる。
この実施形態は、磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４＝０．０２／Ｙ３＝０．０４〕が０．５となっており、比を０．４～０．６の範囲内とする触覚センサの一例となる。
【0116】
第４実施形態の３
負荷荷重が０～１６０ｇ重（０～１．６０Ｎ程度）の範囲内で、センサ配設位置の磁束密度が０～０．８ｍＴの範囲で線形に変化しており、この負荷荷重範囲内で押圧力である負荷荷重を良好に検出できることが分る。この結果を第４実施形態の１，２と比較すると、この触覚センサは、「中間ダイナミックレンジ用」に使用できることが分る。
この実施形態は、磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４＝０．１４／Ｙ３＝０．０４〕が３．５となっており、比を３．６以下とする触覚センサの一例となる。
この実施形態を第４実施形態の２と比較すると、磁性体層のヤング率Ｙ３が同一で、弾性体層のヤング率Ｙ４のヤング率を大きくすることで（余の条件は同一）、ダイナミックレンジが広がっていることが分る。
負荷荷重が０～１６０ｇ重（０～１．６０Ｎ程度）の範囲内で、センサ配設位置の磁束密度が０～０．８ｍＴの範囲で線形に変化しており、この負荷荷重範囲内で押圧力である負荷荷重を良好に検出できることが分る。この結果を第４実施形態の１，２と比較すると、この触覚センサは、「中間ダイナミックレンジ用」に使用できることが分る。
この実施形態は、磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４＝０．１４／Ｙ３＝０．０４〕が３．５となっており、比を３．６以下とする触覚センサの一例となる。
この実施形態を第４実施形態の２と比較すると、磁性体層のヤング率Ｙ３が同一で、弾性体層のヤング率Ｙ４のヤング率を大きくすることで（余の条件は同一）、ダイナミックレンジが広がっていることが分る。
【0117】
以上の第４実施形態の２、３の比較から、
本発明の触覚センサにおけるダイナミックレンジを調整する場合、
ダイナミックレンジが広い触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが狭い触覚センサを第二触覚センサとして、
第一触覚センサの弾性体層のヤング率を第二触覚センサの弾性体層のヤング率より大きく設定することにより、ダイナミックレンジを調整できることが分る。
本発明の触覚センサにおけるダイナミックレンジを調整する場合、
ダイナミックレンジが広い触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが狭い触覚センサを第二触覚センサとして、
第一触覚センサの弾性体層のヤング率を第二触覚センサの弾性体層のヤング率より大きく設定することにより、ダイナミックレンジを調整できることが分る。
【0118】
第４実施形態の４
負荷荷重が０～１Ｎの範囲内で、磁気センサの出力電圧が１～２Ｖの範囲で線形に変化しており、この負荷荷重範囲内で押圧力である負荷荷重を，ほぼヒステリシス無く検出できることが分る。この結果を第４実施形態の５と比較すると、この触覚センサは、ヒステリシスの低減効果が大きい。この例では、出力電圧幅０Ｖ（負荷荷重１Ｎ時の電圧出力－負荷荷重０時の電圧出力）に対する最大ヒステリシスＨｍａｘ（負荷荷重０．２Ｎ時のヒステリシス）の比〔Ｈｍａｘ/ＯＶ×１００〕が７．３％となり、良好な結果であった。
この実施形態は、磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４＝０．１４／Ｙ３＝０．３７〕が０．３８となっており、比を０．０１～０．４の範囲内とする触覚センサの一例となる。この例では、ダイナミックレンジを比較的大きくとりながら、ヒステリシスの低減された触覚センサが得られた。
負荷荷重が０～１Ｎの範囲内で、磁気センサの出力電圧が１～２Ｖの範囲で線形に変化しており、この負荷荷重範囲内で押圧力である負荷荷重を，ほぼヒステリシス無く検出できることが分る。この結果を第４実施形態の５と比較すると、この触覚センサは、ヒステリシスの低減効果が大きい。この例では、出力電圧幅０Ｖ（負荷荷重１Ｎ時の電圧出力－負荷荷重０時の電圧出力）に対する最大ヒステリシスＨｍａｘ（負荷荷重０．２Ｎ時のヒステリシス）の比〔Ｈｍａｘ/ＯＶ×１００〕が７．３％となり、良好な結果であった。
この実施形態は、磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４＝０．１４／Ｙ３＝０．３７〕が０．３８となっており、比を０．０１～０．４の範囲内とする触覚センサの一例となる。この例では、ダイナミックレンジを比較的大きくとりながら、ヒステリシスの低減された触覚センサが得られた。
【0119】
第４実施形態の５
負荷荷重が０～１Ｎの範囲内で、磁気センサの出力が１～２Ｖの範囲で変化しており、この負荷荷重範囲内で押圧力である負荷荷重を検出できることが分る。
前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４＝０．０２／Ｙ３＝１．３８〕が０．０１４となっており、比を０．０１～０．４の範囲内とする触覚センサの一例となる。ただし、「圧縮過程」と「緩和過程」との間に出力電圧〔Ｖ〕の差であるヒステリシスが残る。
負荷荷重が０～１Ｎの範囲内で、磁気センサの出力が１～２Ｖの範囲で変化しており、この負荷荷重範囲内で押圧力である負荷荷重を検出できることが分る。
前記磁性体層のヤング率Ｙ３と前記弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４＝０．０２／Ｙ３＝１．３８〕が０．０１４となっており、比を０．０１～０．４の範囲内とする触覚センサの一例となる。ただし、「圧縮過程」と「緩和過程」との間に出力電圧〔Ｖ〕の差であるヒステリシスが残る。
【0120】
以上の第４実施形態の４、５の比較から、
本発明の触覚センサにおけるヒステリシスの低減には、磁性体層のヤング率Ｙ３と弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕の調整が有用であり、発明者らは、この比を、０．１以上に調整するのか好ましいと考えている。
本発明の触覚センサにおけるヒステリシスの低減には、磁性体層のヤング率Ｙ３と弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕の調整が有用であり、発明者らは、この比を、０．１以上に調整するのか好ましいと考えている。
【0121】
結果、第４実施形態の触覚センサ１は広域ダイナミックレンジ、中域ダイナミックレンジ及び狭域ダイナミックレンジの範囲で十分な分解能を持って使用できることがわかる。さらに、ヒステリシスの調整も可能となっている。このセンシング特性は、本発明が目的とする、指先の把持力の検出に特に有用となっている。
【0122】
〔別実施形態〕
（１）上記の実施形態では、弾性体層４の構成として４円環状の構成を示したが、この環の数は任意に選択できるとともに、円環に限らす三角環、四角環等任意の形状とすることができる。
この場合、磁性体層３に掛かる押圧力の形態、磁気センサ２の形状、大きさ、配置位置に従って任意の形状を選択できる。さらに、触覚センサ１の耐荷重を考慮して弾性体層４の構成を決定することが好ましい。例えば、図７に示すものと、図１２に示したものとを比較すると、後者の方が耐荷重は高くできる。
（１）上記の実施形態では、弾性体層４の構成として４円環状の構成を示したが、この環の数は任意に選択できるとともに、円環に限らす三角環、四角環等任意の形状とすることができる。
この場合、磁性体層３に掛かる押圧力の形態、磁気センサ２の形状、大きさ、配置位置に従って任意の形状を選択できる。さらに、触覚センサ１の耐荷重を考慮して弾性体層４の構成を決定することが好ましい。例えば、図７に示すものと、図１２に示したものとを比較すると、後者の方が耐荷重は高くできる。
【0123】
（２）上記の実施形態では、成形工程Ｓ２と着磁工程Ｓ３とを別工程として説明したが、成形・着磁の結果、着磁方向を調整した磁性体粒子を非磁性の可撓性材料内に分散させた磁性エラストマーが得られればよく、これら両工程を同時に実行してもよい。
【0124】
（３）弾性体層を構成する材料としては、シリコンエラストマー、エポキシエラストマー、不飽和ポリエステルエラストマー等や、非磁性体となっており硬化後に可撓性を備えておれば、フェノール、ウレタン、アクリル等を例示できる。この種のシリコンエラストマー、エポキシエラストマー、不飽和ポリエステルエラストマー等のヤング率は概略０．０１～１０Ｍｐａ程度であり、この程度のヤング率の弾性体層に対して、本発明において採用できる磁性体層のヤング率Ｙ３とこの弾性体層のヤング率Ｙ４の比〔Ｙ４／Ｙ３〕としては、０．０１～３．６の範囲内で採用可能であることを発明者等は確認した。
【0125】
（４）上記の実施形態では、ダイナミックレンジの調整に関して、主に、磁性体層のヤング率Ｙ３の調整に関して説明したが、磁性体層３と弾性体層４との層厚の調整でも可能である。即ち、ダイナミックレンジが広い触覚センサを第一触覚センサ、ダイナミックレンジが狭い触覚センサを第二触覚センサとして、第一触覚センサと第二触覚センサにおいて、磁性体層３の組成及びその厚みを同一とし、さらに弾性体層４のヤング率を同一とする場合、第一触覚センサに於ける弾性体層４の層厚を第二触覚センサに於ける弾性体層４の層厚より厚く設定して調整することができる。そして、層厚の調整でダイナミックレンジを調整、分解能の調整を行うことができる。
【0126】
（５）上記の実施形態では、第３実施形態で、磁気センサ２を複数分散配置した構成に関して説明し、第４実施形態で磁気センサ２を中央領域Ｉに単一配置した構成について説明したが、当然、第４実施形態の構成（空隙部を設けない構成）において、複数の磁気センサ２を分散配置してもよい。
【符号の説明】
【0127】
１ 触覚センサ
２ 磁気センサ
３ 磁性体層
４ 弾性体層
５ 基板
６ 磁性体粒子
７ 可撓性材料
８ａ 永久磁石（着磁用磁石）
８ｂ 永久磁石（着磁用磁石）
９ 永久磁石（着磁用磁石）
１０ 環状溝(空隙部)
１１ 円状の溝（空隙部）
２０ 収納部
４０ 付加的弾性体層
５０ 基板・弾性体層一体化物
９０ 電磁石（着磁用磁石）
Ｆ 周部領域
Ｈ センサ厚方向
Ｉ 中央領域
Ｍ 数値モデル
Ｏ 中心
Ｒ ラジアル方向
Ｓ１ 分散工程（前駆体製造工程）
Ｓ２ 成形工程（前駆体製造工程）
Ｓ３ 着磁工程
Ｗ センサ幅方向
Ｘ１ 一次前駆体
Ｘ２ 磁性エラストマー（前駆体）
２ 磁気センサ
３ 磁性体層
４ 弾性体層
５ 基板
６ 磁性体粒子
７ 可撓性材料
８ａ 永久磁石（着磁用磁石）
８ｂ 永久磁石（着磁用磁石）
９ 永久磁石（着磁用磁石）
１０ 環状溝(空隙部)
１１ 円状の溝（空隙部）
２０ 収納部
４０ 付加的弾性体層
５０ 基板・弾性体層一体化物
９０ 電磁石（着磁用磁石）
Ｆ 周部領域
Ｈ センサ厚方向
Ｉ 中央領域
Ｍ 数値モデル
Ｏ 中心
Ｒ ラジアル方向
Ｓ１ 分散工程（前駆体製造工程）
Ｓ２ 成形工程（前駆体製造工程）
Ｓ３ 着磁工程
Ｗ センサ幅方向
Ｘ１ 一次前駆体
Ｘ２ 磁性エラストマー（前駆体）
【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】
【図20】
【図21】