(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】P2024068065
(43)【公開日】2024-05-17
(54)【発明の名称】個別力覚センサおよび力覚センサ
(51)【国際特許分類】
G01L 5/165 20200101AFI20240510BHJP
G01L 5/1627 20200101ALI20240510BHJP
【ＦＩ】
G01L5/165
G01L5/1627
【審査請求】有
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023030330
(22)【出願日】2023-02-28
(62)【分割の表示】P 2023509611の分割
【原出願日】2022-11-04
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-10-27
(71)【出願人】
【識別番号】511071234
【氏名又は名称】株式会社トライフォース・マネジメント
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100150717
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 和也
(72)【発明者】
【氏名】岡田 和廣
(72)【発明者】
【氏名】本江 雄樹
(72)【発明者】
【氏名】佐野 弘尚
(72)【発明者】
【氏名】江良 聡
【テーマコード（参考）】
2F051
【Ｆターム（参考）】
2F051AA10
2F051AB06
2F051AB09
2F051BA07
2F051DA03
2F051DB03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】低価格化を図ることができるとともに高さを低くすることができる個別力覚センサおよび力覚センサを提供する。
【解決手段】個別力覚センサは、第１個別センサ体と、第２個別センサ体と、第１個別センサ体と第２個別センサ体とを接続する第１起歪体と、第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、を備えている。第１起歪体は、第１個別センサ体に接続された第１端部から第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって第１方向に延びる第１接続体と、第１接続体から第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含んでいる。検出素子は、第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、変位体に設けられた、固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含んでいる。
【選択図】図２
【解決手段】個別力覚センサは、第１個別センサ体と、第２個別センサ体と、第１個別センサ体と第２個別センサ体とを接続する第１起歪体と、第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、を備えている。第１起歪体は、第１個別センサ体に接続された第１端部から第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって第１方向に延びる第１接続体と、第１接続体から第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含んでいる。検出素子は、第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、変位体に設けられた、固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含んでいる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体と、前記第１接続体から前記第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含み、
前記検出素子は、前記第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、前記変位体に設けられた、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含む、
個別力覚センサ。
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体と、前記第１接続体から前記第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含み、
前記検出素子は、前記第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、前記変位体に設けられた、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含む、
個別力覚センサ。
【請求項2】
前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向とし、
前記第１接続体は、前記第１方向および前記第３方向のそれぞれに沿って形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
前記第１接続体は、前記第１方向および前記第３方向のそれぞれに沿って形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項3】
前記第１方向で見たときに、前記第１接続体の前記第２方向の寸法は、前記第１接続体の前記第３方向の寸法よりも小さい、
請求項２に記載の個別力覚センサ。
請求項２に記載の個別力覚センサ。
【請求項4】
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記変位体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項5】
前記第２個別センサ体および前記変位体は、前記第１個別センサ体よりも前記第３方向に突出している、
請求項２に記載の個別力覚センサ。
請求項２に記載の個別力覚センサ。
【請求項6】
前記第１起歪体は、前記第１接続体の両側で前記第２方向に突出する２つの前記変位体を含み、
前記検出素子は、２つの前記固定電極基板と、対応する前記固定電極基板に対向する２つの前記変位電極基板と、を含み、
前記変位体の各々に前記変位電極基板が設けられている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
前記検出素子は、２つの前記固定電極基板と、対応する前記固定電極基板に対向する２つの前記変位電極基板と、を含み、
前記変位体の各々に前記変位電極基板が設けられている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項7】
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記第１起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項8】
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第１薄肉部であって、前記第１個別センサ体と前記第１接続体の前記第１端部とを接続する第１薄肉部を含み、
前記第１薄肉部は、前記第１個別センサ体よりも薄い、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
前記第１薄肉部は、前記第１個別センサ体よりも薄い、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項9】
前記第１起歪体は、前記第１薄肉部から前記第１方向に突出する第１突出部を含む、
請求項８に記載の個別力覚センサ。
請求項８に記載の個別力覚センサ。
【請求項10】
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第２薄肉部であって、前記第２個別センサ体と前記第１接続体の前記第２端部とを接続する第２薄肉部を含み、
前記第２薄肉部は、前記第２個別センサ体よりも薄い、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
前記第２薄肉部は、前記第２個別センサ体よりも薄い、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項11】
前記第１起歪体は、前記第２薄肉部から前記第１方向に突出する第２突出部を含む、
請求項１０に記載の個別力覚センサ。
請求項１０に記載の個別力覚センサ。
【請求項12】
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路を備えた、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項13】
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体を含み、
前記検出素子は、前記第１端部に設けられた２つの第１歪みゲージと、前記第２端部に設けられた２つの第２歪みゲージと、を含み、
２つの前記第１歪みゲージと、２つの前記第２歪みゲージで、ホイートストンブリッジ回路が構成されている、
個別力覚センサ。
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体を含み、
前記検出素子は、前記第１端部に設けられた２つの第１歪みゲージと、前記第２端部に設けられた２つの第２歪みゲージと、を含み、
２つの前記第１歪みゲージと、２つの前記第２歪みゲージで、ホイートストンブリッジ回路が構成されている、
個別力覚センサ。
【請求項14】
請求項１～１２のいずれか一項に記載の複数の個別力覚センサと、
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
前記第１センサ体と前記第２センサ体とを接続し、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の第２起歪体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記第２起歪体は、前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる第２接続体を含む、
力覚センサ。
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
前記第１センサ体と前記第２センサ体とを接続し、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の第２起歪体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記第２起歪体は、前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる第２接続体を含む、
力覚センサ。
【請求項15】
前記第１方向で見たときに、前記第２接続体は、前記第１センサ体の中心点に対して半径方向に沿って形成されている、
請求項１４に記載の力覚センサ。
請求項１４に記載の力覚センサ。
【請求項16】
前記第１方向で見たときに、前記第２接続体の半径方向に直交する方向の寸法は、前記第２接続体の半径方向の寸法よりも小さい、
請求項１５に記載の力覚センサ。
請求項１５に記載の力覚センサ。
【請求項17】
前記第１センサ体および前記第２センサ体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
請求項１４に記載の力覚センサ。
請求項１４に記載の力覚センサ。
【請求項18】
前記第１センサ体は、前記第１接続体が挿入された第１開口を含む、
請求項１４に記載の力覚センサ。
請求項１４に記載の力覚センサ。
【請求項19】
前記第１センサ体は、前記第２センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第１開口に連通した第１凹部を含み、
前記第１個別センサ体は、前記第１凹部に収容されている、
請求項１８に記載の力覚センサ。
前記第１個別センサ体は、前記第１凹部に収容されている、
請求項１８に記載の力覚センサ。
【請求項20】
前記第２センサ体は、前記第１接続体が挿入された第２開口を含む、
請求項１４に記載の力覚センサ。
請求項１４に記載の力覚センサ。
【請求項21】
前記第２センサ体は、前記第１センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第２開口に連通した第２凹部を含み、
前記第２個別センサ体は、前記第２凹部に収容されている、
請求項２０に記載の力覚センサ。
前記第２個別センサ体は、前記第２凹部に収容されている、
請求項２０に記載の力覚センサ。
【請求項22】
前記第１方向に沿う軸の周りのモーメントに対して、前記第２接続体の剛性は、前記第１接続体の剛性よりも高い、
請求項１４に記載の力覚センサ。
請求項１４に記載の力覚センサ。
【請求項23】
前記第１センサ体、前記第２センサ体および前記第２起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
請求項１４に記載の力覚センサ。
請求項１４に記載の力覚センサ。
【請求項24】
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第３薄肉部であって、前記第１センサ体と前記第２接続体の前記第３端部とを接続する第３薄肉部を含み、
前記第３薄肉部は、前記第１センサ体よりも薄い、
請求項１５に記載の力覚センサ。
前記第３薄肉部は、前記第１センサ体よりも薄い、
請求項１５に記載の力覚センサ。
【請求項25】
前記第２起歪体は、前記第３薄肉部から前記第１方向に突出する第３突出部を含む、
請求項２４に記載の力覚センサ。
請求項２４に記載の力覚センサ。
【請求項26】
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第４薄肉部であって、前記第２センサ体と前記第２接続体の前記第４端部とを接続する第４薄肉部を含み、
前記第４薄肉部は、前記第２センサ体よりも薄い、
請求項１５に記載の力覚センサ。
前記第４薄肉部は、前記第２センサ体よりも薄い、
請求項１５に記載の力覚センサ。
【請求項27】
前記第２起歪体は、前記第４薄肉部から前記第１方向に突出する第４突出部を含む、
請求項２６に記載の力覚センサ。
請求項２６に記載の力覚センサ。
【請求項28】
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、を含む複数の個別力覚センサと、
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる複数の第２接続体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体を含み、
前記検出素子は、前記第１端部に設けられた２つの第１歪みゲージと、前記第２端部に設けられた２つの第２歪みゲージと、を含み、
前記検出回路は、前記第１歪みゲージおよび前記第２歪みゲージの検出結果に基づいて電気信号を出力するホイートストンブリッジ回路を含み、
前記第１方向で見たときに、前記第２接続体は、前記第１センサ体の中心点に対して半径方向に沿って形成されている、
力覚センサ。
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる複数の第２接続体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体を含み、
前記検出素子は、前記第１端部に設けられた２つの第１歪みゲージと、前記第２端部に設けられた２つの第２歪みゲージと、を含み、
前記検出回路は、前記第１歪みゲージおよび前記第２歪みゲージの検出結果に基づいて電気信号を出力するホイートストンブリッジ回路を含み、
前記第１方向で見たときに、前記第２接続体は、前記第１センサ体の中心点に対して半径方向に沿って形成されている、
力覚センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、個別力覚センサおよび力覚センサに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、所定の軸方向に作用した力および所定の回転軸周りに作用したモーメント（トルク）を電気信号として出力する力覚センサが知られている。力覚センサは、産業用ロボットを初めとして、協働ロボット、生活支援ロボット、医療用ロボットおよびサービスロボット等、各種ロボットの力制御等に幅広く利用されている。例えば、ロボットアームが人に接触した場合には、力覚センサが人との接触を検出する。このことにより、ロボットアームの動作を緊急停止したり、人との接触を回避するように動作したりしている。
【0003】
１台のロボットには、複数個の力覚センサが内蔵されるため、個々の力覚センサの低価格化が求められている。また、力覚センサは、ロボットアームの先端と、エンドエフェクター（グリッパー）等のツールとの間に配置される。力覚センサの高さが高い場合、ロボットアームの先端から、ツールの先端までの距離が長くなり、ワークの高精度な制御が困難になり得る。このため、力覚センサの高さを低くすることも求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６２５７０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、低価格化を図ることができるとともに高さを低くすることができる個別力覚センサおよび力覚センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
［１］本開示は、
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体と、前記第１接続体から前記第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含み、
前記検出素子は、前記第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、前記変位体に設けられた、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含む、
個別力覚センサであってもよい。
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体と、前記第１接続体から前記第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含み、
前記検出素子は、前記第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、前記変位体に設けられた、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含む、
個別力覚センサであってもよい。
【0007】
［２］本開示は、
前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向とし、
前記第１接続体は、前記第１方向および前記第３方向のそれぞれに沿って形成されている、
［１］に記載の個別力覚センサであってもよい。
前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向とし、
前記第１接続体は、前記第１方向および前記第３方向のそれぞれに沿って形成されている、
［１］に記載の個別力覚センサであってもよい。
【0008】
［３］本開示は、
前記第１方向で見たときに、前記第１接続体の前記第２方向の寸法は、前記第１接続体の前記第３方向の寸法よりも小さい、
［２］に記載の個別力覚センサであってもよい。
前記第１方向で見たときに、前記第１接続体の前記第２方向の寸法は、前記第１接続体の前記第３方向の寸法よりも小さい、
［２］に記載の個別力覚センサであってもよい。
【0009】
［４］本開示は、
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記変位体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
［１］～［３］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記変位体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
［１］～［３］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
【0010】
［５］本開示は、
前記第２個別センサ体および前記変位体は、前記第１個別センサ体よりも前記第３方向に突出している、
［１］～［４］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
前記第２個別センサ体および前記変位体は、前記第１個別センサ体よりも前記第３方向に突出している、
［１］～［４］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
【0011】
［６］本開示は、
前記第１起歪体は、前記第１接続体の両側で前記第２方向に突出する２つの前記変位体を含み、
前記検出素子は、２つの前記固定電極基板と、対応する前記固定電極基板に対向する２つの前記変位電極基板と、を含み、
前記変位体の各々に前記変位電極基板が設けられている、
［１］～［５］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
前記第１起歪体は、前記第１接続体の両側で前記第２方向に突出する２つの前記変位体を含み、
前記検出素子は、２つの前記固定電極基板と、対応する前記固定電極基板に対向する２つの前記変位電極基板と、を含み、
前記変位体の各々に前記変位電極基板が設けられている、
［１］～［５］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
【0012】
［７］本開示は、
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記第１起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
［１］～［６］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記第１起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
［１］～［６］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
【0013】
［８］本開示は、
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第１薄肉部であって、前記第１個別センサ体と前記第１接続体の前記第１端部とを接続する第１薄肉部を含み、
前記第１薄肉部は、前記第１個別センサ体よりも薄い、
［１］～［７］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第１薄肉部であって、前記第１個別センサ体と前記第１接続体の前記第１端部とを接続する第１薄肉部を含み、
前記第１薄肉部は、前記第１個別センサ体よりも薄い、
［１］～［７］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
【0014】
［９］本開示は、
前記第１起歪体は、前記第１薄肉部から前記第１方向に突出する第１突出部を含む、
［８］に記載の個別力覚センサ。
前記第１起歪体は、前記第１薄肉部から前記第１方向に突出する第１突出部を含む、
［８］に記載の個別力覚センサ。
【0015】
［１０］本開示は、
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第２薄肉部であって、前記第２個別センサ体と前記第１接続体の前記第２端部とを接続する第２薄肉部を含み、
前記第２薄肉部は、前記第２個別センサ体よりも薄い、
［１］～［９］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第２薄肉部であって、前記第２個別センサ体と前記第１接続体の前記第２端部とを接続する第２薄肉部を含み、
前記第２薄肉部は、前記第２個別センサ体よりも薄い、
［１］～［９］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
【0016】
［１１］本開示は、
前記第１起歪体は、前記第２薄肉部から前記第１方向に突出する第２突出部を含む、
［１０］に記載の個別力覚センサ。
前記第１起歪体は、前記第２薄肉部から前記第１方向に突出する第２突出部を含む、
［１０］に記載の個別力覚センサ。
【0017】
［１２］本開示は、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路を備えた、
［１］～［１１］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路を備えた、
［１］～［１１］のいずれかに記載の個別力覚センサであってもよい。
【0018】
［１３］本開示は、
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体を含み、
前記検出素子は、前記第１端部に設けられた２つの第１歪みゲージと、前記第２端部に設けられた２つの第２歪みゲージと、を含み、
２つの前記第１歪みゲージと、２つの前記第２歪みゲージで、ホイートストンブリッジ回路が構成されている、
個別力覚センサであってもよい。
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体を含み、
前記検出素子は、前記第１端部に設けられた２つの第１歪みゲージと、前記第２端部に設けられた２つの第２歪みゲージと、を含み、
２つの前記第１歪みゲージと、２つの前記第２歪みゲージで、ホイートストンブリッジ回路が構成されている、
個別力覚センサであってもよい。
【0019】
［１４］本開示は、
［１］～［１２］のいずれかに記載の複数の個別力覚センサと、
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
前記第１センサ体と前記第２センサ体とを接続し、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の第２起歪体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記第２起歪体は、前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる第２接続体を含む、
［１］～［１２］のいずれかに記載の複数の個別力覚センサと、
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
前記第１センサ体と前記第２センサ体とを接続し、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の第２起歪体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記第２起歪体は、前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる第２接続体を含む、
【0020】
［１５］本開示は、
前記第１方向で見たときに、前記第２接続体は、前記第１センサ体の中心点に対して半径方向に沿って形成されている、
［１４］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１方向で見たときに、前記第２接続体は、前記第１センサ体の中心点に対して半径方向に沿って形成されている、
［１４］に記載の力覚センサであってもよい。
【0021】
［１６］本開示は、
前記第１方向で見たときに、前記第２接続体の半径方向に直交する方向の寸法は、前記第２接続体の半径方向の寸法よりも小さい、
［１５］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１方向で見たときに、前記第２接続体の半径方向に直交する方向の寸法は、前記第２接続体の半径方向の寸法よりも小さい、
［１５］に記載の力覚センサであってもよい。
【0022】
［１７］本開示は、
前記第１センサ体および前記第２センサ体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
［１４］～［１６］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
前記第１センサ体および前記第２センサ体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
［１４］～［１６］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0023】
［１８］本開示は、
前記第１センサ体は、前記第１接続体が挿入された第１開口を含む、
［１４］～［１７］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
前記第１センサ体は、前記第１接続体が挿入された第１開口を含む、
［１４］～［１７］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0024】
［１９］本開示は、
前記第１センサ体は、前記第２センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第１開口に連通した第１凹部を含み、
前記第１個別センサ体は、前記第１凹部に収容されている、
［１８］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１センサ体は、前記第２センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第１開口に連通した第１凹部を含み、
前記第１個別センサ体は、前記第１凹部に収容されている、
［１８］に記載の力覚センサであってもよい。
【0025】
［２０］本開示は、
前記第２センサ体は、前記第１接続体が挿入された第２開口を含む、
［１４］～［１９］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
前記第２センサ体は、前記第１接続体が挿入された第２開口を含む、
［１４］～［１９］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0026】
［２１］本開示は、
前記第２センサ体は、前記第１センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第２開口に連通した第２凹部を含み、
前記第２個別センサ体は、前記第２凹部に収容されている、
［２０］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第２センサ体は、前記第１センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第２開口に連通した第２凹部を含み、
前記第２個別センサ体は、前記第２凹部に収容されている、
［２０］に記載の力覚センサであってもよい。
【0027】
［２２］本開示は、
前記第１方向に沿う軸の周りのモーメントに対して、前記第２接続体の剛性は、前記第１接続体の剛性よりも高い、
［１４］～［２１］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
前記第１方向に沿う軸の周りのモーメントに対して、前記第２接続体の剛性は、前記第１接続体の剛性よりも高い、
［１４］～［２１］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0028】
［２３］本開示は、
前記第１センサ体、前記第２センサ体および前記第２起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
［１４］～［２２］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
前記第１センサ体、前記第２センサ体および前記第２起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
［１４］～［２２］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0029】
［２４］本開示は、
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第３薄肉部であって、前記第１センサ体と前記第２接続体の前記第３端部とを接続する第３薄肉部を含み、
前記第３薄肉部は、前記第１センサ体よりも薄い、
［１４］～［２３］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第３薄肉部であって、前記第１センサ体と前記第２接続体の前記第３端部とを接続する第３薄肉部を含み、
前記第３薄肉部は、前記第１センサ体よりも薄い、
［１４］～［２３］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0030】
［２５］本開示は、
前記第２起歪体は、前記第３薄肉部から前記第１方向に突出する第３突出部を含む、
［２４］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第２起歪体は、前記第３薄肉部から前記第１方向に突出する第３突出部を含む、
［２４］に記載の力覚センサであってもよい。
【0031】
［２６］本開示は、
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第４薄肉部であって、前記第２センサ体と前記第２接続体の前記第４端部とを接続する第４薄肉部を含み、
前記第４薄肉部は、前記第２センサ体よりも薄い、
［１４］～［２４］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第４薄肉部であって、前記第２センサ体と前記第２接続体の前記第４端部とを接続する第４薄肉部を含み、
前記第４薄肉部は、前記第２センサ体よりも薄い、
［１４］～［２４］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0032】
［２７］本開示は、
前記第２起歪体は、前記第４薄肉部から前記第１方向に突出する第４突出部を含む、
［２５］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第２起歪体は、前記第４薄肉部から前記第１方向に突出する第４突出部を含む、
［２５］に記載の力覚センサであってもよい。
【0033】
［２８］本開示は、
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、を含む複数の個別力覚センサと、
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる複数の第２接続体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体を含み、
前記検出素子は、前記第１端部に設けられた２つの第１歪みゲージと、前記第２端部に設けられた２つの第２歪みゲージと、を含み、
前記検出回路は、前記第１歪みゲージおよび前記第２歪みゲージの検出結果に基づいて電気信号を出力するホイートストンブリッジ回路を含み、
前記第１方向で見たときに、前記第２接続体は、前記第１センサ体の中心点に対して半径方向に沿って形成されている、
力覚センサであってもよい。
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、を含む複数の個別力覚センサと、
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる複数の第２接続体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体を含み、
前記検出素子は、前記第１端部に設けられた２つの第１歪みゲージと、前記第２端部に設けられた２つの第２歪みゲージと、を含み、
前記検出回路は、前記第１歪みゲージおよび前記第２歪みゲージの検出結果に基づいて電気信号を出力するホイートストンブリッジ回路を含み、
前記第１方向で見たときに、前記第２接続体は、前記第１センサ体の中心点に対して半径方向に沿って形成されている、
力覚センサであってもよい。
【発明の効果】
【0034】
本発明によれば、低価格化を図ることができるとともに高さを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【0037】
なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件および物理的特性並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「等しい」等の用語や寸法、物理的特性の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【0038】
【0039】
まず、本実施の形態によるロボット１について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態によるロボット１の一例を示す斜視図である。ロボット１には、本実施の形態等による個別力覚センサ１０または第４の実施の形態等による力覚センサ１１０が取り付けられる。ロボット１の例としては、産業用ロボット、協働ロボット、生活支援ロボット、医療用ロボットおよびサービスロボット等の各種ロボットが挙げられる。以下では、便宜上、力覚センサ１１０が取り付けられる産業用ロボットを例にとって説明する。
【0040】
図１に示すように、産業用ロボット１は、ロボット本体２と、ツール３と、力覚センサ１１０と、コントローラ５と、を備えている。ロボット本体２は、ロボットアーム４を含んでいる。ロボットアーム４は、多関節アーム構造を有している。
【0041】
ロボットアーム４の先端に、力覚センサ１１０が取り付けられている。より具体的には、ロボットアーム４とツール３との間に、力覚センサ１１０が取り付けられている。力覚センサ１１０は、図示しない電気ケーブルを介して、コントローラ５に電気的に接続されている。ツール３の例としては、エンドエフェクター（グリッパー）およびツールチェンジャー（いずれも図示せず）等が挙げられる。力覚センサ１１０が、後述するトルクセンサとして構成される場合、トルクセンサは、ロボットアームの内部に収容されて、ロボットアームに内蔵された減速機（図示せず）と、ロボットアームの先端との間に配置される。
【0042】
コントローラ５は、力覚センサ１１０から出力された電気信号に基づいて、ロボット１の力制御を行う。このことにより、ロボット本体２およびツール３の動作が制御される。
【0043】
上述したロボット１に取り付けられる力覚センサ１１０は、用途に応じて、本実施の形態による個別力覚センサ１０に置き換えることもできる。本実施の形態による個別力覚センサ１０は、主として、１つの起歪体によって構成されている点で、第４の実施の形態等による力覚センサ１１０とは相違しているが、力覚センサ１１０と同様に、力またはモーメントを検出するように構成されている。
【0044】
以下、図２および図３を参照して本実施の形態による個別力覚センサ１０について説明する。図２は、第１の実施の形態による個別力覚センサ１０を示す縦断面図である。図３は、図２の個別力覚センサ１０を示す平面図である。
【0045】
以下の説明では、ＸＹＺ三次元座標系を定義し、Ｚ軸方向を上下方向とする。Ｚ軸方向が第１方向の一例である。Ｘ軸方向が第２方向の一例であり、Ｙ軸方向が第３方向の一例である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は互いに直交し、Ｘ軸方向およびＺ軸方向は互いに直交し、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は互いに直交している。以下の説明では、後述する個別受力体２０が上側に配置され、後述する個別固定体３０が下側に配置されるように個別力覚センサ１０を配置した状態で説明を行う。このため、本実施の形態による個別力覚センサ１０は、Ｚ軸方向を上下方向とした姿勢で使用されることに限られることはない。また、個別受力体２０と個別固定体３０のいずれを上側または下側に配置するかは任意である。後述する力覚センサ１１０についても同様である。
【0046】
個別力覚センサ１０は、所定の軸方向に作用した力および所定の回転軸まわりに作用したモーメント（トルク）を電気信号として出力する機能を有している。しかしながら、このことに限られることはなく、力およびモーメントの一方のみを電気信号として出力するように構成されていてもよく、更には、力またはモーメントの少なくとも１つの軸成分を電気信号として出力するように構成されていてもよい。
【0047】
個別力覚センサ１０は、図２および図３に示すように、個別受力体２０と、個別固定体３０と、第１起歪体４０と、検出素子６０と、検出回路７０と、を備えていてもよい。以下、各構成要素についてより詳細に説明する。
【0048】
個別受力体２０は、第１個別センサ体の一例である。個別受力体２０は、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける。この作用を受けることにより、個別受力体２０は個別固定体３０に対して相対変位する。例えば、個別受力体２０は、図示しないボルト孔に挿入されるボルト等を用いて、図１に示すツール３に固定されていてもよい。この場合、個別受力体２０は、ツール３から力またはモーメントを受けてもよい。
【0049】
個別受力体２０は、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されている。すなわち、個別受力体２０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されている。個別受力体２０は、平板状に形成されていてもよい。図３に示すように、個別受力体２０の平面形状は、矩形状（例えば、長方形若しくは正方形）であってもよく、円形状であってもよく、任意である。
【0050】
図２に示すように、個別固定体３０は、第２個別センサ体の一例であり、個別受力体２０を支持している。個別固定体３０は、Ｚ軸方向において個別受力体２０の負側に配置されている。個別受力体２０と個別固定体３０は、Ｚ軸方向において互いに異なる位置に配置されており、個別固定体３０は、個別受力体２０から離れている。例えば、個別固定体３０は、図示しないボルト孔に挿入されるボルト等を用いて、図１に示すロボットアーム４の先端に固定されていてもよい。この場合、個別固定体３０は、ロボットアーム４に支持されてもよい。
【0051】
個別固定体３０は、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されている。すなわち、個別固定体３０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されている。個別固定体３０は、平板状に形成されていてもよい。図３に示すように、個別固定体３０の平面形状は、矩形状（例えば、長方形若しくは正方形）であってもよく、円形状であってもよく、任意である。Ｚ軸方向で見たときに、個別固定体３０は、個別受力体２０と全体的に重なっていてもよく、個別受力体２０と同一の平面形状を有していてもよい。より具体的には、個別固定体３０は、個別受力体２０のＸ軸方向寸法と同一のＸ軸方向寸法を有していてもよく、個別受力体２０のＹ軸方向寸法と同一のＹ軸方向寸法を有していてもよい。
【0052】
図２および図３に示すように、第１起歪体４０は、個別受力体２０と個別固定体３０とを接続している。第１起歪体４０は、個別受力体２０と個別固定体３０との間に配置されている。本実施の形態においては、個別受力体２０と個別固定体３０とは、１つの第１起歪体４０で接続されている。
【0053】
第１起歪体４０についてより具体的に説明する。本実施の形態による第１起歪体４０は、個別受力体２０が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形して歪みを生じさせ、変位するように構成されている。
【0054】
図２に示すように、第１起歪体４０は、第１接続体４１と、変位体４２と、を含んでいる。
【0055】
第１接続体４１は、Ｚ軸方向に延びている。第１接続体４１は、個別受力体２０に接続された受力体側端部４３（第１端部の一例）と、個別固定体３０に接続された固定体側端部４４（第２端部の一例）と、を含んでいる。第１接続体４１は、Ｙ軸方向で見たときに、受力体側端部４３から固定体側端部４４にわたって、Ｚ軸方向に沿って延びている。
【0056】
本実施の形態による第１接続体４１は、第２方向の力の作用により弾性変形可能であってもよい。より具体的には、第１接続体４１は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれに沿って形成されていてもよい。第１接続体４１は、平板状に形成されていてもよい。図３に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、第１接続体４１のＸ軸方向の寸法（第１接続体４１の厚さｔ１に相当）は、第１接続体４１のＹ軸方向の寸法Ｌ１よりも小さい。このことにより、第１接続体４１のＸ軸方向の力Ｆｘの作用に対するばね定数が、Ｙ軸方向の力Ｆｙの作用に対するばね定数よりも小さくなっている。このため、第１接続体４１は、Ｘ軸方向の力Ｆｘの作用により弾性変形しやすくなっている。
【0057】
変位体４２は、第１接続体４１からＸ軸方向に突出している。本実施の形態による第１起歪体４０は、第１接続体４１の両側でＸ軸方向に突出する２つの変位体４２を含んでいる。一方の変位体４２は、第１接続体４１からＸ軸方向負側に突出し、他方の変位体４２は、第１接続体４１からＸ軸方向正側に突出している。変位体４２は、第１接続体４１からＸ軸方向に延びていてもよい。各変位体４２は、第１接続体４１に支持された片持ち梁として構成されていてもよい。
【0058】
各変位体４２は、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されていてもよい。すなわち、各変位体４２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されていてもよい。変位体４２は、平板状に形成されていてもよい。図３に示すように、変位体４２の平面形状は、矩形状であってもよい。Ｚ軸方向で見たときに、変位体４２の全体は、個別受力体２０と重なっていてもよく、または個別固定体３０と重なっていてもよい。変位体４２は、個別受力体２０のＹ軸方向寸法と同一のＹ軸方向寸法を有していてもよく、個別固定体３０のＹ軸方向寸法と同一のＹ軸方向寸法を有していてもよい。
【0059】
図２に示すように、変位体４２は、Ｚ軸方向において、個別受力体２０から離れているとともに個別固定体３０から離れている。変位体４２は、受力体側端部４３と固定体側端部４４との中間位置に配置されていてもよい。あるいは、変位体４２は、中間位置よりも個別受力体２０に近い位置に配置されていてもよく、または個別固定体３０に近い位置に配置されていてもよい。変位体４２は、個別固定体３０に対向している。
【0060】
個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０は、連続する材料で一体に形成されていてもよい。個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０が、１つの個別センサ構造体５０を構成していてもよい。個別センサ構造体５０は、１つのブロック材から機械加工（例えば、切削加工）で形成されてもよく、または鋳造加工で形成されていてもよい。この場合、個別受力体２０と第１起歪体４０の第１接続体４１との接続点である受力体側端部４３に、後述する図５に示すようなＲ形状部５０Ｒが設けられていてもよい。同様に、個別固定体３０と第１起歪体４０の第１接続体４１との接続点である固定体側端部４４にも、Ｒ形状部５０Ｒが設けられていてもよく、第１接続体４１と変位体４２との接続点にも、Ｒ形状部５０Ｒが設けられていてもよい。個別センサ構造体５０は、アルミ合金または鉄合金などの金属材料で作製されていてもよい。
【0061】
しかしながら、本実施の形態による個別力覚センサ１０は、このことに限られることはない。例えば、個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０のうちの少なくとも２つの部材が一体に形成されて、その他の部材は、別体として形成されていてもよい。例えば、個別受力体２０および第１起歪体４０が一体に形成されて、別体に形成された個別固定体３０と、ボルト（図示せず）または接着剤等で固定されていてもよい。例えば、個別固定体３０および第１起歪体４０が一体に形成されて、別体に形成された個別受力体２０と、ボルトまたは接着剤等で固定されていてもよい。あるいは、個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０がそれぞれ、別体に形成されて、ボルトまたは接着剤等で固定されていてもよい。
【0062】
検出素子６０について説明する。
【0063】
検出素子６０は、上述した第１起歪体４０の弾性変形により生じた変位を検出するように構成されている。本実施の形態による検出素子６０は、静電容量を検出する容量素子を含んでいてもよい。図２に示すように、容量素子は、個別固定体３０に設けられた固定電極基板と、変位体４２に設けられた変位電極基板と、含んでいる。変位電極基板は、固定電極基板に対向している。本実施の形態においては、検出素子６０は、第１容量素子Ｃ１と、第２容量素子Ｃ２と、を含んでいる。
【0064】
図２に示す例においては、検出素子６０は、２つの固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と、２つの変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と、を含んでいる。第１起歪体４０の一方の変位体４２に、１つの変位電極基板Ｅｄ１が配置され、他方の変位体４２に、他の１つの変位電極基板Ｅｄ２が配置されている。１つの変位体４２に、１つの変位電極基板が配置されている。各固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、対応する変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２に対向する位置で個別固定体３０に配置されている。
【0065】
２つの固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、第１固定電極基板Ｅｆ１と、第２固定電極基板Ｅｆ２と、を含んでいる。第１固定電極基板Ｅｆ１および第２固定電極基板Ｅｆ２は、Ｘ軸方向において互いに異なる位置に配置されている。本実施の形態においては、第１固定電極基板Ｅｆ１は、第１接続体４１よりもＸ軸方向負側に配置され、第２固定電極基板Ｅｆ２は、第１接続体４１よりもＸ軸方向正側に配置されている。
【0066】
本実施の形態においては、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、個別固定体３０のうちの個別受力体２０側の面に配置されている。固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、個別固定体３０に接着剤で接合されていてもよく、またはボルト等で固定されていてもよい。固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、対応する変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２に対向する固定電極Ｅｆと、固定電極Ｅｆと個別固定体３０との間に介在された絶縁体ＩＢｆと、を含んでいる。固定電極Ｅｆは、導電性を有する材料で形成されていてもよい。絶縁体ＩＢｆは、ガラスエポキシ樹脂若しくはセラミックなどの絶縁性を有する材料で形成されていてもよい。あるいは、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、ＦＰＣ基板（フレキシブルプリント回路基板）で構成されていてもよい。ＦＰＣ基板は、薄いフィルム状に形成されておりフレキシブル性を有しているプリント基板であり、ポリイミドフィルムの上面に、電極および配線を構成する金属薄膜が形成されている。ＦＰＣ基板のうち固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２に相当する部分が個別固定体３０に接合されていてもよい。ＦＰＣ基板は、固定電極Ｅｆを検出回路７０に接続する配線を含んでいてもよい。
【0067】
図２に示すように、２つの変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、第１変位電極基板Ｅｄ１と、第２変位電極基板Ｅｄ２と、を含んでいる。第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２は、Ｘ軸方向において互いに異なる位置に配置されている。本実施の形態においては、第１変位電極基板Ｅｄ１は、第１接続体４１よりもＸ軸方向負側に配置され、第１接続体４１からＸ軸方向負側に突出する変位体４２に配置されている。第２変位電極基板Ｅｄ２は、第１接続体４１よりもＸ軸方向正側に配置され、第１接続体４１からＸ軸方向正側に突出する変位体４２に配置されている。第１変位電極基板Ｅｄ１は、変位体４２のＸ軸方向負側の端部に配置されていてもよい。第２変位電極基板Ｅｄ２は、変位体４２のＸ軸方向正側の端部に配置されていてもよい。
【0068】
本実施の形態においては、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、変位体４２のうちの個別固定体３０側の面に設けられている。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、変位体４２に接着剤で接合されていてもよく、またはボルト等で固定されていてもよい。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、対応する固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２に対向する変位電極Ｅｄと、変位電極Ｅｄと変位体４２との間に介在された絶縁体ＩＢｄと、を含んでいる。変位電極Ｅｄは、導電性を有する材料で形成されていてもよい。絶縁体ＩＢｄは、ガラスエポキシ樹脂若しくはセラミックなどの絶縁性を有する材料で形成されていてもよい。あるいは、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、ＦＰＣ基板で構成されていてもよい。ＦＰＣ基板のうち変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２に相当する部分が変位体４２に接合されていてもよい。ＦＰＣ基板は、変位電極Ｅｄを検出回路７０に接続する配線を含んでいてもよい。各変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、変位体４２に接着剤で接着されていてもよい。
【0069】
第１固定電極基板Ｅｆ１は、第１変位電極基板Ｅｄ１に対向している。第１固定電極基板Ｅｆ１と第１変位電極基板Ｅｄ１とで第１容量素子Ｃ１が構成されている。第２固定電極基板Ｅｆ２は、第２変位電極基板Ｅｄ２に対向している。第２固定電極基板Ｅｆ２と第２変位電極基板Ｅｄ２とで第２容量素子Ｃ２が構成されている。第１容量素子Ｃ１と第２容量素子Ｃ２とが、第１起歪体４０用の検出素子６０として構成されている。
【0070】
図３に示すように、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。すなわち、第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されるとともに、第１固定電極基板Ｅｆ１および第２固定電極基板Ｅｆ２も、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２は、Ｙ軸方向において第１接続体４１と同じ位置に配置されていてもよい。
【0071】
本実施の形態では、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２の平面形状は、矩形になっている。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の平面形状も、矩形になっている。しかしながら、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２の平面形状および変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の平面形状は、矩形に限られることはなく、円形、多角形、楕円形等の他の形状であってもよい。
【0072】
図２および図３に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、第１固定電極基板Ｅｆ１は、第１変位電極基板Ｅｄ１よりも大きくなっていてもよい。例えば、第１固定電極基板Ｅｆ１の平面形状は、第１変位電極基板Ｅｄ１の平面形状よりも大きくなっていてもよい。そして、第１変位電極基板Ｅｄ１がＸ軸方向、Ｙ軸方向またはＺ軸方向に変位した場合であっても、Ｚ軸方向で見たときに第１変位電極基板Ｅｄ１が全体として、第１固定電極基板Ｅｆ１に重なっていてもよい。言い換えると、第１変位電極基板Ｅｄ１がＸ軸方向、Ｙ軸方向またはＺ軸方向に変位した場合であっても、変位電極Ｅｄと固定電極Ｅｆとが重なるように、変位電極Ｅｄの大きさと固定電極Ｅｆの大きさが設定されていてもよい。このことにより、変位電極Ｅｄと固定電極Ｅｆの対向面積が変化することを防止することができ、静電容量値の変化に、対向面積の変化が影響を及ぼすことを防止することができる。このため、変位電極Ｅｄと固定電極Ｅｆとの電極間距離（Ｚ軸方向の距離）の変化に応じて静電容量値を変化させることができる。ここで、対向面積とは、Ｚ軸方向で見たときに変位電極Ｅｄと固定電極Ｅｆとが重なる面積を言う。変位体４２が傾動した場合には、固定電極Ｅｆよりも小さい変位電極Ｅｄが傾斜して対向面積が変動し得るが、この場合の変位電極Ｅｄの傾斜角度は小さい。このことにより、静電容量値の変化には、変位電極Ｅｄと固定電極Ｅｆとの電極間距離が支配的となる。このため、本明細書では、変位電極Ｅｄの傾斜による対向面積の変動は考慮せず、静電容量値の変化は、変位電極Ｅｄと固定電極Ｅｆとの電極間距離の変化に起因すると考える。なお、後述する図４等では、 図面を明瞭にするために、変位体４２の傾斜を誇張している。また、第１固定電極基板Ｅｆ１の平面形状が第１変位電極基板Ｅｄ１の平面形状よりも大きくなっていることに限られることはなく、第１変位電極基板Ｅｄ１の平面形状が、第１固定電極基板Ｅｆ１の平面形状よりも大きくなっていてもよい。
【0073】
同様に、Ｚ軸方向で見たときに、第２固定電極基板Ｅｆ２の平面形状も、第２変位電極基板Ｅｄ２の平面形状よりも大きくなっていてもよい。なお、第２変位電極基板Ｅｄ２の平面形状が、第２固定電極基板Ｅｆ２の平面形状よりも大きくなっていてもよい。
【0074】
固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２の固定電極Ｅｆの平面形状と絶縁体ＩＢｆの平面形状は、同一の大きさであってもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、固定電極Ｅｆの平面形状は、絶縁体ＩＢｆの平面形状よりも小さくてもよい。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の変位電極Ｅｄの平面形状と絶縁体ＩＢｄの平面形状も同様である。
【0075】
第１固定電極基板Ｅｆ１と第２固定電極基板Ｅｆ２とは、図２および図３に示すように、別体に形成されて互いに離れていてもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２が別体に形成されている場合には、第１固定電極基板Ｅｆ１と第２固定電極基板Ｅｆ２とは、一体化されて、１つの共通の固定電極基板で構成されていてもよい。第１接続体４１のＹ軸方向の寸法を小さくすることにより、第１固定電極基板Ｅｆ１と第２固定電極基板Ｅｆ２を接続して、一体化させることができる。この場合、絶縁体ＩＢｆおよび固定電極Ｅｆがそれぞれ一体化されていてもよい。あるいは、固定電極Ｅｆが互いに離れて構成される場合であっても、絶縁体ＩＢｆは一体化されていてもよい。
【0076】
第１変位電極基板Ｅｄ１と第２変位電極基板Ｅｄ２とは、図２および図３に示すように、別体に形成されて互いに離れていてもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、第１固定電極基板Ｅｆ１および第２固定電極基板Ｅｆ２が別体に形成されている場合には、第１変位電極基板Ｅｄ１と第２変位電極基板Ｅｄ２とは、一体化されて、１つの共通の変位電極基板で構成されていてもよい。第１接続体４１のＹ軸方向の寸法を小さくすることにより、２つの変位体４２を接続することができ、これにより、第１変位電極基板Ｅｄ１と第２変位電極基板Ｅｄ２を接続して、一体化させることができる。この場合、絶縁体ＩＢｄおよび変位電極Ｅｄがそれぞれ一体化されていてもよい。あるいは、変位電極Ｅｄが互いに離れて構成される場合であっても、絶縁体ＩＢｄは一体化されていてもよい。
【0077】
図２に示すように、本実施の形態による検出回路７０は、検出素子６０の検出結果に基づいて、個別受力体２０が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する。この検出回路７０は、例えばマイクロプロセッサにより構成された演算機能を有していてもよい。また、検出回路７０は、上述した検出素子６０から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能や、信号を増幅する機能及び各種補正機能を有してもよい。検出回路７０は、電気信号を出力する端子を含んでいてもよく、この端子から電気ケーブルを介して上述したコントローラ５に電気信号が送信される。コントローラ５に送信される電気信号は、デジタル信号であってもよいが、アナログ信号であってもよい。
【0078】
次に、このような構成からなる本実施の形態による個別力覚センサ１０において、力またはモーメントを検出する方法について説明する。
【0079】
個別受力体２０が力またはモーメントの作用を受けると、その力またはモーメントが、第１起歪体４０に伝わる。より具体的には、その力またはモーメントが、第１接続体４１に伝わり、第１接続体４１に弾性変形が生じる。このことにより、変位体４２が傾動し、変位する。このため、検出素子６０の各固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と対応する変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２との間の電極間距離が変化し、各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値が変化する。この静電容量値の変化が、第１起歪体４０に生じた変位として検出素子６０で検出される。この場合、各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値の変化が異なり得る。このため、検出回路７０は、検出素子６０で検出された各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値の変化に基づいて、個別受力体２０が受けた力またはモーメントの向きと大きさを検出することができる。
【0080】
ここでは、まず、一例として、個別受力体２０がＸ軸方向の力Ｆｘを受けた場合の第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化について図４を用いて説明する。図４は、個別受力体２０がＸ軸方向正側の力Ｆｘを受けた場合の第１起歪体４０の変形状態を模式的に示す縦断面図である。
【0081】
個別受力体２０がＸ軸方向正側に力Ｆｘを受けた場合には、図４に示すように、第１起歪体４０の第１接続体４１が弾性変形する。この場合、第１接続体４１の受力体側端部４３がＸ軸方向正側に変位し、第１接続体４１は、Ｘ軸方向正側に撓むように弾性変形する。第１接続体４１は、Ｙ軸方向正側に向かって見たとき、時計回りに撓むように弾性変形する。図４では、図面を簡略化するために、第１接続体４１が傾動している状態を示している。変位体４２は傾動し、変位する。このことにより、第１変位電極基板Ｅｄ１が上昇して第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかる。第１変位電極基板Ｅｄ１と第１固定電極基板Ｅｆ１との電極間距離が増大し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。一方、第２変位電極基板Ｅｄ２は下降して第２固定電極基板Ｅｆ２に近づく。第２変位電極基板Ｅｄ２と第２固定電極基板Ｅｆ２との電極間距離が減少し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。
【0082】
個別受力体２０が受けた力Ｆｘは、以下の式でＦｘ１として算出されてもよい。なお、以下の式では、便宜上、力またはモーメントと静電容量値の変化量とを「＝」で結んでいる。しかしながら、力またはモーメントと、静電容量値とは互いに異なる物理量であるため、実際には、静電容量値の変化量を変換することにより、Ｆｘ１が算出される。以下の式中のＣ１、Ｃ２は、各容量素子Ｃ１、Ｃ２における静電容量値の変化量を示す。
［式１］
Ｆｘ１＝－Ｃ１＋Ｃ２
［式１］
Ｆｘ１＝－Ｃ１＋Ｃ２
【0083】
図２～図４には示されていないが、本実施の形態による検出素子６０が、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４（図６および図７参照）を更に含んでいてもよい。例えば、第１容量素子Ｃ１および第３容量素子Ｃ３は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されていてもよい。第２容量素子Ｃ２および第４容量素子Ｃ４は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されていてもよい。第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されていてもよい。第３容量素子Ｃ３は、第１容量素子Ｃ１よりもＹ軸方向正側に配置されていてもよく、第４容量素子Ｃ４は、第２容量素子Ｃ２よりもＹ軸方向正側に配置されていてもよい。この場合、以下の式でＦｘ２として、力Ｆｘが算出されてもよい。
［式２］
Ｆｘ２＝－Ｃ３＋Ｃ４
［式２］
Ｆｘ２＝－Ｃ３＋Ｃ４
【0084】
あるいは、第１容量素子Ｃ１～第４容量素子Ｃ４を用いて、以下の式でＦｘ３（＝Ｆｘ１＋Ｆｘ２）として、力Ｆｘが算出されてもよい。
［式３］
Ｆｘ３＝－Ｃ１＋Ｃ２－Ｃ３＋Ｃ４
［式３］
Ｆｘ３＝－Ｃ１＋Ｃ２－Ｃ３＋Ｃ４
【0085】
上述した［式１］のＦｘ１と、［式２］のＦｘ２とを比較することにより、故障診断を行ってもよい。あるいは、［式３］のＦｘ３と、Ｆｘ１およびＦｘ２の合計値とを比較することにより、故障診断を行ってもよい。あるいは、［式１］のＦｘ１に所定の倍率を掛けて［式３］のＦｘ３と比較することにより、故障診断を行ってもよい。あるいは［式２］のＦｘ２に所定の倍率を掛けて［式３］のＦｘ３と比較することにより、故障診断を行ってもよい。故障診断は、上述した検出回路７０が行ってもよく、または、ロボット１のコントローラ５が行ってもよい。
【0086】
個別受力体２０がＹ軸周りのモーメントＭｙを受けた場合にも、図４と同様に第１接続体４１が弾性変形する。第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。このため、上述した［式１］と同様にして、以下の［式４］によりモーメントＭｙが算出される。
［式４］
Ｍｙ＝－Ｃ１＋Ｃ２
［式４］
Ｍｙ＝－Ｃ１＋Ｃ２
【0087】
個別受力体２０がＹ軸方向の力Ｆｙを受けた場合には、各容量素子Ｃ１、Ｃ２における静電容量値の変化は無いとみなすことができる。上述したように、第１接続体４１のＹ軸方向の寸法Ｌ１が、厚さｔ１よりも大きい。このことにより、第１接続体４１のＹ軸方向の力Ｆｙに対するばね定数が大きくなり、実質的に剛体として作用する。このため、第１接続体４１は、Ｙ軸方向に弾性変形しないとみなすことができる。第１起歪体４０にＸ軸周りのモーメントＭｘが作用した場合にも同様に、各容量素子Ｃ１、Ｃ２における静電容量値の変化は無いとみなすことができる。
【0088】
個別受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合には、各容量素子Ｃ１、Ｃ２における静電容量値の変化は無いとみなすことができる。上述したように、第１接続体４１は、受力体側端部４３から固定体側端部４４にわたってＺ軸方向に延びている。このことにより、第１接続体４１は、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対するばね定数が大きくなり、実質的に剛体として作用する。このため、第１接続体４１は、Ｚ軸方向に弾性変形しないとみなすことができる。
【0089】
このように、個別受力体２０と個別固定体３０とが１つの第１起歪体４０で接続されている個別力覚センサ１０は、力ＦｘとモーメントＭｙを検出することができる。この個別力覚センサ１０は、力ＦｘおよびモーメントＭｙのうちのいずれか一方のみが作用する環境で用いられてもよく、１軸成分を検出するセンサとして用いられてもよい。
【0090】
このように本実施の形態によれば、個別受力体２０と個別固定体３０を接続する第１起歪体４０は、第１接続体４１を含んでいる。第１接続体４１は、個別受力体２０に接続された受力体側端部４３から個別固定体３０に接続された固定体側端部４４にわたってＺ軸方向に延びている。このことにより、第１起歪体４０の形状を単純化することができるとともに、第１起歪体４０の構造を簡素化することができる。また、個別受力体２０と個別固定体３０との間隔を小さくすることができる。この結果、個別力覚センサ１０の低価格化を図ることができるとともに、個別力覚センサ１０の高さ（図２に示すＺ軸方向寸法ｈ０）を低くすることができる。
【0091】
また、本実施の形態によれば、第１起歪体４０は、第１接続体４１からＺ軸方向に直交するＸ軸方向に突出する変位体４２を含み、変位体４２に、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２に対向する変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２が設けられている。このことにより、第１起歪体４０の形状または第１起歪体４０の構造が複雑化することを防止しながら、第１接続体４１の弾性変形によって変位体４２を変位させることができる。
【0092】
また、本実施の形態によれば、第１接続体４１は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれに沿って形成されている。このことにより、第１接続体４１の形状を単純化することができる。また、個別受力体２０と個別固定体３０との間隔を小さくすることができる。
【0093】
また、本実施の形態によれば、Ｚ軸方向で見たときに、第１接続体４１のＸ軸方向の寸法は、Ｙ軸方向の寸法よりも小さくなっている。このことにより、第１接続体４１のＸ軸方向の力Ｆｘに作用するばね定数を、Ｙ軸方向の力Ｆｙの作用に対するばね定数よりも小さくすることができる。このため、力Ｆｘの作用により容易に弾性変形することができ、力Ｆｘの検出感度を向上させることができる。
【0094】
また、本実施の形態によれば、個別受力体２０、個別固定体３０および変位体４２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されている。このことにより、個別受力体２０、個別固定体３０および変位体４２の形状を単純化することができるとともに、第１起歪体４０の構造を簡素化することができる。また、個別受力体２０と個別固定体３０との間隔を小さくすることができる。この結果、個別力覚センサ１０の低価格化を図ることができるとともに、個別力覚センサ１０の高さを低くすることができる。
【0095】
また、本実施の形態によれば、第１接続体４１の両側で突出する変位体４２の各々に、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２が設けられている。このことにより、Ｘ軸方向の力Ｆｘを個別受力体２０が受けた場合、一方の変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２を対応する固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２から遠ざけることができるとともに、他方の変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２を、対応する固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２に近づけることができる。このため、力Ｆｘの検出感度を向上させることができる。
【0096】
また、本実施の形態によれば、個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０は、連続する材料で一体に形成されている。このことにより、個別力覚センサ１０の構造を簡素化することができる。例えば、個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０が、別体に形成されてボルトまたは接着剤等で固定される場合には、そのような固定を可能とするために構造が複雑になり、作業性を良くするためのスペースが求められる。このため、個別力覚センサ１０の低価格化が制限され得るとともに、個別力覚センサ１０の高さの低減が制限され得る。これに対して、本実施の形態によれば、個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０は、連続する材料で一体に形成されているため、構造をより一層簡素化することができる。また、個別受力体２０と個別固定体３０との間隔をより一層小さくすることができる。この結果、個別力覚センサ１０のより一層の低価格化を図ることができるとともに、個別力覚センサ１０の高さをより一層低くすることができる。
【0097】
【0098】
図５～図７に示す第２の実施の形態においては、個別固定体および変位体は、個別受力体よりもＹ軸方向に突出している点が主に異なり、他の構成は、図１～図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお 、図５～図７において、図１～図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図５は、第２の実施の形態による個別力覚センサを示す斜視図である。図６は、図５に示す個別力覚センサを示す側面図であり、図７は、図５に示す個別力覚センサを示す平面図である。
【0099】
図５～図７に示すように、本実施の形態においては、個別固定体３０および変位体４２は、個別受力体２０よりもＹ軸方向に突出していてもよい。変位体４２は、第１接続体４１よりもＹ軸方向に突出していてもよい。図７に示すように、変位体４２のうち第１接続体４１よりもＹ軸方向正側の部分（図７の上側の部分）は、互いに離れていてもよい。Ｚ軸方向で見たときに、変位体４２の間の領域から、個別固定体３０が露出されていてもよい。Ｚ軸方向で見たときに、個別固定体３０の一部は、個別受力体２０と重なっていてもよい。個別固定体３０のＹ軸方向寸法は、個別受力体２０のＹ軸方向寸法よりも大きくてもよい。変位体４２の全体は、個別固定体３０と重なっていてもよい。変位体４２は、個別固定体３０のＹ軸方向寸法と同一のＹ軸方向寸法を有していてもよい。
【0100】
図５および図６に示すように、本実施の形態においては、個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０は、上述した個別センサ構造体５０で構成されていてもよい。この場合、図５に示すように、個別受力体２０と第１起歪体４０の第１接続体４１との接続点である受力体側端部４３に、Ｒ形状部５０Ｒが設けられていてもよい。同様に、個別固定体３０と第１起歪体４０の第１接続体４１との接続点である固定体側端部４４にも、Ｒ形状部５０Ｒが設けられていてもよく、第１接続体４１と変位体４２との接続点にも、Ｒ形状部５０Ｒが設けられていてもよい。
【0101】
図６および図７に示すように、検出素子６０は、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４を更に含んでいてもよい。例えば、第３容量素子Ｃ３は、第３固定電極基板Ｅｆ３と、第３変位電極基板Ｅｄ３と、を含んでいる。第４容量素子Ｃ４は、第４固定電極基板Ｅｆ４と、第４変位電極基板Ｅｄ４と、を含んでいる。
【0102】
第１容量素子Ｃ１および第３容量素子Ｃ３は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。第２容量素子Ｃ２および第４容量素子Ｃ４は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。第３容量素子Ｃ３は、第１容量素子Ｃ１よりもＹ軸方向正側に配置されていてもよく、第４容量素子Ｃ４は、第２容量素子Ｃ２よりもＹ軸方向正側に配置されていてもよい。
【0103】
このように本実施の形態によれば、個別固定体３０および変位体４２が、個別受力体２０よりもＹ軸方向に突出している。このことにより、個別固定体３０の平面面積および変位体４２の平面面積を大きくすることができる。このため、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２だけでなく、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４を容易に配置することができる。すなわち、検出素子６０を構成する容量素子の個数を増やすことができる。また、各容量素子の電極を大きくすることができ、検出感度を向上させることができる。
【0104】
なお、上述した本実施の形態においては、検出素子６０は、第１容量素子Ｃ１、第２容量素子Ｃ２、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４を含んでいる例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、検出素子６０は、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４を含んでいなくてもよい。あるいは、検出素子６０は、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２を含んでいなくてもよい。あるいは、第１容量素子Ｃ１と第３容量素子Ｃ３が一体化されるとともに、第２容量素子Ｃ２と第４容量素子Ｃ４が一体化されていてもよい。例えば、第１容量素子Ｃ１および第３容量素子Ｃ３の各固定電極Ｅｆが並列接続されるとともに、第１容量素子Ｃ１および第３容量素子Ｃ３の各変位電極Ｅｄが並列接続されることにより、第１容量素子Ｃ１および第３容量素子Ｃ３が一体化されていてもよい。同様に、第２容量素子Ｃ２および第４容量素子Ｃ４の各固定電極Ｅｆが並列接続されるとともに、第２容量素子Ｃ２および第４容量素子Ｃ４の各変位電極Ｅｄが並列接続されることにより、第２容量素子Ｃ２および第４容量素子Ｃ４が一体化されていてもよい。第１容量素子Ｃ１と第３容量素子Ｃ３が一体化された場合、第１容量素子Ｃ１の静電容量値と第３容量素子Ｃ３の静電容量値が加算され、感度を高めることができる。第２容量素子Ｃ２と第４容量素子Ｃ４が一体化されることにより、第２容量素子Ｃ２の静電容量値と第４容量素子Ｃ４の静電容量値が加算され、感度を高めることができる。
【0105】
【0106】
図８～図１３に示す第３の実施の形態においては、第１起歪体が個別受力体と第１接続体とを接続する第１薄肉部と、個別固定体と第１接続体とを接続する第２薄肉部と、を含んでいる点が主に異なり、他の構成は、図１～図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお 、図８～図１３において、図１～図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0107】
まず、図８、図９Ａおよび図９Ｂを用いて、本実施の形態による個別力覚センサ１０について説明する。図８は、第３の実施の形態による個別力覚センサ１０を示す縦断面図である。図９Ａは、図８に示す個別受力体２０を示す平面図であり、図９Ｂは、図８に示す個別固定体３０を示す下面図である。
【0108】
図８に示すように、本実施の形態による第１起歪体４０は、第１受力薄肉部４５を含んでいる。第１受力薄肉部４５は、第１薄肉部の一例である。第１受力薄肉部４５は、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されている。すなわち、第１受力薄肉部４５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されている。
【0109】
個別受力体２０は、個別受力本体部２１を含んでいる。個別受力本体部２１は、第１受力薄肉部４５の周囲に形成されている。
【0110】
第１受力薄肉部４５は、個別受力体２０と第１接続体４１との間に介在されており、個別受力本体部２１を、第１接続体４１の受力体側端部４３に接続している。第１受力薄肉部４５は、個別受力体２０の個別受力本体部２１よりも薄くなっている。より具体的には、第１受力薄肉部４５の厚さｔ２（Ｚ軸方向寸法）は、個別受力本体部２１の厚さｔ３よりも薄い。第１受力薄肉部４５は、可撓性を有しており、力またはモーメントの作用により弾性変形可能になっている。
【0111】
第１受力薄肉部４５の平面形状は、特に限られることはないが、図９Ａに示すように、円形であってもよい。第１受力薄肉部４５が形成されることによって、個別受力体２０のうち、個別固定体３０とは反対側に位置する面（図８における上面）に、個別受力凹部２２が形成されていてもよい。
【0112】
本実施の形態による第１接続体４１は、Ｚ軸方向で見たときに、円形状に形成されていてもよい。第１接続体４１は、Ｚ軸方向に延びる円柱状に形成されていてもよい。Ｚ軸方向で見たときに、第１接続体４１は、第１受力薄肉部４５と同芯状に配置されていてもよく、後述する第１固定薄肉部４６と同芯状に配置されていてもよい。
【0113】
図８に示すように、本実施の形態による第１起歪体４０は、第１固定薄肉部４６を含んでいる。第１固定薄肉部４６は、第２薄肉部の一例である。第１固定薄肉部４６は、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されている。すなわち、第１固定薄肉部４６は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されている。
【0114】
個別固定体３０は、個別固定本体部３１を含んでいる。個別固定本体部３１は、第１固定薄肉部４６の周囲に形成されている。上述した固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、個別固定本体部３１に固定されていてもよい。
【0115】
第１固定薄肉部４６は、個別固定体３０と第１接続体４１との間に介在されており、個別固定本体部３１を、第１接続体４１の固定体側端部４４に接続している。第１固定薄肉部４６は、個別固定体３０の個別固定本体部３１よりも薄くなっている。より具体的には、第１固定薄肉部４６の厚さｔ４（Ｚ軸方向寸法）は、個別固定本体部３１の厚さｔ５よりも薄い。第１固定薄肉部４６は、可撓性を有しており、力またはモーメントの作用により弾性変形可能になっている。
【0116】
第１固定薄肉部４６の平面形状は、特に限られることはないが、図９Ｂに示すように、第１受力薄肉部４５と同様に円形であってもよい。第１固定薄肉部４６が形成されることによって、個別固定体３０のうち、個別受力体２０とは反対側に位置する面（図８における下面）に、個別固定凹部３２が形成されていてもよい。
【0117】
本実施の形態においても、個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０は、連続する材料で一体に形成されていてもよい。個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０が、１つの個別センサ構造体５０を構成していてもよい。
【0118】
しかしながら、本実施の形態による個別力覚センサ１０は、このことに限られることはない。例えば、個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０のうちの少なくとも２つの部材が一体に形成されて、その他の部材は、別体として形成されていてもよい。
【0119】
例えば、個別受力本体部２１と第１受力薄肉部４５が一体に形成されるとともに第１受力薄肉部４５と第１接続体４１は別体に形成されていてもよい。この場合、第１受力薄肉部４５と第１接続体４１とを固定するためのボルト（図示せず）を挿入するためのボルト孔を、第１受力薄肉部４５に形成してもよい。このことにより、ボルトの頭部を、個別受力凹部２２に収容することができる。このため、ボルトの頭部が、個別受力体２０から突出することを防止でき、個別力覚センサ１０の高さを低くすることができる。
【0120】
例えば、個別固定本体部３１と第１固定薄肉部４６が一体に形成されるとともに第１固定薄肉部４６と第１接続体４１は別体に形成されていてもよい。この場合、第１固定薄肉部４６と第１接続体４１とを固定するためのボルトを挿入するためのボルト孔を、第１固定薄肉部４６に形成してもよい。このことにより、ボルトの頭部を、個別固定凹部３２に収容することができる。このため、ボルトの頭部が、個別固定体３０から突出することを防止でき、個別力覚センサ１０の高さを低くすることができる。
【0121】
例えば、個別受力本体部２１と第１受力薄肉部４５が一体に形成されるとともに第１受力薄肉部４５と第１接続体４１が別体に形成されている場合、個別固定本体部３１と第１固定薄肉部４６が一体に形成されるとともに第１固定薄肉部４６と第１接続体４１が別体に形成されていてもよい。第１受力薄肉部４５と第１接続体４１は、上述のようにボルトを用いて固定されてもよい。第１固定薄肉部４６と第１接続体４１は、上述のようにボルトを用いて固定されてもよい。
【0122】
次に、このような構成からなる本実施の形態による個別力覚センサ１０において、力またはモーメントを検出する方法について説明する。
【0123】
本実施の形態による個別受力体２０がＸ軸方向の力Ｆｘを受けた場合について、図１０を用いて説明する。図１０は、個別受力体２０がＸ軸方向正側の力Ｆｘを受けた場合の第１起歪体４０の変形状態を模式的に示す縦断面図である。
【0124】
図１０に示すように、個別受力体２０が力Ｆｘを受けた場合、第１接続体４１が弾性変形してもよい。第１接続体４１は、図４に示す第１接続体４１と同様に弾性変形してもよい。本実施の形態においては、第１受力薄肉部４５が、個別受力体２０の個別受力本体部２１と第１接続体４１との間に介在されていることにより、第１受力薄肉部４５も弾性変形する。同様に、第１固定薄肉部４６が、個別固定体３０の個別固定本体部３１と第１接続体４１との間に介在されていることにより、第１固定薄肉部４６も弾性変形する。なお、第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６が弾性変形すれば、第１接続体４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。
【0125】
個別受力体２０が力Ｆｘを受けた場合、第１容量素子Ｃ１の静電容量値は減少し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値は増大する。この場合、力Ｆｘは、上述した［式１］で算出される。
【0126】
本実施の形態による個別受力体２０がＹ軸周りのモーメントＭｙを受けた場合にも、図４に示す個別力覚センサ１０と同様にして、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。この場合、モーメントＭｙは、上述した［式４］で表される。
【0127】
個別受力体２０がＹ軸方向の力Ｆｙを受けた場合、各容量素子Ｃ１、Ｃ２における静電容量値の変化は無いとみなすことができる。第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２が、Ｙ軸方向において第１接続体４１と同じ位置に配置されているためである。個別受力体２０がＸ軸周りのモーメントＭｘを受けた場合にも同様に、各容量素子Ｃ１、Ｃ２における静電容量値の変化は無いとみなすことができる。
【0128】
次に、個別受力体２０がＺ軸方向正側に力Ｆｚを受けた場合について、図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、個別力覚センサ１０の個別受力体２０がＺ軸方向正側の力Ｆｚを受けた場合の第１起歪体４０の変形状態を模式的に示す縦断面図である。図１２は、個別力覚センサ１０の個別受力体２０がＺ軸方向負側の力Ｆｚを受けた場合の第１起歪体４０の変形状態を模式的に示す縦断面図である。
【0129】
図１１に示すように、個別受力体２０がＺ軸方向正側に力Ｆｚを受けた場合、第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６が弾性変形する。個別受力体２０はＺ軸方向正側に変位し、第１接続体４１および変位体４２は、Ｚ軸方向正側に変位する。第１接続体４１は、Ｚ軸方向に実質的に弾性変形しない。このことにより、第１変位電極基板Ｅｄ１が上昇して第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかる。第１変位電極基板Ｅｄ１と第１固定電極基板Ｅｆ１との電極間距離が増大し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。同様に、第２変位電極基板Ｅｄ２も上昇して第２固定電極基板Ｅｆ２から遠ざかる。第２変位電極基板Ｅｄ２と第２固定電極基板Ｅｆ２との電極間距離が増大し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。
【0130】
個別受力体２０が受けた力Ｆｚは、以下の式で算出されてもよい。
［式５］
Ｆｚ＝－Ｃ１－Ｃ２
［式５］
Ｆｚ＝－Ｃ１－Ｃ２
【0131】
図１２に示すように、個別受力体２０がＺ軸方向負側に力Ｆｚを受けた場合、第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６が弾性変形する。個別受力体２０はＺ軸方向負側に変位し、第１接続体４１および変位体４２は、Ｚ軸方向負側に変位する。第１接続体４１は、Ｚ軸方向に実質的に弾性変形しない。このことにより、第１変位電極基板Ｅｄ１が下降して第１固定電極基板Ｅｆ１に近づく。第１変位電極基板Ｅｄ１と第１固定電極基板Ｅｆ１との電極間距離が減少し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。同様に、第２変位電極基板Ｅｄ２も下降して第２固定電極基板Ｅｆ２に近づく。第２変位電極基板Ｅｄ２と第２固定電極基板Ｅｆ２との電極間距離が減少し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。
【0132】
このように、本実施の形態による個別力覚センサ１０は、力Ｆｘ、力ＦｚとモーメントＭｙを検出することができる。この個別力覚センサ１０は、力ＦｘおよびモーメントＭｙのうちのいずれか一方のみと、力Ｆｚが作用する環境で用いられてもよく、２軸成分を検出するセンサとして用いられてもよい。
【0133】
このように本実施の形態によれば、第１起歪体４０は、第１受力薄肉部４５を含み、第１受力薄肉部４５は、個別受力体２０と第１接続体４１の受力体側端部４３とを接続している。第１受力薄肉部４５は、個別受力体２０よりも薄い。このことにより、第１受力薄肉部４５が、力またはモーメントの作用により弾性変形することができ、例えば個別受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合に、個別受力体２０をＺ軸方向に変位させることができる。このため、第１起歪体４０の変位体４２を変位させることができ、各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値を変化させることができる。この結果、第１起歪体４０の形状の単純化および構造の簡素化を図りながら、検出可能な軸成分を増やすことができ、汎用性を向上できる。
【0134】
また、本実施の形態によれば、第１起歪体４０は、第１固定薄肉部４６を含み、第１固定薄肉部４６は、個別固定体３０と第１接続体４１の固定体側端部４４とを接続している。第１固定薄肉部４６は、個別固定体３０よりも薄い。このことにより、第１固定薄肉部４６が、力またはモーメントの作用により弾性変形することができ、例えば個別受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合に、個別受力体２０をＺ軸方向に変位させることができる。このため、第１起歪体４０の変位体４２を変位させることができ、各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値を変化させることができる。この結果、第１起歪体４０の形状の単純化および構造の簡素化を図りながら、検出可能な軸成分を増やすことができ、汎用性を向上できる。
【0135】
なお、上述した本実施の形態においては、第１起歪体４０が、第１受力薄肉部４５と、第１固定薄肉部４６と、を含んでいる例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、第１起歪体４０は、第１固定薄肉部４６を含んでいれば、第１受力薄肉部４５を含んでいなくてもよい。この場合、第１受力薄肉部４５は形成されずに、図２に示す受力体側端部４３と同様に、個別受力体２０の個別受力本体部２１に、第１接続体４１が直接接続されていてもよい。
【0136】
また、上述した本実施の形態においては、検出素子６０が、第１容量素子Ｃ１と第２容量素子Ｃ２とを含んでいる例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、検出素子６０は、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４（図６および図７参照）を更に含んでいてもよい。この場合、上述したように、検出回路７０またはコントローラ５が、故障診断を行ってもよい。
【0137】
また、上述した本実施の形態においては、第１受力薄肉部４５の平面形状が円形であって、第１受力薄肉部４５の周囲に、個別受力体２０の個別受力本体部２１が形成されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、図１３に示すように、第１受力薄肉部４５の平面形状は、矩形であってもよい。この場合、図３に示す第１接続体４１と同様に、第１接続体４１は平板状に形成されて、第１接続体４１のＸ軸方向の寸法が、第１接続体４１のＹ軸方向の寸法よりも小さくてもよい。個別受力本体部２１は、第１受力薄肉部４５のＸ軸方向における両側に形成されていてもよい。第１受力薄肉部４５のＹ軸方向両側にも個別受力本体部２１が延びて、第１受力薄肉部４５の周囲に個別受力本体部２１が形成されてもよい。第１固定薄肉部４６についても同様である。
【0138】
また、上述した本実施の形態においては、第１受力薄肉部４５に、図示しない複数の貫通孔が設けられていてもよい。この場合、第１受力薄肉部４５の可撓性を増大させることができる。あるいは、第１受力薄肉部４５が貫通孔を含む場合、第１受力薄肉部４５の厚さｔ２を厚くすることができる。個別センサ構造体５０を鋳造で作製する場合には、第１受力薄肉部４５の厚さを厚くすることにより、金型のうち第１受力薄肉部４５に対応する部分においても溶融金属の流れを確保することができる。貫通孔の平面形状としては、第１受力薄肉部４５が可撓性を有することができれば、円形、半円形、楕円形、扇形、三角形および矩形など任意の形状を採用することができる。第１固定薄肉部４６も同様である。
【0139】
【0140】
図１４～図１８に示す第４の実施の形態においては、複数の個別力覚センサによって力覚センサが構成されている点が主に異なり、他の構成は、図５～図７に示す第２の実施の形態と略同一である。なお 、図１４～図１８において、図５～図７に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図１４は、第４の実施の形態による力覚センサを示す縦断面図である。図１５は、図１４のＰ矢視図であり、図１６は、図１４のＱ矢視図である。図１７は、図１５および図１６に示す第２接続体の縦断面図であり、図１８は、図１４に示す個別力覚センサを示す拡大縦断面図である。
【0141】
図１４～図１６に、本実施の形態による力覚センサ１１０が示されている。本実施の形態による力覚センサ１１０は、複数の個別力覚センサ１０によって構成されており、複数の第１起歪体４０を備えている。より具体的には、力覚センサ１１０は、受力体１２０と、複数の個別力覚センサ１０と、固定体１３０と、複数の第２起歪体１４０と、検出回路１７０と、を備えている。本実施の形態による個別力覚センサ１０は、概略的には図５～図７に示す個別力覚センサ１０と同様に構成されていてもよい。各個別力覚センサ１０の検出素子６０は、４つの容量素子を含んでいてもよい。本実施の形態による力覚センサ１１０を構成する個別力覚センサ１０の個数は２つであるが、３つ以上であってもよく、任意である。本実施の形態においては、Ｚ軸方向で見たときに、２つの個別力覚センサ１０は、後述する受力体１２０の中心点Ｏに対して１８０°のピッチで配置されている。言い換えると、複数の個別力覚センサ１０は、受力体１２０の中心点Ｏに対して等ピッチで配置されていてもよい。各個別力覚センサ１０の第１接続体４１は、Ｚ軸方向で見たときに、受力体１２０の中心点Ｏに対して、半径方向に沿って形成されている。本実施の形態においては、第１接続体４１は、Ｙ軸方向に沿って配置されている。Ｚ軸方向で見たときに、個別受力体２０、個別固定体３０および変位体４２のＹ軸方向正側またはＹ軸方向負側に位置する外縁はそれぞれ、受力体１２０および固定体１３０の外縁と連続するように、円弧状に形成されていてもよい。
【0142】
受力体１２０は、第１センサ体の一例である。受力体１２０は、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける。図１４および図１５に示すように、受力体１２０は、各個別力覚センサ１０の個別受力体２０を支持するように構成されている。受力体１２０に、各個別力覚センサ１０が取り外し可能に取り付けられている。個別力覚センサ１０は、受力体１２０の後述する外側縁１２０ｃに配置されている。受力体１２０は、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されている。すなわち、受力体１２０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されている。受力体１２０は、概略的には平板状に形成されていてもよい。受力体１２０は、ボルト孔１２６に挿入されるボルト等を用いて、図１に示すツール３に固定されていてもよい。この場合、受力体１２０は、ツール３から力またはモーメントを受けてもよい。図１５に示すように、受力体１２０は、受力体中心開口１２０ａを含んでいてもよい。この場合、受力体１２０の平面形状は、概略的に円形リング形状であってもよい。
【0143】
固定体１３０は、第２センサ体の一例である。図１４および図１６に示すように、固定体１３０は、各個別力覚センサ１０の個別固定体３０を支持するように構成されている。固定体１３０に、各個別力覚センサ１０が取り外し可能に取り付けられている。個別力覚センサ１０は、固定体１３０の後述する外側縁１３０ｃに配置されている。固定体１３０は、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されている。すなわち、固定体１３０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されている。固定体１３０は、概略的には平板状に形成されていてもよい。固定体１３０は、ボルト孔１３６に挿入されるボルト等を用いて、図１に示すロボットアーム４の先端に固定されていてもよい。この場合、固定体１３０は、ロボットアーム４に支持されてもよい。図１６に示すように、固定体１３０は、上述した受力体中心開口１２０ａと同様な、固定体中心開口１３０ａを含んでいてもよい。この場合、固定体１３０の平面形状は、概略的に円形リング形状であってもよい。Ｚ軸方向で見たときに、固定体中心開口１３０ａは、受力体中心開口１２０ａと重なっていてもよい。固定体１３０は、受力体１２０と同芯状に配置されていてもよい。
【0144】
図１５および図１６に示すように、受力体１２０の平面形状および固定体１３０の平面形状のうちの少なくとも一方は、円形リング形状以外の平面形状であってもよい。この場合、受力体１２０の平面形状および固定体１３０の平面形状のうちの一方が円形で、他方が円形以外の形状であってもよい。例えば、受力体１２０の平面形状は、受力体中心開口１２０ａを含まない円形形状であってもよい。あるいは、受力体１２０の平面形状は、矩形状（例えば、長方形若しくは正方形）であってもよい。固定体１３０の平面形状も同様である。
【0145】
図１４～図１７に示すように、第２起歪体１４０は、受力体１２０と固定体１３０とを接続している。第２起歪体１４０は、受力体１２０と固定体１３０との間に配置されている。本実施の形態においては、受力体１２０と固定体１３０とは、４つの第２起歪体１４０で接続されている。
【0146】
第２起歪体１４０についてより具体的に説明する。本実施の形態による第２起歪体１４０は、受力体１２０が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形して歪みを生じさせ、変位するように構成されている。
【0147】
第２起歪体１４０は、第２接続体１４１を含んでいる。
【0148】
図１４に示すように、第２接続体１４１は、受力体１２０と固定体１３０とを接続している。第２接続体１４１は、受力体１２０と固定体１３０との間に配置されている。本実施の形態においては、受力体１２０と固定体１３０は、複数の第２接続体１４１により接続されている。本実施の形態では、４つの第２接続体１４１により、受力体１２０と固定体１３０が接続されている。第２接続体１４１の個数は、４つであることに限られることはなく、任意である。
【0149】
図１５および図１６に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、第２接続体１４１は、受力体１２０の中心点Ｏに対して半径方向に沿って形成されており、放射状に延びている。４つの第２接続体１４１は、Ｚ軸方向で見たときに、受力体１２０の中心点Ｏに対して９０°のピッチで配置されていてもよい。言い換えると、複数の第２接続体１４１は、受力体１２０の中心点Ｏに対して等ピッチで配置されていてもよい。第２接続体１４１は、Ｚ軸方向で見たときに、個別力覚センサ１０とは重ならない位置に配置されていてもよい。第２接続体１４１は、Ｚ軸方向で見たときに、円形リング形状を有する受力体１２０の内側縁１２０ｂから外側縁１２０ｃ、または円形リング形状を有する固定体１３０の内側縁１３０ｂから外側縁１３０ｃまで、半径方向に延びていてもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、第２接続体１４１は、受力体１２０の内側縁１２０ｂまで延びていなくてもよく、固定体１３０の内側縁１３０ｂまで延びていなくてもよい。第２接続体１４１は、受力体１２０の内側縁１２０ｂから離れていてもよく、固定体１３０の内側縁１３０ｂから離れていてもよい。第２接続体１４１は、受力体１２０の外側縁１２０ｃまで延びていなくてもよく、固定体１３０の外側縁１３０ｃまで延びていなくてもよい。第２接続体１４１は、受力体１２０の外側縁１２０ｃから離れていてもよく、固定体１３０の外側縁１３０ｃから離れていてもよい。受力体１２０の内側縁１２０ｂは、受力体中心開口１２０ａで画定されていてもよく、固定体１３０の内側縁１３０ｂは、固定体中心開口１３０ａで画定されていてもよい。
【0150】
図１４および図１７に示すように、第２接続体１４１は、Ｚ軸方向に延びている。図１７に示すように、第２接続体１４１は、受力体１２０に接続された受力体側端部１４３（第３端部の一例）と、固定体１３０に接続された固定体側端部１４４（第４端部の一例）と、を含んでいる。第２接続体１４１は、受力体側端部１４３から固定体側端部１４４にわたって、Ｚ軸方向に沿って延びている。すなわち、第２接続体１４１は、Ｚ軸方向および半径方向のそれぞれに沿って形成されている。第２接続体１４１は、平板状に形成されていてもよい。
【0151】
図１５に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、第２接続体１４１の半径方向に直交する方向の寸法（第２接続体１４１の厚さｔ６に相当）は、第２接続体１４１の半径方向の寸法Ｌ２よりも小さい。このことにより、第２接続体１４１の半径方向に直交する方向の力の作用に対するばね定数が、半径方向の力の作用に対するばね定数よりも小さくなっている。このため、第２接続体１４１は、Ｚ軸周りのモーメントＭｚの作用により弾性変形しやすくなっている。
【0152】
Ｚ軸周りのモーメントＭｚに対して、第２接続体１４１の剛性は、第１接続体４１の剛性よりも高い。より具体的には、図１５に示すように、第２接続体１４１の厚さｔ６は、個別力覚センサ１０の第１接続体４１の厚さｔ１よりも大きい。このことにより、第２接続体１４１の半径方向に直交する方向の力の作用に対するばね定数が、第１接続体４１の半径方向に直交する方向の力の作用に対するばね定数よりも大きくなっている。このため、第２接続体１４１は、Ｚ軸周りのモーメントＭｚの作用により、第１接続体４１よりも弾性変形し難くなっている。言い換えると、本実施の形態による力覚センサ１１０がモーメントＭｚを受けた場合、受力体１２０の変位は、第２接続体１４１の弾性変形によって支配される。第１接続体４１は、モーメントＭｚに対して第２接続体１４１よりも剛性が低いため、第２接続体１４１による受力体１２０の変位に追従する。第１接続体４１の弾性変形による受力体１２０の変位への影響は、実質的に無いと見なすことができる。この場合、受力体１２０が受けたモーメントＭｚによる第１接続体４１への負荷を小さくすることができる。このことにより、個別力覚センサ１０を受力体１２０に取り付けるためのボルトのサイズを低減することができるとともに、個別力覚センサ１０を固定体１３０に取り付けるためのボルトのサイズを低減することができる。このため、個別力覚センサ１０の小型化を図ることができるとともに、ヒステリシスを緩和して、精度を向上させることができる。
【0153】
受力体１２０、固定体１３０および第２起歪体１４０は、連続する材料で一体に形成されていてもよい。受力体１２０、固定体１３０および第２起歪体１４０が、１つのセンサ構造体１５０を構成していてもよい。センサ構造体１５０は、１つのブロック材から機械加工（例えば、切削加工）で形成されてもよく、または鋳造加工で形成されていてもよい。この場合、受力体１２０と第２起歪体１４０の第２接続体１４１との接続点である受力体側端部１４３に、図５に示すようなＲ形状部５０ＲのようなＲ形状部が設けられていてもよい。同様に、固定体１３０と第２起歪体１４０の第２接続体１４１との接続点である固定体側端部１４４にも、Ｒ形状部５０Ｒが設けられていてもよく、センサ構造体１５０は、アルミ合金または鉄合金などの金属材料で作製されていてもよい。
【0154】
しかしながら、本実施の形態による力覚センサ１１０は、このことに限られることはない。例えば、受力体１２０、固定体１３０および第２起歪体１４０のうちの少なくとも２つの部材が一体に形成されて、その他の部材は、別体として形成されていてもよい。例えば、受力体１２０および第２起歪体１４０が一体に形成されて、別体に形成された固定体１３０と、ボルト（図示せず）または接着剤等で固定されていてもよい。例えば、固定体１３０および第２起歪体１４０が一体に形成されて、別体に形成された受力体１２０と、ボルトまたは接着剤等で固定されていてもよい。あるいは、受力体１２０、固定体１３０および第２起歪体１４０がそれぞれ、別体に形成されて、ボルトまたは接着剤等で固定されていてもよい。
【0155】
図１５においてＹ軸方向正側に位置する個別力覚センサ１０の検出素子６０は、図６および図７に示す個別力覚センサ１０と同様に、第１容量素子Ｃ１と、第２容量素子Ｃ２と、第３容量素子Ｃ３と、第４容量素子Ｃ４と、を含んでいる。図１５においてＹ軸方向負側に位置する個別力覚センサ１０の検出素子は、第５容量素子Ｃ５と、第６容量素子Ｃ６と、第７容量素子Ｃ７と、第８容量素子Ｃ８と、を含んでいる。第５容量素子Ｃ５は、第１容量素子Ｃ１に対応しており、第１容量素子Ｃ１と同様に構成されている。第６容量素子Ｃ６は、第２容量素子Ｃ２に対応しており、第２容量素子Ｃ２と同様に構成されている。第７容量素子Ｃ７は、第３容量素子Ｃ３に対応しており、第３容量素子Ｃ３と同様に構成されている。第８容量素子Ｃ８は、第４容量素子Ｃ４に対応しており、第４容量素子Ｃ４と同様に構成されている。
【0156】
図１４に示すように、本実施の形態による検出回路１７０は、各個別力覚センサ１０の検出素子６０の検出結果に基づいて、受力体１２０が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する。本実施の形態による個別力覚センサ１０は、図２に示す検出回路７０を含んでいなくてもよい。本実施の形態による検出回路１７０は、例えばマイクロプロセッサにより構成された演算機能を有していてもよい。また、検出回路１７０は、各個別力覚センサ１０の検出素子６０から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能や、信号を増幅する機能及び各種補正機能を有してもよい。検出回路１７０は、電気信号を出力する端子を含んでいてもよく、この端子にコネクタ１７１（図１５参照）が接続されており、コネクタ１７１から電気ケーブルを介して上述したコントローラ５に電気信号が送信される。コントローラ５に送信される電気信号は、デジタル信号であってもよいが、アナログ信号であってもよい。
【0157】
次に、個別力覚センサ１０の固定構造について説明する。
【0158】
図１５および図１８に示すように、受力体１２０は、個別力覚センサ１０の第１接続体４１が挿入された受力開口１２１を含んでいる。受力開口１２１は、第１開口の一例である。受力開口１２１は、受力体１２０の中心点Ｏに対して１８０°のピッチで配置されている。受力開口１２１は、受力体１２０の外側縁１２０ｃで開口している。
【0159】
図１８に示すように、受力体１２０は、受力凹部１２２を含んでいてもよい。受力凹部１２２は、第１凹部の一例である。受力凹部１２２は、受力体１２０の固定体１３０とは反対側の面に設けられており、固定体１３０とは反対側に向かって開口している。図１８に示す例では、受力凹部１２２は、Ｚ軸方向正側に向かって開口している。受力凹部１２２は、上述した受力開口１２１に連通している。受力凹部１２２に、個別力覚センサ１０の個別受力体２０が収容されている。受力開口１２１に、第１接続体４１が配置されている。
【0160】
受力凹部１２２のＺ軸方向の寸法（受力凹部１２２の深さｈ１に相当）は、個別受力体２０のＺ軸方向の寸法（個別受力体２０の厚さｔ７に相当）よりも大きくてもよく、または個別受力体２０のＺ軸方向の寸法と等しくてもよい。このことにより、個別受力体２０が、受力体１２０から突出することを防止でき、力覚センサ１１０の高さ（図１４に示すＺ軸方向寸法ｈ３）を低くすることができる。図１６に示すように、受力凹部１２２の平面形状は、個別受力体２０と同様の形状を有していてもよいが、個別受力体２０を収容することができれば、受力凹部１２２の平面形状は任意である。
【0161】
図１８に示すように、受力体１２０は、受力本体部１２３と、受力支持部１２４と、を含んでいてもよい。受力本体部１２３は、受力体１２０のうち比較的厚い部分である。受力支持部１２４は、受力体１２０のうち比較的薄い部分である。受力支持部１２４は、受力凹部１２２に収容された個別受力体２０を支持するように構成されている。個別受力体２０は、受力支持部１２４に当接していてもよい。受力本体部１２３の固定体１３０側の面と、受力支持部１２４の固定体１３０側の面は、連続した面を構成していてもよく、Ｚ軸方向において同じ位置に配置されていてもよい。このように構成された受力支持部１２４によって、上述した受力凹部１２２が形成されている。
【0162】
受力支持部１２４に、上述した受力開口１２１が形成されている。本実施の形態においては、受力開口１２１の両側に受力支持部１２４が形成されている。図１５に示すように、受力支持部１２４に、個別受力体２０を固定するための複数のボルト孔１２５が設けられていてもよい。ボルト孔１２５は、受力開口１２１の両側に配置されている。ボルト孔１２５と個別受力体２０に設けられたボルト孔２４に図示しないボルトを挿入して個別受力体２０と受力体１２０とを締結することにより、個別受力体２０を受力支持部１２４に取り外し可能に取り付けることができる。個別受力体２０のボルト孔２４にザグリ孔（図示せず）を設けてもよく、この場合、ボルトの頭部が個別受力体２０から突出することを防止できる。固定に用いるボルトは、特に限られることはないが、例えば、皿ボルトであってもよい。
【0163】
図１６および図１８に示すように、固定体１３０は、個別力覚センサ１０の第１接続体４１が挿入された固定開口１３１を含んでいる。固定開口１３１は、第２開口の一例である。固定開口１３１は、受力体１２０の中心点Ｏに対して１８０°のピッチで配置されている。固定開口１３１は、固定体１３０の外側縁１３０ｃで開口している。
【0164】
図１８に示すように、固定体１３０は、固定凹部１３２を含んでいてもよい。固定凹部１３２は、第２凹部の一例である。固定凹部１３２は、固定体１３０の受力体１２０とは反対側の面に設けられており、受力体１２０とは反対側に向かって開口している。図１８に示す例では、固定凹部１３２は、Ｚ軸方向負側に向かって開口している。固定凹部１３２は、上述した固定開口１３１に連通している。固定凹部１３２に、個別力覚センサ１０の個別固定体３０が収容されている。Ｚ軸方向で見たときに、固定開口１３１に、第１接続体４１および固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２が配置されている。
【0165】
固定凹部１３２のＺ軸方向の寸法（固定凹部１３２の深さｈ２に相当）は、個別固定体３０のＺ軸方向の寸法（個別固定体３０の厚さｔ８に相当）よりも大きくてもよく、または個別固定体３０のＺ軸方向の寸法と等しくてもよい。このことにより、個別固定体３０が、固定体１３０から突出することを防止でき、力覚センサ１１０の高さ（図１４に示すＺ軸方向寸法ｈ３）を低くすることができる。図１６に示すように、固定凹部１３２の平面形状は、個別固定体３０と同様の形状を有していてもよいが、個別固定体３０を収容することができれば、固定凹部１３２の平面形状は任意である。
【0166】
図１８に示すように、固定体１３０は、固定本体部１３３と、固定支持部１３４と、を含んでいてもよい。固定本体部１３３は、固定体１３０のうち比較的厚い部分である。固定支持部１３４は、固定体１３０のうち比較的薄い部分である。固定支持部１３４は、固定凹部１３２に収容された個別固定体３０を支持するように構成されている。個別固定体３０は、固定支持部１３４に当接していてもよい。固定本体部１３３の受力体１２０側の面と、固定支持部１３４の受力体１２０側の面は、連続した面を構成していてもよく、Ｚ軸方向において同じ位置に配置されていてもよい。このように構成された固定支持部１３４によって、上述した固定凹部１３２が形成されている。
【0167】
固定支持部１３４に、上述した固定開口１３１が形成されている。本実施の形態においては、固定開口１３１の両側に固定支持部１３４が形成されている。図１６に示すように、固定支持部１３４に、個別固定体３０を固定するための複数のボルト孔１３５が設けられていてもよい。ボルト孔１３５は、固定開口１３１の両側に配置されている。ボルト孔１３５と個別固定体３０に設けられたボルト孔３４に図示しないボルトを挿入して個別固定体３０と固定体１３０とを締結することにより、個別固定体３０を固定支持部１３４に取り外し可能に取り付けることができる。個別固定体３０のボルト孔３４にザグリ孔（図示せず）を設けてもよく、この場合、ボルトの頭部が個別固定体３０から突出することを防止できる。固定に用いるボルトは、特に限られることはないが、例えば、皿ボルトであってもよい。
【0168】
次に、このような構成からなる本実施の形態による力覚センサ１１０において、力またはモーメントを検出する方法について説明する。
【0169】
受力体１２０がＺ軸周りのモーメントＭｚの作用を受けると、その力またはモーメントの作用により、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１が弾性変形し、受力体１２０がＺ軸周りに変位する。
【0170】
この際、個別力覚センサ１０の各個別受力体２０が、Ｘ軸方向の力Ｆｘを受ける。中心点Ｏに対してＹ軸方向負側に位置する個別受力体２０は、Ｘ軸方向正側の力Ｆｘを受ける。中心点Ｏに対してＹ軸方向正側に位置する個別受力体２０は、Ｘ軸方向負側の力Ｆｘを受ける。このことにより、各個別力覚センサ１０の第１接続体４１が弾性変形して変位体４２が変位する。このため、第１容量素子Ｃ１および第３容量素子Ｃ３の静電容量値が減少するとともに、第２容量素子Ｃ２および第４容量素子Ｃ４の静電容量値が増大する。第5容量素子Ｃ５および第７容量素子Ｃ７の静電容量値が減少するとともに、第６容量素子Ｃ６および第８容量素子Ｃ８の静電容量値が増大する。
【0171】
受力体１２０が受けたモーメントＭｚは、第１容量素子Ｃ１～第４容量素子Ｃ４を用いて算出されてもよい。例えば、モーメントＭｚは、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２の静電容量値を用いて、以下の式でＴ１として算出されてもよい。
［式５］
Ｔ１１＝－Ｃ１＋Ｃ２
［式５］
Ｔ１１＝－Ｃ１＋Ｃ２
【0172】
あるいは、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４の静電容量値を用いて、モーメントＭｚは、以下の式でＴ２として算出されてもよい。
［式６］
Ｔ２１＝－Ｃ３＋Ｃ４
［式６］
Ｔ２１＝－Ｃ３＋Ｃ４
【0173】
あるいは、第１容量素子Ｃ１～第４容量素子Ｃ４の静電容量値を用いて、モーメントＭｚは、以下の式でＴ３として算出されてもよい。
［式７］
Ｔ３１＝－Ｃ１＋Ｃ２－Ｃ３＋Ｃ４
［式７］
Ｔ３１＝－Ｃ１＋Ｃ２－Ｃ３＋Ｃ４
【0174】
上述した［式５］のＴ１１と、［式６］のＴ２１とを比較することにより、故障診断を行ってもよい。あるいは、［式７］のＴ３１と、Ｔ１１およびＴ２１の合計値とを比較することにより、故障診断を行ってもよい。あるいは、［式５］のＴ１１に所定の倍率を掛けて［式７］のＴ３１と比較することにより、故障診断を行ってもよい。あるいは、［式６］のＴ２１に所定の倍率を掛けて［式３］のＴ３１と比較することにより、故障診断を行ってもよい。故障診断は、上述した検出回路１７０が行ってもよく、または、ロボット１のコントローラ５が行ってもよい。
【0175】
あるいは、受力体１２０が受けたモーメントＭｚは、第５容量素子Ｃ５～第８容量素子Ｃ８を用いて算出されてもよい。例えば、モーメントＭｚは、第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６の静電容量値を用いて、以下の式でＴ１２として算出されてもよい。
［式８］
Ｔ１２＝－Ｃ５＋Ｃ６
［式８］
Ｔ１２＝－Ｃ５＋Ｃ６
【0176】
あるいは、第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８の静電容量値を用いて、モーメントＭｚは、以下の式でＴ２２として算出されてもよい。
［式９］
Ｔ２２＝－Ｃ７＋Ｃ８
［式９］
Ｔ２２＝－Ｃ７＋Ｃ８
【0177】
あるいは、第５容量素子Ｃ５～第８容量素子Ｃ８の静電容量値を用いて、モーメントＭｚは、以下の式でＴ３２として算出されてもよい。
［式１０］
Ｔ３２＝－Ｃ５＋Ｃ６－Ｃ７＋Ｃ８
［式１０］
Ｔ３２＝－Ｃ５＋Ｃ６－Ｃ７＋Ｃ８
【0178】
上述した［式８］のＴ１２と、［式９］のＴ２２とを比較することにより、故障診断を行ってもよい。あるいは、［式１０］のＴ３２と、Ｔ１２およびＴ２２の合計値とを比較することにより、故障診断を行ってもよい。あるいは、［式８］のＴ１２に所定の倍率を掛けて［式１０］のＴ３２と比較することにより、故障診断を行ってもよい。あるいは、［式９］のＴ２２に所定の倍率を掛けて［式１０］のＴ３２と比較することにより、故障診断を行ってもよい。
【0179】
あるいは、受力体１２０が受けたモーメントＭｚは、第１容量素子Ｃ１～第８容量素子Ｃ８を用いて算出されてもよい。例えば、モーメントＭｚは、以下の［式１１］で、Ｔ３３として算出されてもよい。８つの容量素子の静電容量値を用いてモーメントＭｚを算出する場合、モーメントＭｚの検出感度を高めることができる。
［式１１］
Ｔ３３＝－Ｃ１＋Ｃ２－Ｃ３＋Ｃ４－Ｃ５＋Ｃ６－Ｃ７＋Ｃ８
［式１１］
Ｔ３３＝－Ｃ１＋Ｃ２－Ｃ３＋Ｃ４－Ｃ５＋Ｃ６－Ｃ７＋Ｃ８
【0180】
あるいは、受力体１２０が受けたモーメントＭｚは、半径方向の外側に配置された第１容量素子Ｃ１、第２容量素子Ｃ２、第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６を用いて、以下の［式１２］で、Ｔ３４として算出されてもよい。４つの容量素子の静電容量値を用いてモーメントＭｚを算出する場合、容量素子の個数が低減されるため、力覚センサ１１０のコンパクト化を図ることができる。
［式１２］
Ｔ３４＝－Ｃ１＋Ｃ２－Ｃ５＋Ｃ６
［式１２］
Ｔ３４＝－Ｃ１＋Ｃ２－Ｃ５＋Ｃ６
【0181】
あるいは、モーメントＭｚは、半径方向の内側に配置された第３容量素子Ｃ３、第４容量素子Ｃ４、第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８を用いて、以下の［式１３］で、Ｔ３５として算出されてもよい。
［式１３］
Ｔ３５＝－Ｃ３＋Ｃ４－Ｃ７＋Ｃ８
［式１３］
Ｔ３５＝－Ｃ３＋Ｃ４－Ｃ７＋Ｃ８
【0182】
このように、モーメントＭｚの算出に用いる容量素子の組み合わせは種々の組み合わせを考えることができる。＋符号の容量素子と－符号の容量素子が同数になるような組み合わせであれば、容量素子の組み合わせは任意である。
【0183】
本実施の形態による力覚センサ１１０が、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙを受力体１２０が受けた場合、各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化は無いとみなすことができる。図１５および図１６に示すように、４つの第２接続体１４１が、Ｚ軸方向で見たときに、受力体１２０の中心点Ｏに対して９０°のピッチで配置されているためである。
【0184】
このように、本実施の形態による力覚センサ１１０は、Ｚ軸周りのモーメントＭｚのみを検出することができ、トルクセンサと称されてもよい。この力覚センサ１１０は、Ｚ軸周りのモーメントＭｚのみが作用する環境で用いられてもよい。
【0185】
このように本実施の形態によれば、各個別力覚センサ１０の個別受力体２０を支持する受力体１２０と、各個別力覚センサ１０の個別固定体３０を支持する固定体１３０とが、第２起歪体１４０で支持されている。第２起歪体１４０は、受力体１２０に接続された受力体側端部１４３から固定体１３０に接続された固定体側端部１４４にわたってＺ軸方向に延びる第２接続体１４１を含んでいる。
このことにより、受力体１２０および固定体１３０に支持された個別力覚センサ１０が、第１起歪体４０と、検出素子６０と、を備えている。このことにより、受力体１２０、固定体１３０および第２接続体１４１の形状を単純化することができるとともに、第２接続体１４１の構造を簡素化することができる。また、受力体１２０と固定体１３０との間隔を小さくすることができる。この結果、力覚センサ１１０の低価格化を図ることができるとともに、力覚センサ１１０の高さ（図１４に示すＺ軸方向寸法ｈ３）を低くすることができる。
このことにより、受力体１２０および固定体１３０に支持された個別力覚センサ１０が、第１起歪体４０と、検出素子６０と、を備えている。このことにより、受力体１２０、固定体１３０および第２接続体１４１の形状を単純化することができるとともに、第２接続体１４１の構造を簡素化することができる。また、受力体１２０と固定体１３０との間隔を小さくすることができる。この結果、力覚センサ１１０の低価格化を図ることができるとともに、力覚センサ１１０の高さ（図１４に示すＺ軸方向寸法ｈ３）を低くすることができる。
【0186】
また、本実施の形態によれば、Ｚ軸方向で見たときに、個別力覚センサ１０の第１接続体４１および第２接続体１４１は、受力体１２０の中心点Ｏに対して半径方向に沿って形成されている。このことにより、第２接続体１４１の形状を単純化することができる。また、受力体１２０と固定体１３０との間隔を小さくすることができる。また、受力体１２０がＺ軸周りのモーメントＭｚを受けた場合、第１接続体４１および第２接続体１４１は弾性変形することができ、変位体４２を変位させることができる。このことにより、各個別力覚センサ１０の検出素子６０は、個別受力体２０が受けた力を検出することができ、各検出素子６０の検出結果に基づいて、検出回路１７０が、受力体１２０が受けたモーメントＭｚを示す電気信号を出力することができる。この結果、力覚センサ１１０は、モーメントＭｚを検出することができ、トルクセンサとして機能することができる。
【0187】
また、本実施の形態によれば、Ｚ軸方向で見たときに、第２接続体１４１の半径方向に直交する方向の寸法ｔ６は、第２接続体１４１の半径方向の寸法Ｌ２よりも小さくなっている。このことにより、第２接続体１４１の半径方向に直交する方向の力に作用するばね定数を、半径方向の力の作用に対するばね定数よりも小さくすることができる。このため、受力体１２０が受けるＺ軸周りのモーメントＭｚの作用により、第２接続体１４１は容易に弾性変形することができ、モーメントＭｚの検出感度を向上させることができる。
【0188】
また、本実施の形態によれば、受力体１２０および固定体１３０は、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されている。このことにより、受力体１２０および固定体１３０の形状を単純化することができる。また、受力体１２０と固定体１３０との間隔を小さくすることができる。この結果、力覚センサ１１０の低価格化を図ることができるとともに、力覚センサ１１０の高さを低くすることができる。
【0189】
また、本実施の形態によれば、受力体１２０は、個別力覚センサ１０の第１接続体４１が挿入された受力開口１２１を含んでいる。このことにより、Ｚ軸方向で見たときに、個別力覚センサ１０が、受力体１２０から外側にはみ出すことを防止できるとともに、受力体１２０と固定体１３０との間隔を小さくすることができる。このため、力覚センサ１１０のコンパクト化を図ることができるとともに、力覚センサ１１０の高さを低くすることができる。
【0190】
また、本実施の形態によれば、受力体１２０は、固定体１３０とは反対側に向かって開口するとともに、受力開口１２１に連通した受力凹部１２２を含んでいる。受力凹部１２２に、個別力覚センサ１０の個別受力体２０が収容されている。このことにより、個別受力体２０が、受力体１２０から突出することを防止でき、力覚センサ１１０の高さを低くすることができる。
【0191】
また、本実施の形態によれば、固定体１３０は、個別力覚センサ１０の第１接続体４１が挿入された固定開口１３１を含んでいる。このことにより、Ｚ軸方向で見たときに、個別力覚センサ１０が、固定体１３０から外側にはみ出すことを防止できるとともに、受力体１２０と固定体１３０との間隔を小さくすることができる。このため、力覚センサ１１０のコンパクト化を図ることができるとともに、力覚センサ１１０の高さを低くすることができる。
【0192】
また、本実施の形態によれば、固定体１３０は、受力体１２０とは反対側に向かって開口するとともに、固定開口１３１に連通した固定凹部１３２を含んでいる。固定凹部１３２に、個別力覚センサ１０の個別固定体３０が収容されている。このことにより、個別固定体３０が、固定体１３０から突出することを防止でき、力覚センサ１１０の高さを低くすることができる。
【0193】
また、本実施の形態によれば、Ｚ軸周りのモーメントＭｚに対して、第２接続体１４１の剛性は、個別力覚センサ１０の第１接続体４１の剛性よりも高くなっている。このことにより、第２接続体１４１を、第１接続体４１よりもモーメントＭｚに対して弾性変形し難くすることができる。このため、受力体１２０がモーメントＭｚを受けた場合、受力体１２０の変位を、第２接続体１４１によって支配することができる。
【0194】
また、本実施の形態によれば、受力体１２０、固定体１３０および第２接続体１４１は、連続する材料で一体に形成されている。このことにより、力覚センサ１１０の構造を簡素化することができる。例えば、受力体１２０、固定体１３０および第２接続体１４１が、別体に形成されてボルトまたは接着剤等で固定される場合には、そのような固定を可能とするために構造が複雑になり、作業性を良くするためのスペースが求められる。このため、力覚センサ１１０の低価格化が制限され得るとともに、力覚センサ１１０の高さの低減が制限され得る。これに対して、本実施の形態によれば、受力体１２０、固定体１３０および第２接続体１４１は、連続する材料で一体に形成されているため、構造をより一層簡素化することができる。また、受力体１２０と固定体１３０との間隔をより一層小さくすることができる。この結果、力覚センサ１１０のより一層の低価格化を図ることができるとともに、力覚センサ１１０の高さをより一層低くすることができる。
【0195】
また、本実施の形態によれば、受力体１２０、固定体１３０および第２接続体１４１は、連続する材料で一体に形成されているとともに、個別受力体２０、個別固定体３０および第１起歪体４０が、連続する材料で一体に形成されていてもよい。この場合、個別力覚センサ１０を、受力体１２０および固定体１３０に取り付けることにより、本実施の形態による力覚センサ１１０を容易に製造することができる。このため、力覚センサ１１０の低価格化を図ることができるとともに、力覚センサ１１０の高さ（図１４に示すＺ軸方向寸法ｈ３）を低くすることができる。
【0196】
なお、上述した本実施の形態においては、個別力覚センサ１０が、図５～図７に示す個別力覚センサ１０と同様の構成を有しており、各々の個別力覚センサ１０の検出素子６０が、４つの容量素子を含んでいる例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、個別力覚センサ１０の検出素子６０は、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２の２つの容量素子で構成されていてもよく、または第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４の２つの容量素子で構成されていてもよい。
【0197】
また、上述した本実施の形態においては、個別力覚センサ１０が、受力体１２０の外側縁１２０ｃに配置されるとともに、固定体１３０の外側縁１３０ｃに配置されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、受力体１２０の内側縁１２０ｂに個別力覚センサ１０が配置されてもよく、固定体１３０の内側縁１３０ｂに個別力覚センサ１０が配置されていてもよい。この場合、受力開口１２１は、受力体１２０の内側縁１２０ｂで開口していてもよく、固定開口１３１は、固定体１３０の内側縁１３０ｂで開口していてもよい。
【0198】
また、上述した本実施の形態においては、第２接続体１４１の半径方向に直交する方向の力の作用に対するばね定数が、第１接続体４１の半径方向に直交する方向の力の作用に対するばね定数よりも大きくなっている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。各第２接続体１４１の半径方向に直交する方向の力の作用に対するばね定数の合計値が、各第１接続体１４の半径方向に直交する方向の力に作用するばね定数の合計値よりも大きくてもよい。この場合、第２接続体１４１の厚さｔ６は、第１接続体４１の厚さｔ１よりも大きくてもよく、若しくは小さくてもよく、または厚さｔ１と等しくてもよい。例えば、第２接続体１４１の個数を増やしてもよい。
【0199】
また、上述した本実施の形態においては、個別力覚センサ１０が、受力体１２０および固定体１３０に取り外し可能に取り付けられている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、個別力覚センサ１０は、受力体１２０および固定体１３０に一体化されていてもよい。より具体的には、個別受力体２０、個別固定体３０、第１起歪体４０、受力体１２０、固定体１３０および第２起歪体１４０が、連続する材料で一体に形成されて、１つのセンサ構造体１５０を構成していてもよい。
【0200】
【0201】
図１９～図２３に示す第５の実施の形態においては、検出素子が、歪みゲージにより構成されている点が主に異なり、他の構成は、図１～図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお 、図１９～図２３において、図１～図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図１９は、第5の実施の形態による個別力覚センサを示す拡大部分平面図である。図２０は、図１９に示す検出素子用のホイートストンブリッジ回路を示す図である。図２１は、第１起歪体の変形状態を模式的に示す縦断面図である。
【0202】
図１９に示すように、本実施の形態による個別力覚センサ１０の第１起歪体４０は、変位体４２を含んでいなくてもよい。この場合、第１起歪体４０の構造を簡素化することができる。
【0203】
本実施の形態による個別力覚センサ１０の検出素子６０は、容量素子を含んでおらず、第１歪みゲージＲ１１、Ｒ１２と、第２歪みゲージＲ２１、Ｒ２２と、を含んでいる。各歪みゲージＲ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２は、個別受力体２０が受けた力またはモーメントの作用により生じる歪みを検出するように構成されている。例えば、第1接続体４１に、検出素子６０を構成する４つの歪みゲージＲ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２が貼り付けられていてもよい。第１歪みゲージＲ１１、Ｒ１２は、第１接続体４１の受力体側端部４３に設けられており、受力体側端部４３に貼り付けられていてもよい。第２歪みゲージＲ２１、Ｒ２２は、第１接続体４１の固定体側端部４４に設けられており、固定体側端部４４に貼り付けられていてもよい。歪みゲージＲ１１、Ｒ２１は、第１接続体４１のＸ軸方向負側を向く面に貼り付けられていてもよい。歪みゲージＲ１２、Ｒ２２は、第１接続体４１のＸ軸方向正側を向く面に貼り付けられていてもよい。第１歪みゲージＲ１１、Ｒ１２は、Ｚ軸方向で同じ位置に配置されていてもよく、第２歪みゲージＲ２１、Ｒ２２は、Ｚ軸方向で同じ位置に配置されていてもよい。各歪みゲージＲ１１～Ｒ２２は、Ｙ軸方向で同じ位置に配置されていてもよい。Ｙ軸方向は、図１９の紙面に垂直な方向に相当する。
【0204】
本実施の形態による検出回路７０は、図２０に示すホイートストンブリッジ回路ＷＢを含んでいてもよい。ホイートストンブリッジ回路ＷＢは、第１接続体４１に設けられた４つの歪みゲージＲ１１～Ｒ２２の検出結果に基づいて電気信号を出力する。ホイートストンブリッジ回路ＷＢは、ブリッジ電圧源Ｅ１から所定の電圧を印加することにより、各歪みゲージＲ１１～Ｒ２２で検出される歪みに応じた電気信号としてのブリッジ電圧が、出力端子Ｔ１１、Ｔ１２間に発生するように構成されている。ホイートストンブリッジ回路ＷＢにおいては、歪みゲージＲ１１と歪みゲージＲ２２が対向するとともに、歪みゲージＲ２１と歪みゲージＲ１２が対向している。このことにより、Ｘ軸方向の力Ｆｘを検出することができる。
【0205】
例えば、個別受力体２０がＸ軸方向正側の力Ｆｘを受けた場合、図２１に示すように、歪みゲージＲ１１、Ｒ２２が貼り付けられた位置では、圧縮応力が検出され、歪みゲージＲ２１、Ｒ１２が貼り付けられた位置では、引張応力が検出される。歪みゲージＲ１１、Ｒ２２では、圧縮歪みに応じて抵抗値が減少する。歪みゲージＲ２１、Ｒ１２では、引張歪みに応じて抵抗値が増大する。そして、ホイートストンブリッジ回路ＷＢから得られる出力値から、個別受力体２０が受けた力Ｆｘが算出される。
【0206】
このように本実施の形態によれば、個別受力体２０と個別固定体３０を接続する第１起歪体４０は、第１接続体４１を含んでいる。第１接続体４１は、個別受力体２０に接続された受力体側端部４３から個別固定体３０に接続された固定体側端部４４にわたってＺ軸方向に延びている。このことにより、第１起歪体４０の形状を単純化することができるとともに、第１起歪体４０の構造を簡素化することができる。また、個別受力体２０と個別固定体３０との間隔を小さくすることができる。この結果、個別力覚センサ１０の低価格化を図ることができるとともに、個別力覚センサ１０の高さ（図２に示すＺ軸方向寸法ｈ０）を低くすることができる。
【0207】
また、本実施の形態によれば、検出素子６０は、第１接続体４１の受力体側端部４３に設けられた第１歪みゲージＲ１１、Ｒ１２と、固定体側端部４４に設けられた第２歪みゲージＲ２１、Ｒ２２と、を含んでいる。このことにより、検出素子６０は、第１起歪体４０の弾性変形により生じた変位を検出することができる。このため、個別受力体２０が受けた力を検出することができる。
【0208】
なお、上述した本実施の形態による歪みゲージで構成された検出素子６０は、第２の実施の形態による個別力覚センサ１０に適用されてもよい。
【0209】
また、図１９に示す個別力覚センサ１０は、図２２および図２３に示すように、力覚センサ１１０に適用されてもよい。この場合、受力体１２０が受けたＺ軸周りのモーメントＭｚが算出される。図２２は、図１９に示す個別力覚センサ１０を適用した力覚センサ１１０を示す縦断面図であり、図２３は、図２２のＲ矢視図である。図２２および図２３に示す力覚センサ１１０は、図１４～図１８に示す力覚センサ１１０とは、個別力覚センサ１０が、図１９に示す個別力覚センサ１０に置き換わった点で相違する。その他の点では、図２２および図２３に示す力覚センサ１１０は、図１４～図１８に示す力覚センサ１１０と同様の構成を有している。図２２および図２３に示す力覚センサ１１０を構成する個別力覚センサ１０の個数は２つであるが、３つ以上であってもよく、任意である。Ｚ軸方向で見たときに、個別受力体２０および個別固定体３０のＹ軸方向正側またはＹ軸方向負側に位置する外縁はそれぞれ、受力体１２０および固定体１３０の外縁と連続するように、円弧状に形成されていてもよい。
【0210】
図２３においてＹ軸方向正側に位置する個別力覚センサ１０の検出素子６０は、第１歪みゲージＲ１１、Ｒ１２と、第２歪みゲージＲ２１、Ｒ２２と、を含んでいる。個別力覚センサ１０における各歪みゲージＲ１１～Ｒ２２の配置は、図１９に示されている。第１歪みゲージＲ１１、Ｒ１２は、第１接続体４１の受力体側端部４３に設けられており、第２歪みゲージＲ２１、Ｒ２２は、第１接続体４１の固定体側端部４４に設けられている。歪みゲージＲ１１、Ｒ２１は、図２３に示すように、第１接続体４１のＸ軸方向正側を向く面に配置されていてもよく、歪みゲージＲ１２、Ｒ２２は、第１接続体４１のＸ軸方向負側を向く面に配置されていてもよい。第１歪みゲージＲ１１、Ｒ１２は、Ｚ軸方向で同じ位置に配置されていてもよく、第２歪みゲージＲ２１、Ｒ２２は、Ｚ軸方向で同じ位置に配置されていてもよい。各歪みゲージＲ１１～Ｒ２２は、Ｙ軸方向で同じ位置に配置されていてもよい。
【0211】
図２３においてＹ軸方向負側に位置する個別力覚センサ１０の検出素子６０は、第１歪みゲージＲ１３、Ｒ１４と、第２歪みゲージＲ２３、Ｒ２４と、を含んでいる。個別力覚センサ１０における各歪みゲージＲ１３～Ｒ２４の配置は、図１９に示されている。第１歪みゲージＲ１３、Ｒ１４は、第１接続体４１の受力体側端部４３に設けられており、第２歪みゲージＲ２３、Ｒ２４は、第１接続体４１の固定体側端部４４に設けられている。歪みゲージＲ１３、Ｒ２３は、図２３に示すように、第１接続体４１のＸ軸方向負側を向く面に配置されていてもよく、歪みゲージＲ１４、Ｒ２４は、第１接続体４１のＸ軸方向正側を向く面に配置されていてもよい。第１歪みゲージＲ１３、Ｒ１４は、Ｚ軸方向で同じ位置に配置されていてもよく、第２歪みゲージＲ２３、Ｒ２４は、Ｚ軸方向で同じ位置に配置されていてもよい。各歪みゲージＲ１３～Ｒ２４は、Ｙ軸方向で同じ位置に配置されていてもよい。
【0212】
図２２に示す検出回路１７０は、図２０に示すホイートストンブリッジ回路ＷＢを含んでいる。すなわち、図２２に示す個別力覚センサ１０は、図１９に示す検出回路７０を含んでいなくてもよい。この場合、ホイートストンブリッジ回路ＷＢは、図２２に示す検出回路１７０の構成の一部となってもよい。検出回路１７０は、各個別力覚センサ１０に対応して複数のホイートストンブリッジ回路ＷＢを含んでいてもよい。より具体的には、検出回路１７０は、歪みゲージＲ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２に対応するホイートストンブリッジ回路ＷＢと、歪みゲージＲ１３、Ｒ１４、Ｒ２３、Ｒ２４に対応するホイートストンブリッジ回路ＷＢと、を含んでいてもよい。
【0213】
【0214】
受力体１２０がＺ軸周りのモーメントＭｚの作用を受けると、その力またはモーメントの作用により、第２起歪体１４０の第２接続体１４１が弾性変形し、受力体１２０がＺ軸周りに変位する。
【0215】
この際、個別力覚センサ１０の各個別受力体２０が、Ｘ軸方向の力Ｆｘを受ける。中心点Ｏに対してＹ軸方向負側に位置する個別受力体２０は、Ｘ軸方向正側の力Ｆｘを受ける。中心点Ｏに対してＹ軸方向正側に位置する個別受力体２０は、Ｘ軸方向負側の力Ｆｘを受ける。このことにより、各個別力覚センサ１０の第１接続体４１が弾性変形する。このため、図１９に示す個別力覚センサ１０がＸ軸方向正側の力Ｆｘを受けた場合と同様に、各歪みゲージで応力が検出される。
【0216】
より具体的には、図２１に示すように、Ｙ軸方向正側に位置する個別力覚センサ１０の歪みゲージＲ１１、Ｒ２２が貼り付けられた位置では、圧縮応力が検出され、歪みゲージＲ２１、Ｒ１２が貼り付けられた位置では、引張応力が検出される。歪みゲージＲ１１、Ｒ２２では、圧縮歪みに応じて抵抗値が減少する。歪みゲージＲ２１、Ｒ１２では、引張歪みに応じて抵抗値が増大する。そして、ホイートストンブリッジ回路ＷＢから得られる出力値から、個別受力体２０が受けた力Ｆｘ１が算出される。
【0217】
同様にして、図２１に示すように、Ｙ軸方向負側に位置する個別力覚センサ１０の歪みゲージＲ１３、Ｒ２４が貼り付けられた位置では、圧縮応力が検出され、歪みゲージＲ１４、Ｒ２３が貼り付けられた位置では、引張応力が検出される。歪みゲージＲ１３、Ｒ２４では、圧縮歪みに応じて抵抗値が減少する。歪みゲージＲ１４、Ｒ２３では、引張歪みに応じて抵抗値が増大する。そして、ホイートストンブリッジ回路ＷＢから得られる出力値から、個別受力体２０が受けた力Ｆｘ２が算出される。
【0218】
受力体１２０が受けたモーメントＭｚは、各個別受力体２０が受けた力を用いて算出されてもよい。例えば、以下の［式１４］を用いて、モーメントＭｚが以下の式でＴ４として算出されてもよい。以下の［式１４］では、便宜上、力とモーメントを「＝」で結んでいる。しかしながら、力とモーメントは、互いに異なる物理量であるため、実際には、力を変換することにより、モーメントＭｚが算出される。
［式１４］
Ｔ４＝Ｆｘ１＋Ｆｘ２
［式１４］
Ｔ４＝Ｆｘ１＋Ｆｘ２
【0219】
しかしながら、モーメントＭｚは、Ｆｘ２を用いることなくＦｘ１を用いて算出されてもよく、Ｆｘ１を用いることなくＦｘ２を用いて算出されてもよい。
【0220】
図２２および図２３に示す力覚センサ１１０が、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙを受力体１２０が受けた場合、各歪みゲージの抵抗値の変化は無いとみなすことができる。図２２よび図２３に示すように、４つの第２接続体１４１が、Ｚ軸方向で見たときに、受力体１２０の中心点Ｏに対して９０°のピッチで配置されているためである。
【0221】
このように、図２２および図２３に示す力覚センサ１１０は、Ｚ軸周りのモーメントＭｚのみを検出することができ、トルクセンサと称されてもよい。この力覚センサ１１０は、Ｚ軸周りのモーメントＭｚのみが作用する環境で用いられてもよい。
【0222】
このように図２２および図２３に示す例によれば、各個別力覚センサ１０の個別受力体２０を支持する受力体１２０と、各個別力覚センサ１０の個別固定体３０を支持する固定体１３０とが、第２接続体１４１で支持されている。第２接続体１４１は、受力体１２０に接続された受力体側端部１４３から固定体１３０に接続された固定体側端部１４４にわたってＺ軸方向に延びている。Ｚ軸方向で見たときに、個別力覚センサ１０の第１接続体４１および第２接続体１４１は、受力体１２０の中心点Ｏに対して半径方向に沿って形成されている。受力体１２０がＺ軸周りのモーメントＭｚを受けた場合、第１接続体４１および第２接続体１４１は弾性変形することができ、歪みゲージの抵抗値を変化させることができる。このことにより、各個別力覚センサ１０の検出素子６０は、個別受力体２０が受けた力を検出することができ、各検出素子６０の検出結果に基づいて、検出回路１７０が、受力体１２０が受けたモーメントＭｚを示す電気信号を出力することができる。この結果、力覚センサ１１０は、モーメントＭｚを検出することができ、トルクセンサとして機能することができる。
【0223】
また、図２２および図２３に示す例によれば、第２接続体１４１は、受力体１２０に接続された受力体側端部１４３から固定体１３０に接続された固定体側端部１４４にわたってＺ軸方向に延びている。受力体１２０および固定体１３０に支持された個別力覚センサ１０が、第１起歪体４０と、検出素子６０と、を備えている。このことにより、受力体１２０、固定体１３０および第２接続体１４１の形状を単純化することができるとともに、第２接続体１４１の構造を簡素化することができる。また、受力体１２０と固定体１３０との間隔を小さくすることができる。この結果、力覚センサ１１０の低価格化を図ることができるとともに、力覚センサ１１０の高さ（Ｚ軸方向寸法）を低くすることができる。
【0224】
【0225】
図２４～図２８に示す第６の実施の形態においては、個別力覚センサの第１起歪体が、第１薄肉部と第２薄肉部とを含んでいるとともに、力覚センサの第２起歪体が、第３薄肉部と第４薄肉部とを含んでいる点が主に異なり、他の構成は、図１４～図１８に示す第４の実施の形態と略同一である。なお 、図２４～図２８において、図１４～図１８に示す第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0226】
まず、図２４～図２６を用いて、本実施の形態による力覚センサ１１０について説明する。図２４は、第６の実施の形態による力覚センサを示す縦断面図である。図２５は、図２４に示す力覚センサを示す平面図である。図２５では、ボルト孔１２６（図１５参照）は省略されている。図２６は、第２起歪体の縦断面図である。
【0227】
図２４および図２５に示すように、本実施の形態による力覚センサ１１０の各個別力覚センサ１０は、図８および図９に示す第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６を含んでいる。第１受力薄肉部４５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されており、第１受力薄肉部４５の周囲に、個別受力体２０を構成する個別受力本体部２１が形成されている。第１固定薄肉部４６は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されており、第１固定薄肉部４６の周囲に、個別固定体３０を構成する個別固定本体部３１が形成されている。
【0228】
図２５に示すように、本実施の形態による力覚センサ１１０は、４つの個別力覚センサ１０を含んでいる。Ｚ軸方向で見たときに、４つの個別力覚センサ１０は、受力体１２０の中心点Ｏに対して９０°のピッチで配置されている。より具体的には、力覚センサ１１０は、第１個別力覚センサ１０Ａと、第２個別力覚センサ１０Ｂと、第３個別力覚センサ１０Ｃと、第４個別力覚センサ１０Ｄと、を含んでいる。第１個別力覚センサ１０Ａは、Ｚ軸方向で見たときに、受力体１２０の中心点Ｏに対してＸ軸方向正側に配置されている。第２個別力覚センサ１０Ｂは、受力体１２０の中心点Ｏに対してＹ軸方向正側に配置されている。第３個別力覚センサ１０Ｃは、受力体１２０の中心点Ｏに対してＸ軸方向負側に配置されている。第４個別力覚センサ１０Ｄは、受力体１２０の中心点Ｏに対してＹ軸方向負側に配置されている。なお、個別力覚センサ１０の個数は、４つであることに限られることはなく、例えば、２つ以上であれば任意である。
【0229】
図２４～図２６に示すように、本実施の形態による第２起歪体１４０は、第２受力薄肉部１４５を含んでいる。第２受力薄肉部１４５は、第３薄肉部の一例である。第２受力薄肉部１４５は、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されている。すなわち、第２受力薄肉部１４５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されている。
【0230】
受力体１２０は、受力本体部１２３を含んでいる。受力本体部１２３は、第２受力薄肉部１４５の周囲に形成されている。
【0231】
第２受力薄肉部１４５は、受力体１２０と第２接続体１４１との間に介在されており、受力本体部１２３を、第２接続体１４１の受力体側端部１４３に接続している。第２受力薄肉部１４５は、受力体１２０の受力本体部１２３よりも薄くなっている。より具体的には、図２６に示すように、第２受力薄肉部１４５の厚さｔ９（Ｚ軸方向寸法）は、受力本体部１２３の厚さｔ１０よりも薄い。第２受力薄肉部１４５は、可撓性を有しており、力またはモーメントの作用により弾性変形可能になっている。
【0232】
第２受力薄肉部１４５の平面形状は、特に限られることはないが、図２５に示すように、円形であってもよい。第２受力薄肉部１４５が形成されることによって、受力体１２０のうち、固定体１３０とは反対側に位置する面（図２６における上面）に、受力凹部１２２が形成されていてもよい。
【0233】
本実施の形態による第２接続体１４１は、Ｚ軸方向で見たときに、円形状に形成されていてもよい。第２接続体１４１は、Ｚ軸方向に延びる円柱状に形成されていてもよい。Ｚ軸方向で見たときに、第２接続体１４１は、対応する第２受力薄肉部１４５と同芯状に配置されていてもよく、後述の対応する第２固定薄肉部１４６と同芯状に配置されていてもよい。
【0234】
図２４～図２６に示すように、本実施の形態による第２起歪体１４０は、第２固定薄肉部１４６を含んでいる。第２固定薄肉部１４６は、第４薄肉部の一例である。第２固定薄肉部１４６は、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されている。すなわち、第２固定薄肉部１４６は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って形成されている。
【0235】
固定体１３０は、固定本体部１３３を含んでいる。固定本体部１３３は、第２固定薄肉部１４６の周囲に形成されている。
【0236】
第２固定薄肉部１４６は、固定体１３０と第２接続体１４１との間に介在されており、固定本体部１３３を、第２接続体１４１の固定体側端部１４４に接続している。第２固定薄肉部１４６は、固定体１３０の固定本体部１３３よりも薄くなっている。より具体的には、図２６に示すように、第２固定薄肉部１４６の厚さｔ１１（Ｚ軸方向寸法）は、固定本体部１３３の厚さｔ１２よりも薄い。第２固定薄肉部１４６は、可撓性を有しており、力またはモーメントの作用により弾性変形可能になっている。
【0237】
第２固定薄肉部１４６の平面形状は、特に限られることはないが、図２５に示すように、第２受力薄肉部１４５と同様に円形であってもよい。第２固定薄肉部１４６が形成されることによって、固定体１３０のうち、受力体１２０とは反対側に位置する面（図２６における下面）に、固定凹部１３２が形成されていてもよい。
【0238】
各軸成分の力またはモーメントに対して、第２接続体１４１の剛性は、第１接続体４１の剛性よりも高い。より具体的には、図２５に示すように、第２接続体１４１の直径φ１は、個別力覚センサ１０の第１接続体４１の直径φ２よりも大きい。このことにより、図１５に示す力覚センサ１１０と同様に、第２接続体１４１のばね定数が、第１接続体４１のばね定数よりも大きくなっている。このため、第２接続体１４１は、各軸成分の力またはモーメントの作用により、第１接続体４１よりも弾性変形し難くなっている。
【0239】
各軸成分の力またはモーメントに対して、第２受力薄肉部１４５の剛性および第２固定薄肉部１４６の剛性は、第１受力薄肉部４５の剛性および第１固定薄肉部４６の剛性よりも高い。より具体的には、第２受力薄肉部１４５の厚さｔ９は、第１受力薄肉部４５の厚さｔ２（図８参照）よりも大きく、第２固定薄肉部１４６の厚さｔ１１は、第１固定薄肉部４６の厚さｔ４（図８参照）よりも大きい。このことにより、第２受力薄肉部１４５のばね定数が、第１受力薄肉部４５のばね定数よりも大きく、第２固定薄肉部１４６のばね定数が、第１固定薄肉部４６のばね定数よりも大きくなっている。このため、各軸成分の力またはモーメントの作用により、第２受力薄肉部１４５は、第１受力薄肉部４５よりも弾性変形し難くなっているとともに、第２固定薄肉部１４６は、第１固定薄肉部４６よりも弾性変形し難くなっている。
【0240】
このようにして、本実施の形態による力覚センサ１１０が力またはモーメントを受けた場合、受力体１２０の変位は、第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６の弾性変形によって支配される。第１接続体４１は、第２接続体１４１よりも剛性が低いため、第２接続体１４１による受力体１２０の変位に追従する。第１受力薄肉部４５は、第２受力薄肉部１４５よりも剛性が低く、第１固定薄肉部４６は、第２固定薄肉部１４６よりも剛性が低い。このため、第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６は、第２接続体１４１による受力体１２０の変位に追従する。第１接続体４１の弾性変形による受力体１２０の変位への影響は、実質的に無いと見なすことができる。第１受力薄肉部４５の弾性変形および第１固定薄肉部４６の弾性変形による受力体１２０の変位への影響は、実質的に無いと見なすことができる。
【0241】
本実施の形態においても、受力体１２０、固定体１３０および第２起歪体１４０は、連続する材料で一体に形成されていてもよい。受力体１２０、固定体１３０および第２起歪体１４０が、１つのセンサ構造体１５０を構成していてもよい。
【0242】
しかしながら、本実施の形態による力覚センサ１１０は、このことに限られることはない。例えば、受力体１２０、固定体１３０および第２起歪体１４０のうちの少なくとも２つの部材が一体に形成されて、その他の部材は、別体として形成されていてもよい。
【0243】
例えば、受力本体部１２３と第２受力薄肉部１４５が一体に形成されるとともに第２受力薄肉部１４５と第２接続体１４１は別体に形成されていてもよい。この場合、第２受力薄肉部１４５と第２接続体１４１とを固定するためのボルト（図示せず）を挿入するためのボルト孔を、第２受力薄肉部１４５に形成してもよい。このことにより、ボルトの頭部を、受力凹部１２２に収容することができる。このため、ボルトの頭部が、受力体１２０から突出することを防止でき、力覚センサ１１０の高さを低くすることができる。
【0244】
例えば、固定本体部１３３と第２固定薄肉部１４６が一体に形成されるとともに第２固定薄肉部１４６と第２接続体１４１は別体に形成されていてもよい。この場合、第２固定薄肉部１４６と第２接続体１４１とを固定するためのボルトを挿入するためのボルト孔を、第２固定薄肉部１４６に形成してもよい。このことにより、ボルトの頭部を、固定凹部１３２に収容することができる。このため、ボルトの頭部が、固定体１３０から突出することを防止でき、力覚センサ１１０の高さを低くすることができる。
【0245】
例えば、受力本体部１２３と第２受力薄肉部１４５が一体に形成されるとともに第２受力薄肉部１４５と第２接続体１４１が別体に形成されている場合、固定本体部１３３と第２固定薄肉部１４６が一体に形成されるとともに第２固定薄肉部１４６と第２接続体１４１が別体に形成されていてもよい。第２受力薄肉部１４５と第２接続体１４１は、上述のようにボルトを用いて固定されてもよい。第２固定薄肉部１４６と第２接続体１４１は、上述のようにボルトを用いて固定されてもよい。
【0246】
本実施の形態による各個別力覚センサ１０Ａ～１０Ｄは、図８および図９に示す上述した個別力覚センサ１０と同様の構成を有しているため、ここでは詳細な説明は省略する。各個別力覚センサ１０Ａ～１０Ｄの検出素子６０は、２つの容量素子を含んでいる。
【0247】
第１個別力覚センサ１０Ａの検出素子６０は、第１容量素子Ｃ１１と、第２容量素子Ｃ１２と、を含んでいる。第１容量素子Ｃ１１は、図８および図９に示す第１容量素子Ｃ１に相当しており、第２容量素子Ｃ１２は、第２容量素子Ｃ２に相当している。第１容量素子Ｃ１１は、Ｙ軸方向負側に配置され、第２容量素子Ｃ１２は、Ｙ軸方向正側に配置されている。
【0248】
第２個別力覚センサ１０Ｂの検出素子６０は、第３容量素子Ｃ１３と、第４容量素子Ｃ１４と、を含んでいる。第３容量素子Ｃ１３は、図８および図９に示す第１容量素子Ｃ１に相当しており、第４容量素子Ｃ１４は、第２容量素子Ｃ２に相当している。第３容量素子Ｃ１３は、Ｘ軸方向正側に配置され、第４容量素子Ｃ１４は、Ｘ軸方向負側に配置されている。
【0249】
第３個別力覚センサ１０Ｃの検出素子６０は、第５容量素子Ｃ１５と、第６容量素子Ｃ１６と、を含んでいる。第５容量素子Ｃ１５は、図８および図９に示す第１容量素子Ｃ１に相当しており、第６容量素子Ｃ１６は、第２容量素子Ｃ２に相当している。第５容量素子Ｃ１５は、Ｙ軸方向正側に配置され、第６容量素子Ｃ１６は、Ｙ軸方向負側に配置されている。
【0250】
第４個別力覚センサ１０Ｄの検出素子６０は、第７容量素子Ｃ１７と、第８容量素子Ｃ１８と、を含んでいる。第７容量素子Ｃ１７は、図８および図９に示す第１容量素子Ｃ１に相当しており、第８容量素子Ｃ１８は、第２容量素子Ｃ２に相当している。第７容量素子Ｃ１７は、Ｘ軸方向負側に配置され、第８容量素子Ｃ１８は、Ｘ軸方向正側に配置されている。
【0251】
次に、このような構成からなる本実施の形態による力覚センサ１１０において、力またはモーメントを検出する方法について、図２７および図２８を用いて説明する。図２７は、図２４に示す力覚センサにおける各容量素子Ｃ１１～Ｃ１８の静電容量値の変化を示す表であり、図２８は、図２７に示す静電容量値の変化に基づく主軸感度および他軸感度を示す表である。
【0252】
（＋Ｆｘが作用した場合）
まず、受力体１２０にＸ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合について説明する。受力体１２０に力Ｆｘが作用すると、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１が弾性変形する。第２受力薄肉部１４５が、受力体１２０の受力本体部１２３と第２接続体１４１との間に介在されていることにより、第２受力薄肉部１４５も弾性変形する。同様に、第２固定薄肉部１４６が、固定体１３０の固定本体部１３３と第２接続体１４１との間に介在されていることにより、第２固定薄肉部１４６も弾性変形する。第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６は、図１０に示す第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６と同様に弾性変形する。このようにして、力Ｆｘの作用を受けた受力体１２０はＸ軸方向正側に変位する。なお、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形すれば、第２接続体１４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。
まず、受力体１２０にＸ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合について説明する。受力体１２０に力Ｆｘが作用すると、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１が弾性変形する。第２受力薄肉部１４５が、受力体１２０の受力本体部１２３と第２接続体１４１との間に介在されていることにより、第２受力薄肉部１４５も弾性変形する。同様に、第２固定薄肉部１４６が、固定体１３０の固定本体部１３３と第２接続体１４１との間に介在されていることにより、第２固定薄肉部１４６も弾性変形する。第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６は、図１０に示す第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６と同様に弾性変形する。このようにして、力Ｆｘの作用を受けた受力体１２０はＸ軸方向正側に変位する。なお、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形すれば、第２接続体１４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。
【0253】
この場合、第１個別力覚センサ１０Ａの第１起歪体４０は、Ｙ軸周り（Ｙ軸方向正側に向かって時計回り）に回動する。しかしながら、第１容量素子Ｃ１１および第２容量素子Ｃ１２が、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。このため、第１容量素子Ｃ１１および第２容量素子Ｃ１２には、静電容量値の変化は実質的に無いとみなすことができる。このことが、図２７に示す表中のＦｘの行のＣ１１、Ｃ１２に「０（ゼロ）」として示されている。
【0254】
第２個別力覚センサ１０Ｂの第１起歪体４０は、第３容量素子Ｃ１３の静電容量値が増大し、第４容量素子Ｃ１４の静電容量値が減少する。このことが、図２７に示す表中のＦｘの行のＣ１３に「＋（プラス）」、Ｃ１４に「－（マイナス）」として示されている。
【0255】
第３個別力覚センサ１０Ｃの第１起歪体４０は、第１個別力覚センサ１０Ａと同様にＹ軸周りに回動する。しかしながら、第５容量素子Ｃ１５および第６容量素子Ｃ１６が、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。このため、第５容量素子Ｃ１５および第６容量素子Ｃ１６には、静電容量値の変化は実質的に無いとみなすことができる。このことが、図２７に示す表中のＦｘの行のＣ１５、Ｃ１６に「０（ゼロ）」として示されている。
【0256】
第４個別力覚センサ１０Ｄの第１起歪体４０は、第７容量素子Ｃ１７の静電容量値が減少し、第８容量素子Ｃ１８の静電容量値が増大する。このことが、図２７に示す表中のＦｘの行のＣ１７に「－（マイナス）」、Ｃ１８に「＋（プラス）」として示されている。
【0257】
（＋Ｆｙが作用した場合）
次に、受力体１２０にＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合について説明する。受力体１２０に力Ｆｙが作用すると、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形し、受力体１２０がＹ軸方向正側に変位する。第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６は弾性変形する。なお、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形すれば、第２接続体１４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図２７の表中の符号が定められる。
次に、受力体１２０にＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合について説明する。受力体１２０に力Ｆｙが作用すると、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形し、受力体１２０がＹ軸方向正側に変位する。第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６は弾性変形する。なお、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形すれば、第２接続体１４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図２７の表中の符号が定められる。
【0258】
この場合、第１個別力覚センサ１０Ａの第１起歪体４０は、第１容量素子Ｃ１１の静電容量値が減少し、第２容量素子Ｃ１２の静電容量値が増大する。
【0259】
第２個別力覚センサ１０Ｂの第１起歪体４０は、Ｘ軸周りに回動する。しかしながら、第３容量素子Ｃ１３および第４容量素子Ｃ１４が、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。このため、第３容量素子Ｃ１３および第４容量素子Ｃ１４には、静電容量値の変化は実質的に無いとみなすことができる。
【0260】
第３個別力覚センサ１０Ｃの第１起歪体４０は、第５容量素子Ｃ１５の静電容量値が増大し、第６容量素子Ｃ１６の静電容量値が減少する。
【0261】
第４個別力覚センサ１０Ｄの第１起歪体４０は、第２個別力覚センサ１０Ｂと同様にＸ軸周りに回動する。しかしながら、第７容量素子Ｃ１７および第８容量素子Ｃ１８が、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。このため、第７容量素子Ｃ１７および第８容量素子Ｃ１８には、静電容量値の変化は実質的に無いとみなすことができる。
【0262】
（＋Ｆｚが作用した場合）
次に、受力体１２０にＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合について説明する。受力体１２０に力Ｆｚが作用すると、各第２起歪体１４０の第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が、図１１に示す第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６と同様に弾性変形する。このことにより、受力体１２０および第２接続体１４１はＺ軸方向正側に変位する。第２接続体１４１は、Ｚ軸方向に実質的に弾性変形しない。受力体１２０がＺ軸方向正側に変位すると、各個別力覚センサ１０Ａ～１０Ｄの第１起歪体４０は、図１１に示すように弾性変形する。このことにより、各容量素子Ｃ１１～Ｃ１８の静電容量値は減少する。
次に、受力体１２０にＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合について説明する。受力体１２０に力Ｆｚが作用すると、各第２起歪体１４０の第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が、図１１に示す第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６と同様に弾性変形する。このことにより、受力体１２０および第２接続体１４１はＺ軸方向正側に変位する。第２接続体１４１は、Ｚ軸方向に実質的に弾性変形しない。受力体１２０がＺ軸方向正側に変位すると、各個別力覚センサ１０Ａ～１０Ｄの第１起歪体４０は、図１１に示すように弾性変形する。このことにより、各容量素子Ｃ１１～Ｃ１８の静電容量値は減少する。
【0263】
（＋Ｍｘが作用した場合）
次に、受力体１２０にＸ軸周り（Ｘ軸方向正側に向かって時計回り）のモーメントＭｘが作用した場合について説明する。受力体１２０にモーメントＭｘが作用すると、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形し、受力体１２０がＸ軸周りに変位する。なお、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形すれば、第２接続体１４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。
次に、受力体１２０にＸ軸周り（Ｘ軸方向正側に向かって時計回り）のモーメントＭｘが作用した場合について説明する。受力体１２０にモーメントＭｘが作用すると、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形し、受力体１２０がＸ軸周りに変位する。なお、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形すれば、第２接続体１４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。
【0264】
この場合、第２個別力覚センサ１０Ｂの第１起歪体４０には、Ｚ軸方向正側に力Ｆｚが作用するとともに、第４個別力覚センサ１０Ｄの第１起歪体４０には、Ｚ軸方向負側に力Ｆｚが作用する。このことにより、図１１に示す個別力覚センサ１０と同様に、第２個別力覚センサ１０Ｂの第３容量素子Ｃ１３および第４容量素子Ｃ１４の静電容量値は減少する。図１２に示す個別力覚センサ１０と同様に、第４個別力覚センサ１０Ｄの第７容量素子Ｃ１７および第８容量素子Ｃ１８の静電容量値は増大する。
【0265】
第１個別力覚センサ１０Ａの第１起歪体４０が、Ｙ軸方向において受力体１２０の中心点Ｏと同じ位置に配置されている。このため、第１個別力覚センサ１０Ａの第１起歪体４０はＸ軸上に配置され、第１個別力覚センサ１０Ａの変位体４２の変位は、第２個別力覚センサ１０Ｂの変位体４２の変位および第４個別力覚センサ１０Ｄの変位体４２の変位に比べて小さい。ここでは、説明を簡略化するために、第１個別力覚センサ１０Ａの変位体４２は、実質的に変位しないとみなすことができる。このため、第１個別力覚センサ１０Ａの第１容量素子Ｃ１１および第２容量素子Ｃ１２の静電容量値は実質的に変化しないとみなすことができる。同様に、第３個別力覚センサ１０Ｃの第１起歪体４０も、Ｙ軸方向において受力体１２０の中心点Ｏと同じ位置に配置されている。このため、第３個別力覚センサ１０Ｃの第１起歪体４０もＸ軸上に配置され、第３個別力覚センサ１０Ｃの第５容量素子Ｃ１５および第６容量素子Ｃ１６の静電容量値は実質的に変化しないとみなすことができる。
【0266】
（＋Ｍｙが作用した場合）
次に、受力体１２０にＹ軸周り（Ｙ軸方向正側に向かって時計回り）のモーメントＭｙが作用した場合について説明する。受力体１２０にモーメントＭｙが作用すると、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形し、受力体１２０がＹ軸周りに変位する。なお、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形すれば、第２接続体１４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。
次に、受力体１２０にＹ軸周り（Ｙ軸方向正側に向かって時計回り）のモーメントＭｙが作用した場合について説明する。受力体１２０にモーメントＭｙが作用すると、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形し、受力体１２０がＹ軸周りに変位する。なお、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形すれば、第２接続体１４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。
【0267】
この場合、第１個別力覚センサ１０Ａの第１起歪体４０には、Ｚ軸方向負側に力Ｆｚが作用するとともに、第３個別力覚センサ１０Ｃの第１起歪体４０には、Ｚ軸方向正側に力Ｆｚが作用する。このことにより、図１２に示す個別力覚センサ１０と同様に、第１個別力覚センサ１０Ａの第１容量素子Ｃ１１および第２容量素子Ｃ１２の静電容量値は増大する。図１１に示す個別力覚センサ１０と同様に、第３個別力覚センサ１０Ｃの第５容量素子Ｃ１５および第６容量素子Ｃ１６の静電容量値は減少する。
【0268】
第２個別力覚センサ１０Ｂの第１起歪体４０が、Ｘ軸方向において受力体１２０の中心点Ｏと同じ位置に配置されている。このため、第２個別力覚センサ１０Ｂの第１起歪体４０はＹ軸上に配置され、第２個別力覚センサ１０Ｂの変位体４２の変位は、第１個別力覚センサ１０Ａの変位体４２の変位および第３個別力覚センサ１０Ｃの変位体４２の変位に比べて小さい。ここでは、説明を簡略化するために、第２個別力覚センサ１０Ｂの変位体４２は、実質的に変位しないとみなすことができる。このため、第２個別力覚センサ１０Ｂの第３容量素子Ｃ１３および第４容量素子Ｃ１４の静電容量値は実質的に変化しないとみなすことができる。同様に、第４個別力覚センサ１０Ｄの第１起歪体４０も、Ｘ軸方向において受力体１２０の中心点Ｏと同じ位置に配置されている。このため、第４個別力覚センサ１０Ｄの第１起歪体４０もＹ軸上に配置され、第４個別力覚センサ１０Ｄの第７容量素子Ｃ１７および第８容量素子Ｃ１８の静電容量値は実質的に変化しないとみなすことができる。
【0269】
（＋Ｍｚが作用した場合）
次に、受力体１２０に、Ｚ軸周り（Ｚ軸方向正側に向かって時計回り）のモーメントＭｚが作用した場合について説明する。受力体１２０にモーメントＭｚが作用すると、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形し、受力体１２０がＺ軸周りに変位する。なお、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形すれば、第２接続体１４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。
次に、受力体１２０に、Ｚ軸周り（Ｚ軸方向正側に向かって時計回り）のモーメントＭｚが作用した場合について説明する。受力体１２０にモーメントＭｚが作用すると、各第２起歪体１４０の第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形し、受力体１２０がＺ軸周りに変位する。なお、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６が弾性変形すれば、第２接続体１４１は実質的に弾性変形しなくてもよい。
【0270】
この場合、第１個別力覚センサ１０Ａの第１起歪体４０は、Ｙ軸方向正側の力Ｆｙが作用した場合と同様に弾性変形する。このことにより、第１個別力覚センサ１０Ａの第１容量素子Ｃ１１の静電容量値が減少し、第２容量素子Ｃ１２の静電容量値が増大する。
【0271】
第２個別力覚センサ１０Ｂの第１起歪体４０は、Ｘ軸方向負側の力Ｆｘが作用した場合と同様に弾性変形する。このことにより、第２個別力覚センサ１０Ｂの第３容量素子Ｃ１３の静電容量値が減少し、第４容量素子Ｃ１４の静電容量値が増大する。
【0272】
第３個別力覚センサ１０Ｃの第１起歪体４０は、Ｙ軸方向負側の力Ｆｙが作用した場合と同様に弾性変形する。このことにより、第３個別力覚センサ１０Ｃの第５容量素子Ｃ１５の静電容量値が減少し、第６容量素子Ｃ１６の静電容量値が増大する。
【0273】
第４個別力覚センサ１０Ｄの第１起歪体４０は、Ｘ軸方向正側の力Ｆｘが作用した場合と同様に弾性変形する。このことにより、第４個別力覚センサ１０Ｄの第７容量素子Ｃ１７の静電容量値が減少し、第８容量素子Ｃ１８の静電容量値が増大する。
【0274】
このように、本実施の形態による力覚センサ１１０は、力Ｆｘ、力Ｆｙ、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、モーメントＭｙおよびモーメントＭｚを検出することができ、６軸成分を検出することができる。力Ｆｘ、力Ｆｙ、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、モーメントＭｙおよびモーメントＭｚが受力体１２０に作用した場合、各容量素子Ｃ１１～Ｃ１８の静電容量値の変化が検出され、受力体１２０に作用した力またはモーメントの向きと大きさが検出される。そして、図２７に示すように、各容量素子Ｃ１１～Ｃ１８の静電容量値が変化する。
【0275】
図２７に示す表から、受力体１２０に作用したＦｘ、力Ｆｙ、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、モーメントＭｙおよびモーメントＭｚは、以下の式で算出されてもよい。これにより、力の６軸成分を検出することができる。
［式１５］
Ｆｘ＝ ＋Ｃ１３－Ｃ１４ －Ｃ１７＋Ｃ１８
［式１６］
Ｆｘ＝－Ｃ１１＋Ｃ１２ ＋Ｃ１５－Ｃ１６
［式１７］
Ｆｚ＝－Ｃ１１－Ｃ１２－Ｃ１３－Ｃ１４－Ｃ１５－Ｃ１６－Ｃ１７－Ｃ１８
［式１８］
Ｍｘ＝ －Ｃ１３－Ｃ１４ ＋Ｃ１７＋Ｃ１８
［式１９］
Ｍｘ＝ Ｃ１１＋Ｃ１２ －Ｃ１５－Ｃ１６
［式２０］
Ｍｚ＝－Ｃ１１＋Ｃ１２－Ｃ１３＋Ｃ１４－Ｃ１５＋Ｃ１６－Ｃ１７＋Ｃ１８
［式１５］
Ｆｘ＝ ＋Ｃ１３－Ｃ１４ －Ｃ１７＋Ｃ１８
［式１６］
Ｆｘ＝－Ｃ１１＋Ｃ１２ ＋Ｃ１５－Ｃ１６
［式１７］
Ｆｚ＝－Ｃ１１－Ｃ１２－Ｃ１３－Ｃ１４－Ｃ１５－Ｃ１６－Ｃ１７－Ｃ１８
［式１８］
Ｍｘ＝ －Ｃ１３－Ｃ１４ ＋Ｃ１７＋Ｃ１８
［式１９］
Ｍｘ＝ Ｃ１１＋Ｃ１２ －Ｃ１５－Ｃ１６
［式２０］
Ｍｚ＝－Ｃ１１＋Ｃ１２－Ｃ１３＋Ｃ１４－Ｃ１５＋Ｃ１６－Ｃ１７＋Ｃ１８
【0276】
上述したように、図２４および図２５に示す力覚センサ１１０は、上述した［式１５］～［式２０］で示したように、力Ｆｘ、力Ｆｙ、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、モーメントＭｙおよびモーメントＭｚを検出することができるため、力の６軸成分を検出することが可能になっている。しかしながら、力覚センサ１１０が検出することが可能な力の軸成分は６つであることに限られることはなく、起歪体の個数や構造、形状に応じて、検出可能な軸成分は任意である。詳細な説明は省略するが、例えば、３つの起歪体を用いることによっても力とモーメントの６軸成分を検出することができる。
【0277】
図２７に示す各容量素子Ｃ１１～Ｃ１８の静電容量値の変化を、上述の［式１５］～［式２０］に適用すると、図２８の主軸感度および他軸感度を示す表が得られる。図２８に示すＶＦｘはＸ軸方向の力Ｆｘが作用したときの出力であり、ＶＦｙはＹ軸方向の力Ｆｙが作用したときの出力であり、ＶＦｚはＺ軸方向の力Ｆｚが作用したときの出力である。また、ＶＭｘはＸ軸周りのモーメントＭｘが作用したときの出力であり、ＶＭｙはＹ軸周りのモーメントＭｙが作用したときの出力であり、ＶＭｚはＺ軸周りのモーメントＭｚが作用したときの出力である。
【0278】
図２８の表中に示された数値は、図２７の表に記載の各力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚおよび各モーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚについて、「＋」の符号が付された容量素子を「＋１」とし、「－」の符号が付された容量素子を「－１」として、上述の［式１５］～［式２０］の右辺に代入して得られた数値である。例えば、Ｆｘの列とＶＦｘの行とが交わるマス目に記載の「４」という数値は、Ｆｘを示す［式１５］において、図２７のＦｘの行に基づいて、Ｃ１３およびＣ１８に「＋１」を代入し、Ｃ１４およびＣ１７に「－１」を代入して得られた数値である。また、Ｆｘの列とＶＦｙの行とが交わるマス目に記載の「０」という数値は、Ｆｘを示す［式１５］において、図２７のＦｙの行に基づいてＣ１３、Ｃ１４、Ｃ１８およびＣ１８に０を代入して得られた数値である。
【0279】
図２８に示されているように、力Ｆｘについては、ＶＦｘが「４」という数値になっているが、ＶＦｙ、ＶＦｚ、ＶＭｘ、ＶＭｙ、ＶＭｚは「０」という数値になっている。このことから、力Ｆｘについては、他軸感度が無く、主軸感度のみを検出することができる。力Ｆｙ、Ｆｚと、モーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚについても同様に他軸感度はなく、主軸感度のみをそれぞれ検出することができる。すなわち、他軸感度の発生を抑制することができる力覚センサ１１０を得ることができる。
【0280】
なお、他軸感度が発生する場合も考えられる。例えば、第１個別力覚センサ１０ＡについてＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合、第１容量素子Ｃ１１の静電容量値の変化量と、第２容量素子Ｃ１２の静電容量値の変化量とは、異なる場合がある。この場合、力Ｆｚに対して他軸感度が発生し得る。また、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、Ｍｙが受力体１２０に作用した場合、第１個別力覚センサ１０Ａは、Ｚ軸方向に変位するため、図２７に示す表中のＦｚの行、Ｍｘの行、Ｍｙの行では、同じ符号が付されていたとしても静電容量値の変化量が異なる場合がある。この場合、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、Ｍｙに対して他軸感度が発生し得る。力Ｆｘ、Ｆｙ、モーメントＭｚについても同様に他軸感度が発生し得る。例えば、モーメントＭｘが受力体１２０に作用した場合、図２７に示すように、第１容量素子Ｃ１１と第２容量素子Ｃ１２と第５容量素子Ｃ１５と第６容量素子Ｃ１６では静電容量値が変化しないため、「０」という数値が記載されているが、静電容量値が変化して他軸感度が発生する場合がある。モーメントＭｙ、Ｍｚについても同様である。また、力Ｆｘ、Ｆｙの行で、「０」という数値が記載されている容量素子についても、静電容量値が変化して他軸感度が発生する場合がある。
【0281】
しかしながら、他軸感度が発生した場合であっても、他軸感度のマトリックス（図２８に示す表に対応する６行６列の行列、特性行列とも言う）の逆行列を求め、この逆行列を力覚センサの出力（特性行列）に乗じることによって補正演算を行うことができる。この結果、他軸感度を低減することができ、他軸感度の発生を抑制することができる。
【0282】
このように本実施の形態によれば、第２起歪体１４０は、第２受力薄肉部１４５を含み、第２受力薄肉部１４５は、受力体１２０と第２接続体１４１の受力体側端部１４３とを接続している。第２受力薄肉部１４５は、受力体１２０よりも薄い。このことにより、第２受力薄肉部１４５が、力またはモーメントの作用により弾性変形することができる。このため、受力体１２０を変位させることができ、各個別力覚センサ１０の変位体４２を変位させることができる。このことにより、各個別力覚センサ１０の検出素子６０は、個別受力体２０が受けた力を検出することができ、各検出素子６０の検出結果に基づいて、検出回路１７０が、受力体１２０が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力することができる。この結果、力覚センサ１１０は、力またはモーメントを検出することができる。また、第２起歪体１４０の形状の単純化および構造の簡素化を図りながら、検出可能な軸成分を増やすことができ、汎用性を向上できる。
【0283】
また、本実施の形態によれば、第２起歪体１４０は、第２固定薄肉部１４６を含み、第２固定薄肉部１４６は、固定体１３０と第２接続体１４１の固定体側端部１４４とを接続している。第２固定薄肉部１４６は、固定体１３０よりも薄い。このことにより、第２固定薄肉部１４６が、力またはモーメントの作用により弾性変形することができる。このため、受力体１２０を変位させることができ、各個別力覚センサ１０の変位体４２を変位させることができる。このことにより、各個別力覚センサ１０の検出素子６０は、個別受力体２０が受けた力を検出することができ、各検出素子６０の検出結果に基づいて、検出回路１７０が、受力体１２０が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力することができる。この結果、力覚センサ１１０は、力またはモーメントを検出することができる。また、第２起歪体１４０の形状の単純化および構造の簡素化を図りながら、検出可能な軸成分を増やすことができ、汎用性を向上できる。
【0284】
また、本実施の形態によれば、各個別力覚センサ１０の第１起歪体４０は、第１受力薄肉部４５を含み、第１受力薄肉部４５は、個別受力体２０と第１接続体４１の受力体側端部４３とを接続している。第１受力薄肉部４５は、個別受力体２０よりも薄い。このことにより、第１受力薄肉部４５が、力またはモーメントの作用により弾性変形することができる。このため、各個別力覚センサ１０の第１起歪体４０の変位体４２を変位させることができ、各容量素子Ｃ１１～Ｃ１８の静電容量値を変化させることができる。この結果、６軸成分を検出することができる。
【0285】
また、本実施の形態によれば、各個別力覚センサ１０の第１起歪体４０は、第１固定薄肉部４６を含み、第１固定薄肉部４６は、個別固定体３０と第１接続体４１の固定体側端部４４とを接続している。第１固定薄肉部４６は、個別固定体３０よりも薄い。このことにより、第１固定薄肉部４６が、力またはモーメントの作用により弾性変形することができる。このため、各個別力覚センサ１０の第１起歪体４０の変位体４２を変位させることができ、各容量素子Ｃ１１～Ｃ１８の静電容量値を変化させることができる。この結果、６軸成分を検出することができる。
【0286】
なお、上述した本実施の形態においては、各第２起歪体１４０が、第２受力薄肉部１４５と、第２固定薄肉部１４６と、を含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、各第２起歪体１４０は、第２固定薄肉部１４６を含んでいれば、第２受力薄肉部１４５を含んでいなくてもよい。
【0287】
また、上述した本実施の形態においては、各個別力覚センサ１０の第１起歪体４０が、第１受力薄肉部４５と、第１固定薄肉部４６と、を含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、各第１起歪体４０は、第１固定薄肉部４６を含んでいれば、第１受力薄肉部４５を含んでいなくてもよい。
【0288】
また、上述した本実施の形態においては、第２受力薄肉部１４５に、図示しない複数の貫通孔が設けられていてもよい。この場合、第２受力薄肉部１４５の可撓性を増大させることができる。あるいは、第２受力薄肉部１４５が貫通孔を含む場合、第２受力薄肉部１４５の厚さｔ２を厚くすることができる。センサ構造体１５０を鋳造で作製する場合には、第２受力薄肉部１４５の厚さを厚くすることにより、金型のうち第２受力薄肉部１４５に対応する部分においても溶融金属の流れを確保することができる。貫通孔の平面形状としては、第２受力薄肉部１４５が可撓性を有することができれば、円形、半円形、楕円形、扇形、三角形および矩形など任意の形状を採用することができる。第２固定薄肉部１４６も同様である。
【0289】
【0290】
図２９～図３４に示す第７の実施の形態においては、個別力覚センサの第１起歪体が、第１薄肉部からＺ軸方向に突出する第１突出部と、固定薄肉部からＺ軸方向に突出する第２突出部と、を含んでいる点が主に異なり、他の構成は、図２４～図２８に示す第６の実施の形態と略同一である。なお 、図２９～図３４において、図２４～図２８に示す第６の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0291】
まず、図２９を用いて、本実施の形態による個別力覚センサ１０について説明する。
【0292】
図２９に示すように、本実施の形態による第１起歪体４０は、第１受力薄肉部４５からＺ軸方向に突出する第１受力突出部４７と、第１固定薄肉部４６からＺ軸方向に突出する第１固定突出部４８と、を含んでいる。第１受力突出部４７は、第１突出部の一例であり、第１固定突出部４８は、第２突出部の一例である。
【0293】
図３０に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、第１受力突出部４７は、第１接続体４１に対して第２方向に沿う位置に配置されていてもよい。図３０に示す個別力覚センサ１０においては、第２方向はＸ軸方向に相当している。第１受力突出部４７は、第１接続体４１のＸ軸方向負側に配置されている。
【0294】
図２９に示すように、本実施の形態による第１受力突出部４７は、第１接続体４１に接続されていてもよい。第１受力突出部４７は、第１受力薄肉部４５の個別固定体３０側の面（図２９に示す下面）に配置されていてもよい。より具体的には、第１受力突出部４７は、第１接続体４１の受力体側端部４３に接続されており、第１受力薄肉部４５から受力体側端部４３にわたって形成されている。第１受力突出部４７は、リブ状に形成されていてもよい。第１受力突出部４７は、第１接続体４１からＸ軸方向負側に延びていてもよい。しかしながら、第１受力突出部４７は、第１接続体４１から延びる方向は任意である。
【0295】
図２９に示すように、第１受力突出部４７を通る縦断面で見たときに、第１受力薄肉部４５は、第１接続体４１の受力体側端部４３側に位置する内側端部４５ａと、個別受力本体部２１側に位置する外側端部４５ｂと、を含んでいる。内側端部４５ａは、Ｚ軸方向で見たときに、中心（第１接続体４１に相当）に対する内側に位置する端部であり、外側端部４５ｂは、当該中心に対する外側に位置する端部である。本実施の形態による第１受力突出部４７は、内側端部４５ａに配置されている。第１受力突出部４７は、外側端部４５ｂから離れていてもよい。図２９に示す縦断面は、Ｘ軸方向に沿うとともにＺ軸方向に沿う断面である。
【0296】
図３０に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、第１受力突出部４７の平面形状は、矩形状であってもよい。しかしながら、第１受力突出部４７の平面形状は、円形であってもよく、任意である。
【0297】
Ｚ軸方向で見たときに、第１固定突出部４８は、第１受力突出部４７と同様に、第１接続体４１に対してＸ軸方向に沿う位置に配置されていてもよい。第１固定突出部４８は、第１接続体４１からＸ軸方向負側に配置されている。Ｚ軸方向で見たときに、第１固定突出部４８は、第１受力突出部４７と重なっていてもよい。
【0298】
図２９に示すように、本実施の形態による第１固定突出部４８は、第１接続体４１に接続されていてもよい。第１固定突出部４８は、第１固定薄肉部４６の個別受力体２０側の面（図２９に示す上面）に配置されていてもよい。より具体的には、第１固定突出部４８は、第１接続体４１の固定体側端部４４に接続されており、第１固定薄肉部４６から固定体側端部４４にわたって形成されている。第１固定突出部４８はリブ状に形成されていてもよい。第１固定突出部４８は、第１接続体４１からＸ軸方向負側に延びていてもよい。しかしながら、第１固定突出部４８は、第１接続体４１から延びる方向は任意である。
【0299】
図２９に示すように、第１固定突出部４８を通る縦断面で見たときに、第１固定薄肉部４６は、第１接続体４１の固定体側端部４４側に位置する内側端部４６ａと、個別固定本体部３１側に位置する外側端部４６ｂと、を含んでいる。内側端部４６ａは、Ｚ軸方向で見たときに、中心（第１接続体４１に相当）に対する内側に位置する端部であり、外側端部４６ｂは、当該中心に対する外側に位置する端部である。本実施の形態による第１固定突出部４８は、内側端部４６ａに配置されている。第１固定突出部４８は、外側端部４６ｂから離れていてもよい。
【0300】
Ｚ軸方向で見たときに、第１固定突出部４８の平面形状は、矩形状であってもよい。しかしながら、第１固定突出部４８の平面形状は、円形であってもよく、任意である。第１固定突出部４８の平面形状は、第１受力突出部４７の平面形状と同一であってもよい。
【0301】
図３１は、図２９に示す個別力覚センサ１０を備えた力覚センサ１１０が示されている。第１個別力覚センサ１０Ａの第１受力突出部４７および第１固定突出部４８は、第１接続体４１のＹ軸方向負側に配置されている。第２個別力覚センサ１０Ｂの第１受力突出部４７および第１固定突出部４８は、第１接続体４１のＸ軸方向正側に配置されている。第３個別力覚センサ１０Ｃの第１受力突出部４７および第１固定突出部４８は、第１接続体４１のＹ軸方向正側に配置されている。第４個別力覚センサ１０Ｄの第１受力突出部４７および第１固定突出部４８は、第１接続体４１のＸ軸方向負側に配置されている。
【0302】
個別力覚センサ１０の個別受力体２０がＺ軸方向正側の力Ｆｚを受けた場合、第１起歪体４０の第１接続体４１、第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６の弾性変形が抑制される。すなわち、第１受力突出部４７は、第１受力薄肉部４５の弾性変形を抑制することができる。第１固定突出部４８は、第１固定薄肉部４６の弾性変形を抑制することができる。このことにより、第１受力突出部４７および第１固定突出部４８は、力Ｆｚに対する抵抗を高めることができ、力Ｆｚに対する第１起歪体４０の弾性変形を抑制することができる。
【0303】
図３１に示す力覚センサ１１０においては、受力体１２０にＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合、各個別力覚センサ１０Ａ～１０Ｄの第１起歪体４０の弾性変形が抑制される。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対する力覚センサ１１０の感度を低下させることができる。また、各個別力覚センサ１０Ａ～１０Ｄの第１起歪体４０の弾性変形が抑制されるため、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対する力覚センサ１１０の感度を低下させることができる。このため、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力ＦｙおよびＺ軸周りのモーメントＭｚに対する力覚センサ１１０の感度を相対的に高めることができる。より具体的には、第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６が、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って形成されている場合、第１受力突出部４７および第１固定突出部４８が存在しないと、第１受力薄肉部４５および第１固定薄肉部４６は、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対して弾性変形しやすい。このことにより、力Ｆｚ、モーメントＭｘおよびモーメントＭｙに対する力覚センサ１１０の感度が、力Ｆｘ、力ＦｙおよびモーメントＭｚに対する力覚センサ１１０の感度よりも高くなりやすい。ツールの長さが長くなる場合には、力覚センサ１１０の感度のバランスが低下し得る。これに対して本実施の形態によれば、第１受力突出部４７を設けることにより、力Ｆｚに対する各個別力覚センサ１０Ａ～１０Ｄの第１起歪体４０の弾性変形を抑制できる。この結果、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスを向上できる。
【0304】
このように本実施の形態によれば、第１起歪体４０は、第１受力薄肉部４５からＺ軸方向に突出する第１受力突出部４７を含んでいる。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対する第１受力薄肉部４５の弾性変形を抑制することができる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対する力覚センサ１１０の感度を低下させることができ、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスを向上できる。
【0305】
また、本実施の形態によれば、第１起歪体４０は、第１固定薄肉部４６からＺ軸方向に突出する第１固定突出部４８を含んでいる。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対する第１固定薄肉部４６の弾性変形を抑制することができる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対する力覚センサ１１０の感度を低下させることができ、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスを向上できる。
【0306】
なお、上述した本実施の形態においては、第１受力突出部４７が、第１受力薄肉部４５の内側端部４５ａに配置されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、図３２に示すように、第１受力突出部４７は、第１受力薄肉部４５の外側端部４５ｂに配置されていてもよい。この場合においても、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対する第１受力薄肉部４５の弾性変形を抑制することができる。このため、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスを向上できる。図３２に示す第１受力突出部４７は、第１受力薄肉部４５の内側端部４５ａから離れていてもよい。
【0307】
また、上述した本実施の形態においては、第１固定突出部４８が、第１固定薄肉部４６の内側端部４６ａに配置されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、図３２に示すように、第１固定突出部４８は、第１固定薄肉部４６の外側端部４６ｂに配置されていてもよい。この場合においても、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対する第１固定薄肉部４６の弾性変形を抑制することができる。このため、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスを向上できる。図３２に示す第１固定突出部４８は、第１固定薄肉部４６の内側端部４６ａから離れていてもよい。
【0308】
また、上述した本実施の形態においては、第１受力突出部４７が、第１受力薄肉部４５の個別固定体３０側の面に配置されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、第１受力突出部４７は、第１受力薄肉部４５の個別固定体３０とは反対側の面に配置されていてもよい。この場合においても、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対する第１受力薄肉部４５の弾性変形を抑制することができ、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスを向上できる。
【0309】
図３３に示す例においては、第１受力突出部４７が、第１受力薄肉部４５の個別固定体３０とは反対側の面（図３３に示す上面）に配置されている。第１接続体４１が、第１受力薄肉部４５を貫通して延びている。第１接続体４１は、第１受力薄肉部４５からＺ軸方向正側に突出した受力接続体突出部４９ａを含んでいる。第１受力突出部４７は、第１接続体４１の受力接続体突出部４９ａに接続されており、第１受力薄肉部４５から受力接続体突出部４９ａにわたってリブ状に形成されている。図３３に示す第１受力突出部４７は、第１受力薄肉部４５の内側端部４５ａに配置されており、外側端部４５ｂから離れている。
【0310】
あるいは、図３４に示すように、第１受力薄肉部４５の個別固定体３０とは反対側の面に配置された第１受力突出部４７は、第２受力薄肉部１４５の外側端部４５ｂに配置されていてもよい。この場合、第１受力突出部４７は、内側端部４５ａから離れていてもよい。この場合、第１接続体４１は、受力接続体突出部４９ａを含んでいなくてもよい。
【0311】
また、上述した本実施の形態においては、第１固定突出部４８が、第１固定薄肉部４６の個別受力体２０側の面に配置されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、第１固定突出部４８は、第１固定薄肉部４６の個別受力体２０とは反対側の面に配置されていてもよい。この場合においても、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対する第１固定薄肉部４６の弾性変形を抑制することができ、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスを向上できる。
【0312】
図３３に示す例においては、第１固定突出部４８が、第１固定薄肉部４６の個別受力体２０とは反対側の面（図３３に示す下面）に配置されている。第１接続体４１が、第１固定薄肉部４６を貫通して延びている。第１接続体４１は、第１固定薄肉部４６からＺ軸方向負側に突出した固定接続体突出部４９ｂを含んでいる。第１固定突出部４８は、第１接続体４１の固定接続体突出部４９ｂに接続されており、第１固定薄肉部４６から固定接続体突出部４９ｂにわたってリブ状に形成されている。図３３に示す第１固定突出部４８は、第１固定薄肉部４６の内側端部４６ａに配置されており、外側端部４６ｂから離れている。
【0313】
あるいは、図３４に示すように、第１固定薄肉部４６の個別受力体２０とは反対側の面に配置された第１固定突出部４８は、第１固定薄肉部４６の外側端部４６ｂに配置されていてもよい。この場合、第１固定突出部４８は、内側端部４６ａから離れていてもよい。この場合、第１接続体４１は、固定接続体突出部４９ｂを含んでいなくてもよい。
【0314】
また、上述した本実施の形態においては、図３５および図３６に示すように、第２起歪体１４０が、第２受力薄肉部１４５からＺ軸方向に突出する第２受力突出部１４７と、第２固定薄肉部１４６からＺ軸方向に突出する第２固定突出部１４８と、を含んでいてもよい。第２受力突出部１４７は、第３突出部の一例であり、第２固定突出部１４８は、第４突出部の一例である。図３５は、図３１に示す力覚センサの変形例を示す平面図である。図３５では、ボルト孔１２６（図１５参照）は省略されている。図３６は、図３５に示す第２起歪体１４０の縦断面図である。
【0315】
図３５に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、第２受力突出部１４７は、受力体１２０の中心点Ｏに対して周方向に沿う位置に配置されていてもよい。図３５に示す例では、各第２受力突出部１４７は、Ｚ軸方向負側に向かって時計回りに沿う方向に配置されている。
【0316】
図３６に示すように、第２受力突出部１４７は、第２接続体１４１に接続されていてもよい。第２受力突出部１４７は、第２受力薄肉部１４５の固定体１３０側の面（図３６に示す下面）に配置されていてもよい。より具体的には、第２受力突出部１４７は、第２接続体１４１の受力体側端部１４３に接続されており、第２受力薄肉部１４５から受力体側端部１４３にわたって形成されている。第２受力突出部１４７は、リブ状に形成されていてもよい。第２受力突出部１４７は、第２接続体１４１から周方向に延びていてもよい。しかしながら、第２受力突出部１４７が、第２接続体１４１から延びる方向は任意である。
【0317】
図３６に示すように、第２受力突出部１４７を通る断面で見たときに、第２受力薄肉部１４５は、第２接続体１４１の受力体側端部１４３側に位置する内側端部１４５ａと、受力本体部１２３側に位置する外側端部１４５ｂと、を含んでいる。内側端部１４５ａは、Ｚ軸方向で見たときに、中心（第２接続体１４１に相当）に対する内側に位置する端部であり、外側端部１４５ｂは、当該中心に対する外側に位置する端部である。本実施の形態による第２受力突出部１４７は、内側端部１４５ａに配置されている。第２受力突出部１４７は、外側端部１４５ｂから離れていてもよい。図３６に示す縦断面は、Ｚ軸方向に沿う断面である。
【0318】
図３５に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、第２受力突出部１４７の平面形状は、矩形状であってもよい。しかしながら、第２受力突出部１４７の平面形状は、円形であってもよく、任意である。
【0319】
図３５に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、第２固定突出部１４８は、受力体１２０の中心点Ｏに対して周方向に沿う位置に配置されていてもよい。図３５に示す例では、各第２固定突出部１４８は、Ｚ軸方向負側に向かって時計回りに沿う方向に配置されている。
【0320】
図３６に示すように、第２固定突出部１４８は、第２接続体１４１に接続されていてもよい。第２固定突出部１４８は、第２固定薄肉部１４６の受力体１２０側の面（図３６に示す上面）に配置されていてもよい。より具体的には、第２固定突出部１４８は、第２接続体１４１の固定体側端部１４４に接続されており、第２固定薄肉部１４６から固定体側端部１４４にわたって形成されている。第２固定突出部１４８は、リブ状に形成されていてもよい。第２固定突出部１４８は、第２接続体１４１から周方向に延びていてもよい。しかしながら、第２固定突出部１４８が、第２接続体１４１から延びる方向は任意である。
【0321】
図３６に示すように、第２固定突出部１４８を通る断面で見たときに、第２固定薄肉部１４６は、第２接続体１４１の固定体側端部１４４側に位置する内側端部１４６ａと、固定本体部１３３側に位置する外側端部１４６ｂと、を含んでいる。内側端部１４６ａは、Ｚ軸方向で見たときに、中心（第２接続体１４１に相当）に対する内側に位置する端部であり、外側端部１４６ｂは、当該中心に対する外側に位置する端部である。本実施の形態による第２固定突出部１４８は、内側端部１４６ａに配置されている。第２固定突出部１４８は、外側端部１４６ｂから離れていてもよい。
【0322】
Ｚ軸方向で見たときに、第２固定突出部１４８の平面形状は、矩形状であってもよい。しかしながら、第２固定突出部１４８の平面形状は、円形であってもよく、任意である。第２固定突出部１４８の平面形状は、第２受力突出部１４７の平面形状と同一であってもよい。
【0323】
力覚センサ１１０がＺ軸方向正側の力Ｆｚを受けた場合、第２起歪体１４０の第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６の弾性変形が抑制される。すなわち、第２受力突出部１４７は、第２受力薄肉部１４５の弾性変形を抑制することができる。第２固定突出部１４８は、第２固定薄肉部１４６の弾性変形を抑制することができる。このことにより、第２受力突出部１４７および第２固定突出部１４８は、力Ｆｚに対する抵抗を高めることができ、力Ｆｚに対する第２起歪体１４０の弾性変形を抑制することができる。
【0324】
図３５に示す力覚センサ１１０においては、受力体１２０にＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合、各個別力覚センサ１０Ａ～１０Ｄの第１起歪体４０の弾性変形を抑制することができる。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対する力覚センサ１１０の感度をより一層低下させることができる。また、各個別力覚センサ１０Ａ～１０Ｄの第１起歪体４０の弾性変形が抑制されるため、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対する力覚センサ１１０の感度をより一層低下させることができる。このため、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力ＦｙおよびＺ軸周りのモーメントＭｚに対する力覚センサ１１０の感度を相対的により一層高めることができる。この結果、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスをより一層向上できる。
【0325】
このように図３５および図３６に示す例によれば、第２起歪体１４０は、第２受力薄肉部１４５からＺ軸方向に突出する第２受力突出部１４７を含んでいる。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対する第２受力薄肉部１４５の弾性変形を抑制することができる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対する力覚センサ１１０の感度をより一層低下させることができ、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスをより一層向上できる。
【0326】
また、図３５および図３６に示す例によれば、第２起歪体１４０は、第２固定薄肉部１４６からＺ軸方向に突出する第２固定突出部１４８を含んでいる。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対する第２固定薄肉部１４６の弾性変形を抑制することができる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対する力覚センサ１１０の感度を低下させることができ、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスを向上できる。
【0327】
なお、第２受力突出部１４７および第２固定突出部１４８の配置は、図３６に示す例に限られることはない。例えば、第２受力突出部１４７および第２固定突出部１４８は、図３２～図３４に示す第１受力突出部４７および第１固定突出部４８と同様に配置されてもよい。図３３に示す例と同様に配置する場合には、第２接続体１４１が、第２受力薄肉部１４５を貫通して、第２受力薄肉部１４５からＺ軸方向正側に突出していてもよく、第２固定薄肉部１４６を貫通して、第２固定薄肉部１４６からＺ軸方向負側に突出していてもよい。
【0328】
また、第２起歪体１４０が、第２受力突出部１４７および第２固定突出部１４８を含んでいる場合、第１起歪体４０は、第１受力突出部４７および第１固定突出部４８を含んでいなくてもよい。受力体１２０の変位が、第２接続体１４１、第２受力薄肉部１４５および第２固定薄肉部１４６の弾性変形によって支配される場合、第２受力突出部１４７および第２固定突出部１４８によって、力覚センサ１１０における各軸成分の感度のバランスを向上できる。
【0329】
本発明は上記実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態および変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【手続補正書】
【提出日】2023-03-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体と、前記第１接続体から前記第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含み、
前記検出素子は、前記第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、前記変位体に設けられた、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含み、
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第１薄肉部であって、前記第１個別センサ体と前記第１接続体の前記第１端部とを接続する第１薄肉部を含み、
前記第１薄肉部は、前記第１個別センサ体よりも薄い、
個別力覚センサ。
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体と、前記第１接続体から前記第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含み、
前記検出素子は、前記第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、前記変位体に設けられた、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含み、
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第１薄肉部であって、前記第１個別センサ体と前記第１接続体の前記第１端部とを接続する第１薄肉部を含み、
前記第１薄肉部は、前記第１個別センサ体よりも薄い、
個別力覚センサ。
【請求項2】
前記第１接続体は、前記第１方向で見たときに、円形状に形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項3】
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記変位体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項4】
前記第１起歪体は、前記第１接続体の両側で前記第２方向に突出する２つの前記変位体を含み、
前記検出素子は、２つの前記固定電極基板と、対応する前記固定電極基板に対向する２つの前記変位電極基板と、を含み、
前記変位体の各々に前記変位電極基板が設けられている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
前記検出素子は、２つの前記固定電極基板と、対応する前記固定電極基板に対向する２つの前記変位電極基板と、を含み、
前記変位体の各々に前記変位電極基板が設けられている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項5】
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記第１起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項6】
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第２薄肉部であって、前記第２個別センサ体と前記第１接続体の前記第２端部とを接続する第２薄肉部を含み、
前記第２薄肉部は、前記第２個別センサ体よりも薄い、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
前記第２薄肉部は、前記第２個別センサ体よりも薄い、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項7】
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路を備えた、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載の複数の個別力覚センサと、
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備えた、力覚センサ。
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備えた、力覚センサ。
【請求項9】
前記第１センサ体と前記第２センサ体とを接続し、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の第２起歪体を更に備え、
前記第２起歪体は、前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる第２接続体を含む、
請求項８に記載の力覚センサ。
前記第２起歪体は、前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる第２接続体を含む、
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項10】
前記第２接続体は、前記第１方向で見たときに、円形状に形成されている、
請求項９に記載の力覚センサ。
請求項９に記載の力覚センサ。
【請求項11】
前記第１センサ体および前記第２センサ体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
請求項８に記載の力覚センサ。
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項12】
前記第１センサ体は、前記第１接続体が挿入された第１開口を含む、
請求項８に記載の力覚センサ。
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項13】
前記第１センサ体は、前記第２センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第１開口に連通した第１凹部を含み、
前記第１個別センサ体は、前記第１凹部に収容されている、
請求項１２に記載の力覚センサ。
前記第１個別センサ体は、前記第１凹部に収容されている、
請求項１２に記載の力覚センサ。
【請求項14】
前記第２センサ体は、前記第１接続体が挿入された第２開口を含む、
請求項８に記載の力覚センサ。
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項15】
前記第２センサ体は、前記第１センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第２開口に連通した第２凹部を含み、
前記第２個別センサ体は、前記第２凹部に収容されている、
請求項１４に記載の力覚センサ。
前記第２個別センサ体は、前記第２凹部に収容されている、
請求項１４に記載の力覚センサ。
【請求項16】
前記第１方向に沿う軸の周りのモーメントに対して、前記第２接続体の剛性は、前記第１接続体の剛性よりも高い、
請求項９に記載の力覚センサ。
請求項９に記載の力覚センサ。
【請求項17】
前記第１センサ体、前記第２センサ体および前記第２起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
請求項９に記載の力覚センサ。
請求項９に記載の力覚センサ。
【請求項18】
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第３薄肉部であって、前記第１センサ体と前記第２接続体の前記第３端部とを接続する第３薄肉部を含み、
前記第３薄肉部は、前記第１センサ体よりも薄い、
請求項９に記載の力覚センサ。
前記第３薄肉部は、前記第１センサ体よりも薄い、
請求項９に記載の力覚センサ。
【請求項19】
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第４薄肉部であって、前記第２センサ体と前記第２接続体の前記第４端部とを接続する第４薄肉部を含み、
前記第４薄肉部は、前記第２センサ体よりも薄い、
請求項９に記載の力覚センサ。
前記第４薄肉部は、前記第２センサ体よりも薄い、
請求項９に記載の力覚センサ。
【手続補正書】
【提出日】2023-05-12
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体と、前記第１接続体から前記第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含み、
前記検出素子は、前記第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、前記変位体に設けられた、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含み、
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第１薄肉部であって、前記第１個別センサ体と前記第１接続体の前記第１端部とを接続する第１薄肉部を含み、
前記第１薄肉部は、前記第１個別センサ体のうち前記第２個別センサ体とは反対側に位置する面に凹部が形成されることにより前記第１個別センサ体よりも薄くなっている、
個別力覚センサ。
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体と、前記第１接続体から前記第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含み、
前記検出素子は、前記第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、前記変位体に設けられた、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含み、
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第１薄肉部であって、前記第１個別センサ体と前記第１接続体の前記第１端部とを接続する第１薄肉部を含み、
前記第１薄肉部は、前記第１個別センサ体のうち前記第２個別センサ体とは反対側に位置する面に凹部が形成されることにより前記第１個別センサ体よりも薄くなっている、
個別力覚センサ。
【請求項2】
前記第１接続体は、前記第１方向で見たときに、円形状に形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項3】
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記変位体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項4】
前記第１起歪体は、前記第１接続体の両側で前記第２方向に突出する２つの前記変位体を含み、
前記検出素子は、２つの前記固定電極基板と、対応する前記固定電極基板に対向する２つの前記変位電極基板と、を含み、
前記変位体の各々に前記変位電極基板が設けられている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
前記検出素子は、２つの前記固定電極基板と、対応する前記固定電極基板に対向する２つの前記変位電極基板と、を含み、
前記変位体の各々に前記変位電極基板が設けられている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項5】
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記第１起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項6】
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第２薄肉部であって、前記第２個別センサ体と前記第１接続体の前記第２端部とを接続する第２薄肉部を含み、
前記第２薄肉部は、前記第２個別センサ体のうち前記第１個別センサ体とは反対側に位置する面に凹部が形成されることにより前記第２個別センサ体よりも薄くなっている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
前記第２薄肉部は、前記第２個別センサ体のうち前記第１個別センサ体とは反対側に位置する面に凹部が形成されることにより前記第２個別センサ体よりも薄くなっている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項7】
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路を備えた、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載の複数の個別力覚センサと、
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備えた、力覚センサ。
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備えた、力覚センサ。
【請求項9】
前記第１センサ体と前記第２センサ体とを接続し、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の第２起歪体を更に備え、
前記第２起歪体は、前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる第２接続体を含む、
請求項８に記載の力覚センサ。
前記第２起歪体は、前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる第２接続体を含む、
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項10】
前記第２接続体は、前記第１方向で見たときに、円形状に形成されている、
請求項９に記載の力覚センサ。
請求項９に記載の力覚センサ。
【請求項11】
前記第１センサ体および前記第２センサ体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
請求項８に記載の力覚センサ。
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項12】
前記第１センサ体は、前記第１接続体が挿入された第１開口を含む、
請求項８に記載の力覚センサ。
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項13】
前記第１センサ体は、前記第２センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第１開口に連通した第１凹部を含み、
前記第１個別センサ体は、前記第１凹部に収容されている、
請求項１２に記載の力覚センサ。
前記第１個別センサ体は、前記第１凹部に収容されている、
請求項１２に記載の力覚センサ。
【請求項14】
前記第２センサ体は、前記第１接続体が挿入された第２開口を含む、
請求項８に記載の力覚センサ。
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項15】
前記第２センサ体は、前記第１センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第２開口に連通した第２凹部を含み、
前記第２個別センサ体は、前記第２凹部に収容されている、
請求項１４に記載の力覚センサ。
前記第２個別センサ体は、前記第２凹部に収容されている、
請求項１４に記載の力覚センサ。
【請求項16】
前記第１方向に沿う軸の周りのモーメントに対して、前記第２接続体の剛性は、前記第１接続体の剛性よりも高い、
請求項９に記載の力覚センサ。
請求項９に記載の力覚センサ。
【請求項17】
前記第１センサ体、前記第２センサ体および前記第２起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
請求項９に記載の力覚センサ。
請求項９に記載の力覚センサ。
【請求項18】
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第３薄肉部であって、前記第１センサ体と前記第２接続体の前記第３端部とを接続する第３薄肉部を含み、
前記第３薄肉部は、前記第１センサ体よりも薄い、
請求項９に記載の力覚センサ。
前記第３薄肉部は、前記第１センサ体よりも薄い、
請求項９に記載の力覚センサ。
【請求項19】
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第４薄肉部であって、前記第２センサ体と前記第２接続体の前記第４端部とを接続する第４薄肉部を含み、
前記第４薄肉部は、前記第２センサ体よりも薄い、
請求項９に記載の力覚センサ。
前記第４薄肉部は、前記第２センサ体よりも薄い、
請求項９に記載の力覚センサ。
【手続補正書】
【提出日】2023-08-02
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１個別センサ体と、
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体と、前記第１接続体から前記第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含み、
前記検出素子は、前記第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、前記変位体に設けられた、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含み、
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第１薄肉部であって、前記第１個別センサ体と前記第１接続体の前記第１端部とを接続する第１薄肉部と、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第２薄肉部であって、前記第２個別センサ体と前記第１接続体の前記第２端部とを接続する第２薄肉部と、を含み、
前記第１薄肉部は、前記第１個別センサ体のうち前記第２個別センサ体とは反対側に位置する面に凹部が形成されることにより前記第１個別センサ体よりも薄くなっており、
前記第２薄肉部は、前記第２個別センサ体のうち前記第１個別センサ体とは反対側に位置する面に凹部が形成されることにより前記第２個別センサ体よりも薄くなっている、
個別力覚センサ。
第１方向において前記第１個別センサ体と異なる位置に配置された第２個別センサ体と、
前記第１個別センサ体と前記第２個別センサ体とを接続し、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する第１起歪体と、
前記第１起歪体の弾性変形により生じた変位を検出する検出素子と、
を備え、
前記第１起歪体は、前記第１個別センサ体に接続された第１端部から前記第２個別センサ体に接続された第２端部にわたって前記第１方向に延びる第１接続体と、前記第１接続体から前記第１方向に直交する第２方向に突出する変位体と、を含み、
前記検出素子は、前記第２個別センサ体に設けられた固定電極基板と、前記変位体に設けられた、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含み、
前記第１起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第１薄肉部であって、前記第１個別センサ体と前記第１接続体の前記第１端部とを接続する第１薄肉部と、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第２薄肉部であって、前記第２個別センサ体と前記第１接続体の前記第２端部とを接続する第２薄肉部と、を含み、
前記第１薄肉部は、前記第１個別センサ体のうち前記第２個別センサ体とは反対側に位置する面に凹部が形成されることにより前記第１個別センサ体よりも薄くなっており、
前記第２薄肉部は、前記第２個別センサ体のうち前記第１個別センサ体とは反対側に位置する面に凹部が形成されることにより前記第２個別センサ体よりも薄くなっている、
個別力覚センサ。
【請求項2】
前記第１接続体は、前記第１方向で見たときに、円形状に形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項3】
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記変位体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項4】
前記第１起歪体は、前記第１接続体の両側で前記第２方向に突出する２つの前記変位体を含み、
前記検出素子は、２つの前記固定電極基板と、対応する前記固定電極基板に対向する２つの前記変位電極基板と、を含み、
前記変位体の各々に前記変位電極基板が設けられている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
前記検出素子は、２つの前記固定電極基板と、対応する前記固定電極基板に対向する２つの前記変位電極基板と、を含み、
前記変位体の各々に前記変位電極基板が設けられている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項5】
前記第１個別センサ体、前記第２個別センサ体および前記第１起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項6】
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１個別センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路を備えた、
請求項１に記載の個別力覚センサ。
請求項１に記載の個別力覚センサ。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか一項に記載の複数の個別力覚センサと、
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備えた、力覚センサ。
各々の前記個別力覚センサの前記第１個別センサ体を支持する第１センサ体であって、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記第２個別センサ体を支持する第２センサ体と、
各々の前記個別力覚センサの前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備えた、力覚センサ。
【請求項8】
前記第１センサ体と前記第２センサ体とを接続し、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の第２起歪体を更に備え、
前記第２起歪体は、前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる第２接続体を含む、
請求項７に記載の力覚センサ。
前記第２起歪体は、前記第１センサ体に接続された第３端部から前記第２センサ体に接続された第４端部にわたって前記第１方向に延びる第２接続体を含む、
請求項７に記載の力覚センサ。
【請求項9】
前記第２接続体は、前記第１方向で見たときに、円形状に形成されている、
請求項８に記載の力覚センサ。
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項10】
前記第１センサ体および前記第２センサ体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成されている、
請求項７に記載の力覚センサ。
請求項７に記載の力覚センサ。
【請求項11】
前記第１センサ体は、前記第１接続体が挿入された第１開口を含む、
請求項７に記載の力覚センサ。
請求項７に記載の力覚センサ。
【請求項12】
前記第１センサ体は、前記第２センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第１開口に連通した第１凹部を含み、
前記第１個別センサ体は、前記第１凹部に収容されている、
請求項１１に記載の力覚センサ。
前記第１個別センサ体は、前記第１凹部に収容されている、
請求項１１に記載の力覚センサ。
【請求項13】
前記第２センサ体は、前記第１接続体が挿入された第２開口を含む、
請求項７に記載の力覚センサ。
請求項７に記載の力覚センサ。
【請求項14】
前記第２センサ体は、前記第１センサ体とは反対側に向かって開口するとともに前記第２開口に連通した第２凹部を含み、
前記第２個別センサ体は、前記第２凹部に収容されている、
請求項１３に記載の力覚センサ。
前記第２個別センサ体は、前記第２凹部に収容されている、
請求項１３に記載の力覚センサ。
【請求項15】
前記第１方向に沿う軸の周りのモーメントに対して、前記第２接続体の剛性は、前記第１接続体の剛性よりも高い、
請求項８に記載の力覚センサ。
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項16】
前記第１センサ体、前記第２センサ体および前記第２起歪体は、連続する材料で一体に形成されている、
請求項８に記載の力覚センサ。
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項17】
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第３薄肉部であって、前記第１センサ体と前記第２接続体の前記第３端部とを接続する第３薄肉部を含み、
前記第３薄肉部は、前記第１センサ体よりも薄い、
請求項８に記載の力覚センサ。
前記第３薄肉部は、前記第１センサ体よりも薄い、
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項18】
前記第２起歪体は、前記第１方向に直交する平面に沿って形成された第４薄肉部であって、前記第２センサ体と前記第２接続体の前記第４端部とを接続する第４薄肉部を含み、
前記第４薄肉部は、前記第２センサ体よりも薄い、
請求項８に記載の力覚センサ。
前記第４薄肉部は、前記第２センサ体よりも薄い、
請求項８に記載の力覚センサ。