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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-08
(45)【発行日】2024-02-19
(54)【発明の名称】力覚センサ
(51)【国際特許分類】
G01L 5/165 20200101AFI20240209BHJP
【ＦＩ】
G01L5/165
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2023122825
(22)【出願日】2023-07-27
【審査請求日】2023-10-02
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【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】江良 聡
(72)【発明者】
【氏名】岡田 和廣
【審査官】松山 紗希
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－１１９３５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１３５１０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平５－３１２６５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｌ ５／００－５／２８
Ｇ０１Ｌ １／００－１／２６
Ｇ０１Ｌ ３／００－３／２６
(57)【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センサ体と、第１方向において前記第１センサ体と異なる位置に配置された第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起歪体と、
前記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、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体に作用し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センサ体が前記第１方向の力を受けた場合に前記第１方向において互いに反対側に変位する第１変位部および第２変位部を含み、
前記検出素子は、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの一方の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第１容量素子と、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの他方の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第２容量素子と、を含み、
前記起歪体は、前記第１センサ体と前記第２センサ体との間に配置された傾動構造体と、前記第１センサ体と前記傾動構造体とを接続する第１接続部と、前記第２センサ体と前記傾動構造体とを接続する第２接続部と、を含み、
前記傾動構造体は、前記第１接続部に接続されるとともに前記第１接続部に対して前記第１方向に直交する第２方向の両側に配置された一対の第１傾動部と、前記第２接続部に接続されるとともに前記第２接続部に対して前記第２方向の両側に配置された一対の第２傾動部と、を含み、
前記第１変位部は、前記第１接続部に対して前記第２方向における一側に配置された前記第１傾動部に接続され、
前記第２変位部は、前記第２接続部に対して前記第２方向における他側に配置された前記第２傾動部に接続されている、
力覚センサ。
【請求項2】
前記第１変位部は、対応する前記第１傾動部に対して他の前記第１傾動部の側に配置され、前記第２変位部は、対応する前記第２傾動部に対して他の前記第２傾動部の側に配置されている、
請求項１に記載の力覚センサ。
【請求項3】
前記第１変位部は、第１腕部を介して前記第１傾動部に接続され、前記第１腕部は、前記第２方向のうち対応する前記第１傾動部から他の前記第１傾動部に向かう方向に延び、
前記第２変位部は、第２腕部を介して前記第２傾動部に接続され、
前記第２腕部は、前記第２方向のうち対応する前記第２傾動部から他の前記第２傾動部に向かう方向に延びている、
請求項２に記載の力覚センサ。
【請求項4】
前記第１腕部は、対応する前記第１傾動部の前記第１センサ体に対向する面に、第１連結部を介して取り付けられ、前記第２腕部は、対応する前記第２傾動部の前記第２センサ体に対向する面に、第２連結部を介して取り付けられている、
請求項３に記載の力覚センサ。
【請求項5】
前記第１変位部および前記第２変位部は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向において、前記傾動構造体の一側に配置されている、請求項１に記載の力覚センサ。
【請求項6】
前記傾動構造体は、対応する前記第１傾動部を前記第１接続部に接続する一対の第１変形部と、対応する前記第２傾動部を前記第２接続部に接続する一対の第２変形部と、を更に含み、前記第１変形部の前記第１方向の寸法は、前記第１傾動部の前記第１方向の寸法よりも小さく、
前記第２変形部の前記第１方向の寸法は、前記第２傾動部の前記第１方向の寸法よりも小さい、
請求項１に記載の力覚センサ。
【請求項7】
前記第１変形部は、前記第１センサ体に対向する第１対向面を含み、前記第１対向面は、前記第１傾動部の前記第１センサ体に対向する面よりも前記第２センサ体の側に配置され、
前記第２変形部は、前記第２センサ体に対向する第２対向面を含み、
前記第２対向面は、前記第２傾動部の前記第２センサ体に対向する面よりも前記第１センサ体の側に配置されている、
請求項６に記載の力覚センサ。
【請求項8】
前記第１対向面および前記第２対向面はそれぞれ、湾曲状に形成されている、請求項７に記載の力覚センサ。
【請求項9】
前記傾動構造体は、前記第１傾動部と対応する前記第２傾動部とを接続する一対の第３変形部を更に含み、前記第３変形部の前記第２方向の寸法は、前記第１傾動部の前記第２方向の寸法よりも小さく、前記第２傾動部の前記第２方向の寸法よりも小さい、
請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項10】
前記第３変形部は、他の前記第３変形部に対向する湾曲状の第３対向面を含んでいる、請求項９に記載の力覚センサ。
【請求項11】
前記第１容量素子は、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの一方に設けられた第１変位電極基板と、前記第１変位電極基板に対向する第１固定電極基板と、を含み、前記第２容量素子は、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの他方に設けられた第２変位電極基板と、前記第２変位電極基板に対向する第２固定電極基板と、を含む、
請求項１に記載の力覚センサ。
【請求項12】
前記第１固定電極基板および前記第２固定電極基板は、前記第２センサ体に支持されている、請求項１１に記載の力覚センサ。
【請求項13】
前記第１固定電極基板および前記第２固定電極基板はそれぞれ、台座を介して前記第２センサ体に支持されている、請求項１１に記載の力覚センサ。
【請求項14】
前記第１センサ体と前記第２センサ体とは、４つの前記起歪体で接続され、４つの前記起歪体は、第１起歪体と、第２起歪体と、第３起歪体と、第４起歪体と、を含み、
前記第１方向をＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸方向とし、
前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向正側に前記第１起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＸ軸方向負側に前記第２起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向負側に前記第３起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＸ軸方向正側に前記第４起歪体が配置されている、
請求項１に記載の力覚センサ。
【請求項15】
前記第１変位部および前記第２変位部は、対応する前記傾動構造体に対して、前記第１センサ体の中心側に配置されている、請求項１４に記載の力覚センサ。
【請求項16】
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、第１方向において前記第１センサ体と異なる位置に配置された第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２つの起歪体と、
各々の前記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、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体に作用し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、
２つの前記起歪体は、第１起歪体と、第２起歪体と、を含み、
前記第１起歪体は、前記第１センサ体が前記第１方向の力を受けた場合に前記第１方向において一側に変位する第１変位部を含み、
前記第２起歪体は、前記第１センサ体が前記第１方向の力を受けた場合に前記第１方向において他側に変位する第２変位部を含み、
前記検出素子は、前記第１変位部の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第１容量素子と、前記第２変位部の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第２容量素子と、を含み、
前記第１起歪体および前記第２起歪体はそれぞれ、前記第１センサ体と前記第２センサ体との間に配置された傾動構造体と、前記第１センサ体と前記傾動構造体とを接続する第１接続部と、前記第２センサ体と前記傾動構造体とを接続する第２接続部と、を含み、
前記傾動構造体は、前記第１接続部に接続されるとともに前記第１接続部に対して前記第１方向に直交する第２方向の両側に配置された一対の第１傾動部と、前記第２接続部に接続されるとともに前記第２接続部に対して前記第２方向の両側に配置された一対の第２傾動部と、を含み、
前記第１変位部は、前記第１起歪体の前記第１傾動部に接続され、
前記第２変位部は、前記第２起歪体の前記第２傾動部に接続されている、
力覚センサ。
【請求項17】
前記第１起歪体は、２つの前記第１変位部を含み、一方の前記第１変位部は、前記第１起歪体の一方の前記第１傾動部に接続され、他方の前記第１変位部は、前記第１起歪体の他方の前記第１傾動部に接続され、
前記第２起歪体は、２つの前記第２変位部を含み、
一方の前記第１変位部は、前記第２起歪体の一方の前記第２傾動部に接続され、他方の前記第２変位部は、前記第２起歪体の他方の前記第２傾動部に接続されている、
請求項１６に記載の力覚センサ。
【請求項18】
前記第１方向をＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸方向とし、前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向正側に前記第１起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向負側に前記第２起歪体が配置されている、
請求項１６に記載の力覚センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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。
【0003】
力覚センサは、ロボットアームとエンドエフェクター（グリッパー等）の間に配置され、ワークに作用した力を検出する。検出された力は、ロボットの制御に用いられる。例えば、ロボットアームが人に接触した場合には、その接触を力覚センサが検出する。このことにより、ロボットアームの動作を緊急停止することができる。
【0004】
近年の市場規模の拡大に伴い、力覚センサの高性能化が求められている。より具体的には、従来の静電容量型力覚センサ（例えば、特許文献１参照）では、１つの起歪体に、偶数個（例えば、２個）の容量素子が設けられている。Ｚ軸方向（力覚センサの高さ方向）の力Ｆｚが作用すると、これらの容量素子は一様に増大したり、または一様に減少したりしている。この場合、力Ｆｚの出力値が、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響を受け易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０２１－１３５１０３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、高性能化を図ることができる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】
【0007】
［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センサ体と、
第１方向において前記第１センサ体と異なる位置に配置された第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起歪体と、
前記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、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体に作用し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センサ体が前記第１方向の力を受けた場合に前記第１方向において互いに反対側に変位する第１変位部および第２変位部を含み、
前記検出素子は、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの一方の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第１容量素子と、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの他方の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第２容量素子と、を含み、
前記起歪体は、前記第１センサ体と前記第２センサ体との間に配置された傾動構造体と、前記第１センサ体と前記傾動構造体とを接続する第１接続部と、前記第２センサ体と前記傾動構造体とを接続する第２接続部と、を含み、
前記傾動構造体は、前記第１接続部に接続されるとともに前記第１接続部に対して前記第１方向に直交する第２方向の両側に配置された一対の第１傾動部と、前記第２接続部に接続されるとともに前記第２接続部に対して前記第２方向の両側に配置された一対の第２傾動部と、を含み、
前記第１変位部は、前記第１接続部に対して前記第２方向における一側に配置された前記第１傾動部に接続され、
前記第２変位部は、前記第２接続部に対して前記第２方向における他側に配置された前記第２傾動部に接続されている、
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センサ体と、
第１方向において前記第１センサ体と異なる位置に配置された第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起歪体と、
前記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、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体に作用し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センサ体が前記第１方向の力を受けた場合に前記第１方向において互いに反対側に変位する第１変位部および第２変位部を含み、
前記検出素子は、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの一方の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第１容量素子と、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの他方の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第２容量素子と、を含み、
前記起歪体は、前記第１センサ体と前記第２センサ体との間に配置された傾動構造体と、前記第１センサ体と前記傾動構造体とを接続する第１接続部と、前記第２センサ体と前記傾動構造体とを接続する第２接続部と、を含み、
前記傾動構造体は、前記第１接続部に接続されるとともに前記第１接続部に対して前記第１方向に直交する第２方向の両側に配置された一対の第１傾動部と、前記第２接続部に接続されるとともに前記第２接続部に対して前記第２方向の両側に配置された一対の第２傾動部と、を含み、
前記第１変位部は、前記第１接続部に対して前記第２方向における一側に配置された前記第１傾動部に接続され、
前記第２変位部は、前記第２接続部に対して前記第２方向における他側に配置された前記第２傾動部に接続されている、
力覚センサであってもよい。
【0008】
［２］本開示は、
前記第１変位部は、対応する前記第１傾動部に対して他の前記第１傾動部の側に配置され、
前記第２変位部は、対応する前記第２傾動部に対して他の前記第２傾動部の側に配置されている、
［１］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１変位部は、対応する前記第１傾動部に対して他の前記第１傾動部の側に配置され、
前記第２変位部は、対応する前記第２傾動部に対して他の前記第２傾動部の側に配置されている、
［１］に記載の力覚センサであってもよい。
【0009】
［３］本開示は、
前記第１変位部は、第１腕部を介して前記第１傾動部に接続され、
前記第１腕部は、前記第２方向のうち対応する前記第１傾動部から他の前記第１傾動部に向かう方向に延び、
前記第２変位部は、第２腕部を介して前記第２傾動部に接続され、
前記第２腕部は、前記第２方向のうち対応する前記第２傾動部から他の前記第２傾動部に向かう方向に延びている、
［２］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１変位部は、第１腕部を介して前記第１傾動部に接続され、
前記第１腕部は、前記第２方向のうち対応する前記第１傾動部から他の前記第１傾動部に向かう方向に延び、
前記第２変位部は、第２腕部を介して前記第２傾動部に接続され、
前記第２腕部は、前記第２方向のうち対応する前記第２傾動部から他の前記第２傾動部に向かう方向に延びている、
［２］に記載の力覚センサであってもよい。
【0010】
［４］本開示は、
前記第１腕部は、対応する前記第１傾動部の前記第１センサ体に対向する面に、第１連結部を介して取り付けられ、
前記第２腕部は、対応する前記第２傾動部の前記第２センサ体に対向する面に、第２連結部を介して取り付けられている、
［３］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１腕部は、対応する前記第１傾動部の前記第１センサ体に対向する面に、第１連結部を介して取り付けられ、
前記第２腕部は、対応する前記第２傾動部の前記第２センサ体に対向する面に、第２連結部を介して取り付けられている、
［３］に記載の力覚センサであってもよい。
【0011】
［５］本開示は、
前記第１変位部および前記第２変位部は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向において、前記傾動構造体の一側に配置されている、
［１］～［４］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変位部および前記第２変位部は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向において、前記傾動構造体の一側に配置されている、
［１］～［４］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0012】
［６］本開示は、
前記傾動構造体は、対応する前記第１傾動部を前記第１接続部に接続する一対の第１変形部と、対応する前記第２傾動部を前記第２接続部に接続する一対の第２変形部と、を更に含み、
前記第１変形部の前記第１方向の寸法は、前記第１傾動部の前記第１方向の寸法よりも小さく、
前記第２変形部の前記第１方向の寸法は、前記第２傾動部の前記第１方向の寸法よりも小さい、
［１］～［４］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
前記傾動構造体は、対応する前記第１傾動部を前記第１接続部に接続する一対の第１変形部と、対応する前記第２傾動部を前記第２接続部に接続する一対の第２変形部と、を更に含み、
前記第１変形部の前記第１方向の寸法は、前記第１傾動部の前記第１方向の寸法よりも小さく、
前記第２変形部の前記第１方向の寸法は、前記第２傾動部の前記第１方向の寸法よりも小さい、
［１］～［４］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0013】
［７］本開示は、
前記第１変形部は、前記第１センサ体に対向する第１対向面を含み、
前記第１対向面は、前記第１傾動部の前記第１センサ体に対向する面よりも前記第２センサ体の側に配置され、
前記第２変形部は、前記第２センサ体に対向する第２対向面を含み、
前記第２対向面は、前記第２傾動部の前記第２センサ体に対向する面よりも前記第１センサ体の側に配置されている、
［６］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１変形部は、前記第１センサ体に対向する第１対向面を含み、
前記第１対向面は、前記第１傾動部の前記第１センサ体に対向する面よりも前記第２センサ体の側に配置され、
前記第２変形部は、前記第２センサ体に対向する第２対向面を含み、
前記第２対向面は、前記第２傾動部の前記第２センサ体に対向する面よりも前記第１センサ体の側に配置されている、
［６］に記載の力覚センサであってもよい。
【0014】
［８］本開示は、
前記第１対向面および前記第２対向面はそれぞれ、湾曲状に形成されている、
［７］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１対向面および前記第２対向面はそれぞれ、湾曲状に形成されている、
［７］に記載の力覚センサであってもよい。
【0015】
［９］本開示は、
前記傾動構造体は、前記第１傾動部と対応する前記第２傾動部とを接続する一対の第３変形部を更に含み、
前記第３変形部の前記第２方向の寸法は、前記第１傾動部の前記第２方向の寸法よりも小さく、前記第２傾動部の前記第２方向の寸法よりも小さい、
［６］～［８］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
前記傾動構造体は、前記第１傾動部と対応する前記第２傾動部とを接続する一対の第３変形部を更に含み、
前記第３変形部の前記第２方向の寸法は、前記第１傾動部の前記第２方向の寸法よりも小さく、前記第２傾動部の前記第２方向の寸法よりも小さい、
［６］～［８］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0016】
［１０］本開示は、
前記第３変形部は、他の前記第３変形部に対向する湾曲状の第３対向面を含んでいる、
［９］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第３変形部は、他の前記第３変形部に対向する湾曲状の第３対向面を含んでいる、
［９］に記載の力覚センサであってもよい。
【0017】
［１１］本開示は、
前記第１容量素子は、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの一方に設けられた第１変位電極基板と、前記第１変位電極基板に対向する第１固定電極基板と、を含み、
前記第２容量素子は、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの他方に設けられた第２変位電極基板と、前記第２変位電極基板に対向する第２固定電極基板と、を含む、
［１］～［１０］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容量素子は、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの一方に設けられた第１変位電極基板と、前記第１変位電極基板に対向する第１固定電極基板と、を含み、
前記第２容量素子は、前記第１変位部および前記第２変位部のうちの他方に設けられた第２変位電極基板と、前記第２変位電極基板に対向する第２固定電極基板と、を含む、
［１］～［１０］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0018】
［１２］本開示は、
前記第１固定電極基板および前記第２固定電極基板は、前記第２センサ体に支持されている、
［１１］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１固定電極基板および前記第２固定電極基板は、前記第２センサ体に支持されている、
［１１］に記載の力覚センサであってもよい。
【0019】
［１３］本開示は、
前記第１固定電極基板および前記第２固定電極基板はそれぞれ、台座を介して前記第２センサ体に支持されている、
［１１］または［１２］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１固定電極基板および前記第２固定電極基板はそれぞれ、台座を介して前記第２センサ体に支持されている、
［１１］または［１２］に記載の力覚センサであってもよい。
【0020】
［１４］本開示は、
前記第１センサ体と前記第２センサ体とは、４つの前記起歪体で接続され、
４つの前記起歪体は、第１起歪体と、第２起歪体と、第３起歪体と、第４起歪体と、を含み、
前記第１方向をＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸方向とし、
前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向正側に前記第１起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＸ軸方向負側に前記第２起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向負側に前記第３起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＸ軸方向正側に前記第４起歪体が配置されている、
［１］～［１３］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センサ体と前記第２センサ体とは、４つの前記起歪体で接続され、
４つの前記起歪体は、第１起歪体と、第２起歪体と、第３起歪体と、第４起歪体と、を含み、
前記第１方向をＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸方向とし、
前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向正側に前記第１起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＸ軸方向負側に前記第２起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向負側に前記第３起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＸ軸方向正側に前記第４起歪体が配置されている、
［１］～［１３］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
【0021】
［１５］本開示は、
前記第１変位部および前記第２変位部は、対応する前記傾動構造体に対して、前記第１センサ体の中心側に配置されている、
［１４］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１変位部および前記第２変位部は、対応する前記傾動構造体に対して、前記第１センサ体の中心側に配置されている、
［１４］に記載の力覚センサであってもよい。
【0022】
［１６］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センサ体と、
第１方向において前記第１センサ体と異なる位置に配置された第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２つの起歪体と、
各々の前記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、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体に作用し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、
２つの前記起歪体は、第１起歪体と、第２起歪体と、を含み、
前記第１起歪体は、前記第１センサ体が前記第１方向の力を受けた場合に前記第１方向において一側に変位する第１変位部を含み、
前記第２起歪体は、前記第１センサ体が前記第１方向の力を受けた場合に前記第１方向において他側に変位する第２変位部を含み、
前記検出素子は、前記第１変位部の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第１容量素子と、前記第２変位部の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第２容量素子と、を含み、
前記第１起歪体および前記第２起歪体はそれぞれ、前記第１センサ体と前記第２センサ体との間に配置された傾動構造体と、前記第１センサ体と前記傾動構造体とを接続する第１接続部と、前記第２センサ体と前記傾動構造体とを接続する第２接続部と、を含み、
前記傾動構造体は、前記第１接続部に接続されるとともに前記第１接続部に対して前記第１方向に直交する第２方向の両側に配置された一対の第１傾動部と、前記第２接続部に接続されるとともに前記第２接続部に対して前記第２方向の両側に配置された一対の第２傾動部と、を含み、
前記第１変位部は、前記第１起歪体の前記第１傾動部に接続され、
前記第２変位部は、前記第２起歪体の前記第２傾動部に接続されている、
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センサ体と、
第１方向において前記第１センサ体と異なる位置に配置された第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２つの起歪体と、
各々の前記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、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体に作用し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、
２つの前記起歪体は、第１起歪体と、第２起歪体と、を含み、
前記第１起歪体は、前記第１センサ体が前記第１方向の力を受けた場合に前記第１方向において一側に変位する第１変位部を含み、
前記第２起歪体は、前記第１センサ体が前記第１方向の力を受けた場合に前記第１方向において他側に変位する第２変位部を含み、
前記検出素子は、前記第１変位部の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第１容量素子と、前記第２変位部の前記第１方向の変位により静電容量値の変化を検出する第２容量素子と、を含み、
前記第１起歪体および前記第２起歪体はそれぞれ、前記第１センサ体と前記第２センサ体との間に配置された傾動構造体と、前記第１センサ体と前記傾動構造体とを接続する第１接続部と、前記第２センサ体と前記傾動構造体とを接続する第２接続部と、を含み、
前記傾動構造体は、前記第１接続部に接続されるとともに前記第１接続部に対して前記第１方向に直交する第２方向の両側に配置された一対の第１傾動部と、前記第２接続部に接続されるとともに前記第２接続部に対して前記第２方向の両側に配置された一対の第２傾動部と、を含み、
前記第１変位部は、前記第１起歪体の前記第１傾動部に接続され、
前記第２変位部は、前記第２起歪体の前記第２傾動部に接続されている、
力覚センサであってもよい。
【0023】
［１７］本開示は、
前記第１起歪体は、２つの前記第１変位部を含み、
一方の前記第１変位部は、前記第１起歪体の一方の前記第１傾動部に接続され、他方の前記第１変位部は、前記第１起歪体の他方の前記第１傾動部に接続され、
前記第２起歪体は、２つの前記第２変位部を含み、
一方の前記第１変位部は、前記第２起歪体の一方の前記第２傾動部に接続され、他方の前記第２変位部は、前記第２起歪体の他方の前記第２傾動部に接続されている、
［１６］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１起歪体は、２つの前記第１変位部を含み、
一方の前記第１変位部は、前記第１起歪体の一方の前記第１傾動部に接続され、他方の前記第１変位部は、前記第１起歪体の他方の前記第１傾動部に接続され、
前記第２起歪体は、２つの前記第２変位部を含み、
一方の前記第１変位部は、前記第２起歪体の一方の前記第２傾動部に接続され、他方の前記第２変位部は、前記第２起歪体の他方の前記第２傾動部に接続されている、
［１６］に記載の力覚センサであってもよい。
【0024】
［１８］本開示は、
前記第１方向をＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸方向とし、
前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向正側に前記第１起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向負側に前記第２起歪体が配置されている、
［１６］または［１７］に記載の力覚センサであってもよい。
前記第１方向をＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸方向とし、
前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向正側に前記第１起歪体が配置され、前記第１センサ体の中心に対してＹ軸方向負側に前記第２起歪体が配置されている、
［１６］または［１７］に記載の力覚センサであってもよい。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【発明を実施するための形態】
【0027】
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。
【0028】
本明細書において用いる、幾何学的条件と、物理的特性と、幾何学的条件または物理的特性の程度を特定する用語と、幾何学的条件または物理的特性を示す数値等については、厳密な意味に縛られることなく解釈してもよい。そして、これらの幾何学的条件、物理的特性、用語、および数値などについては、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈してもよい。幾何学的条件を特定する用語の例としては、「長さ」、「角度」、「形状」、「平行」、「直交」および「同一」等が挙げられる。
【0029】
【0030】
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力覚センサ１０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１０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。
【0031】
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１０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。
【0032】
ロボットアーム４の先端に、力覚センサ１０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１０が取り付けられている。力覚センサ１０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（グリッパー等）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。
【0033】
コントローラ５は、力覚センサ１０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。
【0034】
以下、図２～図５を参照して本発明の実施の形態による力覚センサ１０について説明する。図２は、本実施の形態による力覚センサを示す断面図であって、図３のＡ－Ａ線断面に相当する図である。図３は、図２の力覚センサを示す平面断面図である。図４は、図２の起歪体を示す正面図である。図５は、図４の起歪体を示す平面図であり、図６は、図４の起歪体を示す側面図である。図７は、図３に示す力覚センサの起歪体を平面展開した図である。
【0035】
以下の説明では、ＸＹＺ三次元座標系を定義し、Ｚ軸方向（第１方向）を上下方向とし、受力体２０が上側に配置され、固定体２５が下側に配置されるように力覚センサ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、受力体２０と固定体２５のいずれかを上側または下側に配置するかは任意である。
【0036】
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。
【0037】
力覚センサ１０は、図２および図３に示すように、受力体２０と、固定体２５と、起歪体３０Ａ～３０Ｄと、検出素子７０と、検出回路７５と、外装体８０と、を備えている。以下、各構成要素についてより詳細に説明する。
【0038】
受力体２０は、第１センサ体の一例である。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、受力体２０は固定体２５に対して相対移動する。上述した図１の例で言えば、受力体２０はツール３にボルト等で固定されており、ツール３から力またはモーメントを受ける。受力体２０には、起歪体３０Ａ～３０Ｄが接続されている。
【0039】
図３に示すように、本実施の形態では、受力体２０の平面形状は円形である。しかしながら、受力体２０の平面形状は円形に限られることはなく、矩形であってもよく、任意である。受力体２０は、平板状に形成されていてもよい。
【0040】
図２に示すように、固定体２５は、第２センサ体の一例である。固定体２５は、受力体２０を支持している。固定体２５は、Ｚ軸方向において、受力体２０と異なる位置に配置されている。より具体的には、固定体２５は、Ｚ軸方向において受力体２０の負側に配置されている。受力体２０と固定体２５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、固定体２５は、受力体２０に離間している。図１の例で言えば、固定体２５はロボットアーム４の先端にボルト等で固定されており、ロボット本体２に支持される。固定体２５には、起歪体３０Ａ～３０Ｄが接続されている。
【0041】
図３に示すように、本実施の形態では、固定体２５の平面形状は、受力体２０と同様に円形である。しかしながら、固定体２５の平面形状は円形に限られることはなく、矩形であってもよく、任意である。固定体２５は、平板状に形成されていてもよい。なお、受力体２０の平面形状および固定体２５の平面形状のうちの少なくとも一方は、円形であってもよい。この場合、受力体２０の平面形状および固定体２５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。
【0042】
図２および図３に示すように、起歪体３０Ａ～３０Ｄは、受力体２０と固定体２５とを接続している。より具体的には、起歪体３０Ａ～３０Ｄは、受力体２０と固定体２５との間に配置されており、起歪体３０Ａ～３０Ｄは、受力体２０に接続されるとともに固定体２５に接続されている。これらの起歪体３０Ａ～３０Ｄを介して受力体２０は固定体２５に支持されている。
【0043】
本実施の形態においては、受力体２０と固定体２５とは、４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄで接続されていてもよい。４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄは、第１起歪体３０Ａと、第２起歪体３０Ｂと、第３起歪体３０Ｃと、第４起歪体３０Ｄと、を含んでいてもよい。図３に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向正側に第１起歪体３０Ａが配置されていてもよい。同様にＺ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏに対してＸ軸方向負側に第２起歪体３０Ｂが配置されていてもよい。受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向負側に第３起歪体３０Ｃが配置されていてもよい。受力体２０の中心Ｏに対してＸ軸方向正側に第４起歪体３０Ｄが配置されていてもよい。この場合、第１起歪体３０Ａと第３起歪体３０Ｃとの間に、受力体２０の中心Ｏが配置され、第２起歪体３０Ｂと第４起歪体３０Ｄとの間に、受力体２０の中心Ｏが配置されている。なお、受力体２０と固定体２５とを接続する起歪体の個数は、４つに限られることはなく、２つまたは３つでもよく、５つ以上でもよく、任意である。また、受力体２０と固定体２５とは、１つだけの起歪体で接続されていてもよく、この場合、検出素子７０を図４に示すように２つの容量素子で構成すると、後述するように力の２軸成分を検出することができる。検出素子７０が、１つだけの容量素子で構成されて、力の１軸成分を検出するようにしてもよい。
【0044】
図３に示すように、本実施の形態による４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄの傾動構造体３１（後述）は、環状配置されている。すなわち、上述したように、受力体２０および固定体２５がＺ軸方向で見たときに円形形状で形成されており、４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄの傾動構造体３１が、矩形の環状をなすように配置されている。各起歪体３０Ａ～３０Ｄの傾動構造体３１は、Ｚ軸方向で見たときに、第２方向に沿って直線状に形成されている。すなわち、第１起歪体３０Ａの第２方向および第３起歪体３０Ｃの第２方向は、Ｘ軸方向に相当している。第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１および第３起歪体３０Ｃの傾動構造体３１は、Ｘ軸方向に沿って直線状に形成されている。第２起歪体３０Ｂの第２方向および第４起歪体３０Ｄの第２方向は、Ｙ軸方向に相当している。第２起歪体３０Ｂの傾動構造体３１および第４起歪体３０Ｄの傾動構造体３１は、Ｙ軸方向に沿って直線状に形成されている。なお、各起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２方向は、図３に示す例に限られることはなく、任意である。また、各起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２方向は、Ｘ軸方向にもＹ軸方向にも沿っていなくてもよい。例えば、４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄの配置は、環状配置であることに限られることはなく、それぞれを任意の位置で不規則に配置してもよい。
【0045】
次に、本実施の形態による起歪体３０Ａ～３０Ｄについてより具体的に説明する。
【0046】
本実施の形態による起歪体３０Ａ～３０Ｄは、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。ここでは、上述した４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄのうち、Ｘ軸方向を第２方向とする第１起歪体３０Ａを例にとって説明する。第２起歪体３０Ｂ、第３起歪体３０Ｃおよび第４起歪体３０Ｄについては、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。
【0047】
【0048】
傾動構造体３１は、受力体２０と固定体２５との間に配置されている。傾動構造体３１は、Ｚ軸方向と、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向とを含むＸＺ平面に配置されている。Ｙ軸方向で見たときに、傾動構造体３１は、概略的にはＸ軸方向およびＹ軸方向に沿う矩形状に形成されていてもよい。傾動構造体３１は、Ｘ軸方向における中心軸線ＣＬであって、Ｚ軸方向に延びる中心軸線ＣＬに対して左右対称に形成されていてもよい。開口部３４も同様に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿う矩形状に形成されていてもよい。傾動構造体３１の詳細については後述する。
【0049】
第１接続部３２は、受力体２０と傾動構造体３１とを接続している。第１接続部３２は、受力体２０から傾動構造体３１までＺ軸方向に延びている。第１接続部３２は、上述した開口部３４まで延びていてもよい。第１接続部３２は、第２接続部３３の後述する第２接続対向面３３ａに対向する第１接続対向面３２ａを含んでいてもよい。第２接続対向面３３ａは、開口部３４を画定している。
【0050】
本実施の形態による第１接続部３２は、Ｘ軸方向寸法が比較的大きい。そして、第１接続部３２の平面面積は比較的大きい。より具体的には、図４および図５に示すように、第１接続部３２は、受力体２０と当接する第１当接面３２ｂを含んでおり、この第１当接面３２ｂの面積が比較的大きい。第１当接面３２ｂには、受力体２０に第１接続部３２を取り付けるためのボルト（図示せず）が挿入される複数のボルト孔３２ｃが形成されていてもよい。
【0051】
第２接続部３３は、固定体２５と傾動構造体３１とを接続している。第２接続部３３は、固定体２５から傾動構造体３１までＺ軸方向に延びている。第２接続部３３は、上述した開口部３４まで延びていてもよい。第２接続部３３は、第１接続部３２の上述した第１接続対向面３２ａに対向する第２接続対向面３３ａを含んでいてもよい。
【0052】
本実施の形態による第２接続部３３は、Ｘ軸方向寸法が比較的大きい。そして、第２接続部３３の平面面積は比較的大きい。より具体的には、図４に示すように、第２接続部３３は、固定体２５と当接する第２当接面３３ｂを含んでおり、この第２当接面３３ｂの面積が比較的大きい。第２当接面３３ｂには、上述したボルト孔３２ｃと同様に、固定体２５に第２接続部３３を取り付けるためのボルト（図示せず）が挿入される複数のボルト孔（図示せず）が形成されていてもよい。第２接続部３３のＺ軸方向寸法（図１４のＬｚ２参照）は、第１接続部３２のＺ軸方向寸法（図１４のＬｚ１参照）と等しくてもよいが、異なっていてもよい。
【0053】
第１接続部３２および第２接続部３３は、Ｚ軸方向で見たときに互いに重なる位置に配置されている。すなわち、第１接続部３２および第２接続部３３は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。第１接続部３２および第２接続部３３は、Ｘ軸方向において傾動構造体３１の中心に配置されていてもよい。
【0054】
傾動構造体３１は、一対の第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒと、一対の第１変形部３６と、一対の第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒと、一対の第２変形部３８と、一対の第３変形部３９と、を含んでいる。
【0055】
各々の第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒは、第１接続部３２に接続されている。第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒは、第１接続部３２に対してＸ軸方向の両側に配置されている。第１傾動部３５Ｌは、第１接続部３２に対してＸ軸方向負側に配置されている。第１傾動部３５Ｒは、第１接続部３２に対してＸ軸方向正側に配置されている。第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒは、第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒよりも受力体２０の側に配置されており、第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒよりも受力体２０に近い位置に配置されている。第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒは、上述した開口部３４よりも受力体２０の側に配置されている。
【0056】
第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒは、第１起歪体３０Ａが弾性変形する際にＸ軸に対して傾斜するように構成されている。第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒはそれぞれ、受力体２０に対向する第１傾動対向面３５ａを含んでいる。一方の第１傾動部３５Ｌの第１傾動対向面３５ａに、後述する第１変位体５０が取り付けられていてもよい。
【0057】
各々の第１変形部３６は、対応する第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒを第１接続部３２に接続している。第１変形部３６は、第１起歪体３０Ａが弾性変形する際に弾性変形可能に構成されている。第１変形部３６は、上述した開口部３４よりも受力体２０の側に配置されている。
【0058】
第１変形部３６のＺ軸方向寸法ｔ１は、第１傾動部３５Ｌ、３５ＲのＺ軸方向寸法ｔ２よりも小さくてもよい。このことにより、第１変形部３６が弾性変形しやすくなっている。図４では、第１傾動部３５ＲのＺ軸方向寸法がｔ２で示されているが、第１傾動部３５ＬのＺ軸方向寸法は、第１傾動部３５ＲのＺ軸方向寸法ｔ２と等しくてもよい。第１変形部３６の下面は、第１接続部３２の第１接続対向面３２ａと同一面を構成していてもよい。第１変形部３６の下面は、上述した開口部３４を画定している。
【0059】
第１変形部３６は、受力体２０に対向する第１対向面３６ａを含んでいる。本実施の形態による第１対向面３６ａは、平坦状に形成されていてもよい。第１対向面３６ａは、上述した第１傾動対向面３５ａよりも固定体２５の側に配置されている。このことにより、第１接続部３２と各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒとの間に、受力体２０の側に開口するように凹状の第１切欠部４０が形成されている。この第１切欠部４０によって第１変形部３６のＺ軸方向寸法ｔ１が小さくなっている。図４に示すように、Ｙ軸方向で見たときに、第１切欠部４０は矩形状に形成されていてもよい。
【0060】
各々の第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒは、第２接続部３３に接続されている。第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒは、第２接続部３３に対してＸ軸方向の両側に配置されている。第２傾動部３７Ｌは、第２接続部３３に対してＸ軸方向負側に配置されている。第２傾動部３７Ｒは、第２接続部３３に対してＸ軸方向正側に配置されている。第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒは、第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒよりも固定体２５の側に配置されており、第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒよりも固定体２５に近い位置に配置されている。第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒは、上述した開口部３４よりも固定体２５の側に配置されている。
【0061】
第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒは、第１起歪体３０Ａが弾性変形する際にＸ軸に対して傾斜するように構成されている。第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒはそれぞれ、固定体２５に対向する第２傾動対向面３７ａを含んでいる。一方の第２傾動部３７Ｒの第２傾動対向面３７ａに、後述する第２変位体６０が取り付けられている。
【0062】
各々の第２変形部３８は、対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒを第２接続部３３に接続している。第２変形部３８は、第１起歪体３０Ａが弾性変形する際に弾性変形可能に構成されている。第２変形部３８は、上述した開口部３４よりも固定体２５の側に配置されている。
【0063】
第２変形部３８のＺ軸方向寸法ｔ３は、第２傾動部３７Ｌ、３７ＲのＺ軸方向寸法ｔ４よりも小さくてもよい。このことにより、第２変形部３８が弾性変形しやすくなっている。図４では、第２傾動部３７ＬのＺ軸方向寸法がｔ４で示されているが、第２傾動部３７ＲのＺ軸方向寸法は、第２傾動部３７ＬのＺ軸方向寸法ｔ４と等しくてもよい。第２変形部３８の上面は、第２接続部３３の第２接続対向面３３ａと同一面を構成していてもよい。第２変形部３８の上面は、上述した開口部３４を画定している。
【0064】
第２変形部３８は、固定体２５に対向する第２対向面３８ａを含んでいる。本実施の形態による第２対向面３８ａは、平坦状に形成されていてもよい。第２対向面３８ａは、上述した第２傾動対向面３７ａよりも受力体２０の側に配置されている。このことにより、第２接続部３３と各第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒとの間に、固定体２５の側に開口するように凹状の第２切欠部４１が形成されており、この第２切欠部４１によって第２変形部３８のＺ軸方向寸法ｔ３が小さくなっている。図４に示すように、Ｙ軸方向で見たときに、第２切欠部４１は矩形状に形成されていてもよい。
【0065】
各々の第３変形部３９は、対応する第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒと対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒとを接続している。第３変形部３９は、第１起歪体３０Ａが弾性変形する際に弾性変形可能に構成されている。第３変形部３９は、上述した開口部３４に対してＸ軸方向正側およびＸ軸方向負側にそれぞれ配置されている。Ｘ軸方向正側に配置された第３変形部３９は、第１傾動部３５Ｒおよび第２傾動部３７Ｒを接続している。Ｘ軸方向負側に配置された第３変形部３９は、Ｘ軸方向負側に配置された第１傾動部３５Ｌおよび第２傾動部３７Ｌを接続している。
【0066】
第３変形部３９のＸ軸方向寸法ｔ５は、第１傾動部３５Ｌ、３５ＲのＸ軸方向寸法ｔ６よりも小さくてもよく、第２傾動部３７Ｌ、３７ＲのＸ軸方向寸法ｔ７よりも小さくてもよい。このことにより、第３変形部３９が弾性変形しやすくなっている。図４では、第１傾動部３５ＲのＸ軸方向寸法がｔ６で示されているが、第１傾動部３５ＬのＸ軸方向寸法は、第１傾動部３５ＲのＸ軸方向寸法ｔ６と等しくてもよい。第２傾動部３７ＬのＸ軸方向寸法がｔ７で示されているが、第２傾動部３７ＲのＸ軸方向寸法は、第２傾動部３７ＬのＸ軸方向寸法ｔ７と等しくてもよい。Ｘ軸方向負側に配置された第３変形部３９のＸ軸方向負側（図４における左側）の面は、対応する第１傾動部３５ＬのＸ軸方向負側の面と同一面を構成していてもよく、対応する第２傾動部３７ＬのＸ軸方向負側の面と同一面を構成していてもよい。Ｘ軸方向正側に配置された第３変形部３９のＸ軸方向正側（図４における右側）の面は、対応する第１傾動部３５ＲのＸ軸方向正側の面と同一面を構成していてもよく、対応する第２傾動部３７ＲのＸ軸方向正側の面と同一面を構成していてもよい。
【0067】
各々の第３変形部３９は、他の第３変形部３９に対向する平坦状の第３対向面３９ａを含んでいる。本実施の形態による第３対向面３９ａは、Ｙ軸方向とＺ軸方向とを含むＹＺ平面に配置されている。第３対向面３９ａは、上述した開口部３４を画定している。本実施の形態においては、開口部３４は、第１傾動部３５Ｌと第２傾動部３７Ｌとの間の位置まで延びるとともに、第１傾動部３５Ｒと第２傾動部３７Ｒとの間の位置まで延びている。言い換えると、開口部３４は、Ｚ軸方向で見たときに、第１傾動部３５Ｌおよび第２傾動部３７Ｌの一部に重なるとともに、第１傾動部３５Ｒおよび第２傾動部３７Ｒの一部に重なっている。
【0068】
第１起歪体３０Ａは、第１変位体５０と、第２変位体６０と、を含んでいる。第１変位体５０は、第１接続部３２に対してＸ軸方向負側に配置された第１傾動部３５Ｌに接続されている。第２変位体６０は、第２接続部３３に対してＸ軸方向正側に配置された第２傾動部３７Ｒに接続されている。
【0069】
図４に示すように、第１変位体５０は、第１連結部５１と、第１延長部５２と、第１腕部５３と、第１変位部５４と、を含んでいてもよい。第１連結部５１、第１延長部５２、第１腕部５３および第１変位部５４は、一体に連続状に形成されていてもよい。
【0070】
第１連結部５１は、第１傾動部３５Ｌの上述した第１傾動対向面３５ａに取り付けられていてもよい。第１連結部５１は、第１傾動対向面３５ａに対向して当接する第１連結当接面５１ａを含んでいてもよい。第１連結部５１は、図示しないボルト等を用いて第１傾動対向面３５ａに取り付けられていてもよい。しかしながら、第１連結部５１は、第１傾動部３５ＬのＹ軸方向正側の面またはＹ軸方向負側の面に取り付けられていてもよい。図５および図６に示すように、第１連結部５１は、傾動構造体３１からＹ軸方向負側に延びていてもよい。
【0071】
図４および図６に示すように、第１延長部５２は、第１連結部５１の先端から固定体２５に向かう方向に延びていてもよい。より具体的には、第１延長部５２は、第１連結部５１の先端からＺ軸方向負側であって、下方に延びていてもよい。第１連結部５１の先端は、第１連結部５１のＹ軸方向負側の端部である。第１延長部５２は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されている。
【0072】
図４および図５に示すように、第１腕部５３は、Ｘ軸方向のうち対応する第１傾動部３５Ｌから他の第１傾動部３５Ｒに向かう方向に延びている。より具体的には、第１腕部５３は、第１連結部５１および第１延長部５２を介して第１傾動対向面３５ａに取り付けられている。第１腕部５３は、第１延長部５２の下端からＸ軸方向正側に延びている。第１腕部５３は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されている。
【0073】
第１変位部５４は、第１連結部５１、第１延長部５２および第１腕部５３を介して第１傾動部３５Ｌに接続されている。本実施の形態による第１変位部５４は、対応する第１傾動部３５Ｌに対して他の第１傾動部３５Ｒの側に配置されており、第１傾動部３５Ｌに対してＸ軸方向正側に配置されている。第１変位部５４は、第１腕部５３の先端に配置されていてもよい。第１腕部５３の先端は、第１腕部５３のＸ軸方向正側の端部である。しかしながら、本実施の形態による第１起歪体３０Ａの第１変位部５４は、第１起歪体３０Ａの後述する第２変位部６４に対してＸ軸方向負側に配置されている。図４に示すように、第１変位部５４は、傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されていてもよい。第１変位部５４に、後述する第２変位電極基板Ｅｄ２が設けられている。
【0074】
図４に示すように、第２変位体６０は、第２連結部６１と、第２延長部６２と、第２腕部６３と、第２変位部６４と、を含んでいてもよい。第２連結部６１、第２延長部６２、第２腕部６３および第２変位部６４は、一体に連続状に形成されていてもよい。
【0075】
第２連結部６１は、第２傾動部３７Ｒの上述した第２傾動対向面３７ａに取り付けられていてもよい。第２連結部６１は、第２傾動対向面３７ａに対向して当接する第２連結当接面６１ａを含んでいてもよい。第２連結部６１は、図示しないボルト等を用いて第２傾動対向面３７ａに取り付けられていてもよい。しかしながら、第２連結部６１は、第２傾動部３７ＲのＹ軸方向正側の面またはＹ軸方向負側の面に取り付けられていてもよい。図５および図６に示すように、第２連結部６１は、傾動構造体３１からＹ軸方向負側に延びていてもよい。
【0076】
図４に示すように、第２延長部６２は、第２連結部６１の先端から受力体２０に向かう方向に延びていてもよい。より具体的には、第２延長部６２は、第２連結部６１の先端からＺ軸方向正側であって、上方に延びていてもよい。第２連結部６１の先端は、第２連結部６１のＹ軸方向負側の端部である。第２延長部６２は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されている。
【0077】
図４および図５に示すように、第２腕部６３は、Ｘ軸方向のうち対応する第２傾動部３７Ｒから他の第２傾動部３７Ｌに向かう方向に延びている。より具体的には、第２腕部６３は、第２連結部６１および第２延長部６２を介して第２傾動対向面３７ａに取り付けられている。第２腕部６３は、第２延長部６２の上端からＸ軸方向負側に延びている。第２腕部６３は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されている。
【0078】
第２変位部６４は、第２連結部６１、第２延長部６２および第２腕部６３を介して第２傾動部３７Ｒに接続されている。本実施の形態による第２変位部６４は、対応する第２傾動部３７Ｒに対して他の第２傾動部３７Ｌの側に配置されており、第２傾動部３７Ｒに対してＸ軸方向負側に配置されている。第２変位部６４は、第２腕部６３の先端に配置されていてもよい。第２腕部６３の先端は、第２腕部６３のＸ軸方向負側の端部である。しかしながら、本実施の形態による第１起歪体３０Ａの第２変位部６４は、第１起歪体３０Ａの第１変位部５４に対してＸ軸方向正側に配置されている。図４に示すように、第２変位部６４は、傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されていてもよい。第２変位部６４に、後述する第１変位電極基板Ｅｄ１が設けられている。
【0079】
図３に示すように、第１起歪体３０Ａの第１変位部５４および第２変位部６４は、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１に対して、受力体２０の中心側に配置されている。より具体的には、第１変位部５４および第２変位部６４は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されており、傾動構造体３１の一側に配置されている。上述したように、第１起歪体３０Ａの第１変位部５４は、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）に対してＸ軸方向負側に配置され、第１起歪体３０Ａの第２変位部６４は、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。第１起歪体３０Ａの第１変位部５４および第２変位部６４は、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合に、Ｚ軸方向において互いに反対側に変位するように構成されている。第１変位部５４および第２変位部６４の変位状態の詳細については、後述する。
【0080】
図３に示すように、第２起歪体３０Ｂの第１変位部５４および第２変位部６４は、第２起歪体３０Ｂの傾動構造体３１に対して、受力体２０の中心側に配置されている。より具体的には、第１変位部５４および第２変位部６４は、傾動構造体３１に対してＸ軸方向正側に配置されており、傾動構造体３１の一側に配置されている。第２起歪体３０Ｂの第１変位部５４は、第２起歪体３０Ｂの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）に対してＹ軸方向正側に配置され、第２起歪体３０Ｂの第２変位部６４は、中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向負側に配置されている。第２起歪体３０Ｂの第１変位部５４および第２変位部６４は、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合に、Ｚ軸方向において互いに反対側に変位するように構成されている。
【0081】
図３に示すように、第３起歪体３０Ｃの第１変位部５４および第２変位部６４は、第３起歪体３０Ｃの傾動構造体３１に対して、受力体２０の中心側に配置されている。より具体的には、第１変位部５４および第２変位部６４は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向正側に配置されており、傾動構造体３１の一側に配置されている。第３起歪体３０Ｃの第１変位部５４は、第３起歪体３０Ｃの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）に対してＸ軸方向正側に配置され、第３起歪体３０Ｃの第２変位部６４は、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されている。第３起歪体３０Ｃの第１変位部５４および第２変位部６４は、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合に、Ｚ軸方向において互いに反対側に変位するように構成されている。
【0082】
図３に示すように、第４起歪体３０Ｄの第１変位部５４および第２変位部６４は、第４起歪体３０Ｄの傾動構造体３１に対して、受力体２０の中心側に配置されている。より具体的には、第１変位部５４および第２変位部６４は、傾動構造体３１に対してＸ軸方向負側に配置されており、傾動構造体３１の一側に配置されている。第４起歪体３０Ｄの第１変位部５４は、第４起歪体３０Ｄの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）に対してＹ軸方向負側に配置され、第４起歪体３０Ｄの第２変位部６４は、中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向正側に配置されている。第４起歪体３０Ｄの第１変位部５４および第２変位部６４は、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合に、Ｚ軸方向において互いに反対側に変位するように構成されている。
【0083】
検出素子７０は、上述した第１起歪体３０Ａ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７０は、静電容量を検出する素子として構成されている。
【0084】
図４に示すように、検出素子７０は、第１容量素子Ｃ１と、第２容量素子Ｃ２と、を含んでいる。第１容量素子Ｃ１は、上述した第１変位部５４および第２変位部６４のうちの一方のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第２容量素子Ｃ２は、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの他方のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２は、図４に示す第１起歪体３０Ａ用の容量素子である。第１容量素子Ｃ１の変位の検出対象となる変位部と、第２容量素子Ｃ２の変位の検出対象となる変位部は、第１変位部５４および第２変位部６４のうち互いに異なる変位部であればよい。本実施の形態においては、第１容量素子Ｃ１は、第１起歪体３０Ａの第２変位部６４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出し、第２容量素子Ｃ２は、第１起歪体３０Ａの第１変位部５４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。しかしながら、第１容量素子Ｃ１が、第１変位部５４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出し、第２容量素子Ｃ２が、第２変位部６４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出してもよい。
【0085】
図４に示す例においては、第１容量素子Ｃ１は、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの一方に設けられた第１変位電極基板Ｅｄ１と、第１変位電極基板Ｅｄ１に対向する第１固定電極基板Ｅｆ１と、を含んでいる。第２容量素子Ｃ２は、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの他方に設けられた第２変位電極基板Ｅｄ２と、第２変位電極基板Ｅｄ２に対向する第２固定電極基板Ｅｆ２と、を含んでいる。本実施の形態においては、第１固定電極基板Ｅｆ１および第２固定電極基板Ｅｆ２は、固定体２５に支持されている。
【0086】
第１固定電極基板Ｅｆ１は、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。第２固定電極基板Ｅｆ２は、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されている。第１固定電極基板Ｅｆ１は、第２台座２７を介して固定体２５に支持されていてもよく、第２固定電極基板Ｅｆ２は、第１台座２６を介して固定体２５に支持されていてもよい。各台座２６、２７は、固定体２５における受力体２０の側の面に固定されていてもよい。この場合、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、台座２６、２７の上面に、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と台座２６、２７との間に介在された絶縁体ＩＢｆ（図６参照）と、を含んでいる。固定電極Ｅｆは、絶縁体ＩＢｆを介して台座２６、２７に固定されている。第１台座２６と第２台座２７は、別体に形成されていてもよいが、一体に連続状に形成されていてもよい。第１台座２６および第２台座２７は、固定体２５にボルト等で固定されていてもよく、固定体２５と一体に連続状に形成されていてもよい。
【0087】
第１変位電極基板Ｅｄ１は、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。第２変位電極基板Ｅｄ２は、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されている。本実施の形態においては、第１起歪体３０Ａの第１変位電極基板Ｅｄ１は第２変位部６４に設けられており、第２変位電極基板Ｅｄ２は第１変位部５４に設けられている。本実施の形態においては、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、対応する変位部６４、５４における固定体２５の側の面に設けられている。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、対応する変位部６４、５４における固定体２５の側の面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と変位部６４、５４との間に介在された絶縁体ＩＢｄ（図６参照）と、を含んでいる。変位電極Ｅｄは、絶縁体ＩＢｄを介して変位部６４、５４に固定されている。
【0088】
第１固定電極基板Ｅｆ１は、第１変位電極基板Ｅｄ１に対向しており、第１変位電極基板Ｅｄ１の下方に配置されている。第１固定電極基板Ｅｆ１は、第１変位電極基板Ｅｄ１とともに、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。第２固定電極基板Ｅｆ２は、第２変位電極基板Ｅｄ２に対向しており、第２変位電極基板Ｅｄ２の下方に配置されている。第２固定電極基板Ｅｆ２は、第２変位電極基板Ｅｄ２とともに、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されている。受力体２０が力またはモーメントの作用を受けていない状態では、第１変位電極基板Ｅｄ１のＺ軸方向位置と第２変位電極基板Ｅｄ２のＺ軸方向位置は等しくてもよい。この場合、第１変位電極基板Ｅｄ１と第１固定電極基板Ｅｆ１との電極間距離と、第２変位電極基板Ｅｄ２と第２固定電極基板Ｅｆ２との電極間距離は、等しくてもよい。
【0089】
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、図３、図５、図６に示すように、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。図３、図５、図６に示すように、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されている。
【0090】
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。
【0091】
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よりも大きく形成されていてもよい。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、第１容量素子Ｃ１を構成する変位電極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。このようにして、第１変位電極基板Ｅｄ１が変位した場合であっても、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。傾動構造体３１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との距離の変化に起因すると考える。なお、後述する図８等では、図面を明瞭にするために、傾動構造体３１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。
【0092】
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。
【0093】
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の平面形状が絶縁体ＩＢｆの平面形状より小さくてもよい。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。
【0094】
絶縁体ＩＢｆは、ガラスエポキシ樹脂また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る。ＦＰＣ基板は、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に相当する部分が台座２６、２７に固定されていてもよい。ＦＰＣ基板は、固定電極Ｅｆを検出回路７５に接続する配線を含んでいてもよい。
【0095】
絶縁体ＩＢｆと同様に、絶縁体ＩＢｄは、ガラスエポキシ樹脂また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（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基板のうち変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２に相当する部分が変位部５４、６４に固定されていてもよい。ＦＰＣ基板は、変位電極Ｅｄを検出回路７５に接続する配線を含んでいてもよい。
【0096】
第１固定電極基板Ｅｆ１と第２固定電極基板Ｅｆ２とは、図４に示すように、別体に形成されて互いに離間していてもよい。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。この場合、第１固定電極基板Ｅｆ１の絶縁体ＩＢｆと第２固定電極基板Ｅｆ２の絶縁体ＩＢｆを一体化するとともに、第１固定電極基板Ｅｆ１の固定電極Ｅｆと第２固定電極基板Ｅｆ２の固定電極Ｅｆを一体化してもよい。また、２つの台座２６、２７も一体化されて、１つの共通の台座で構成されていてもよい。また、第１固定電極基板Ｅｆ１と第２固定電極基板Ｅｆ２が別体に形成されている場合であっても、２つの台座２６、２７は一体化されていてもよい。
【0097】
上述した第１起歪体３０Ａとこれに対応する検出素子７０の構成は、第２起歪体３０Ｂ、第３起歪体３０Ｃおよび第４起歪体３０Ｄにも同様に適用できる。
【0098】
すなわち、図３に示すように、検出素子７０は、第３容量素子Ｃ３と、第４容量素子Ｃ４と、を更に含んでいる。第３容量素子Ｃ３は、第２起歪体３０Ｂの第１変位部５４および第２変位部６４のうちの一方のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第４容量素子Ｃ４は、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの他方のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４は、第２起歪体３０Ｂ用の容量素子である。本実施の形態においては、第３容量素子Ｃ３は、第２起歪体３０Ｂの第１変位部５４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出し、第４容量素子Ｃ４は、第２起歪体３０Ｂの第２変位部６４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。
【0099】
第３容量素子Ｃ３は、固定体２５に設けられた第３固定電極基板Ｅｆ３と、第３固定電極基板Ｅｆ３に対向する第３変位電極基板Ｅｄ３と、を含んでいる。第４容量素子Ｃ４は、固定体２５に設けられた第４固定電極基板Ｅｆ４と、第４固定電極基板Ｅｆ４に対向する第４変位電極基板Ｅｄ４と、を含んでいる。
【0100】
第３変位電極基板Ｅｄ３および第３固定電極基板Ｅｆ３は、第２起歪体３０Ｂの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）に対してＹ軸方向正側に配置されている。上述したように、第２起歪体３０Ｂの第１変位部５４は、中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向正側に配置されており、第３変位電極基板Ｅｄ３は、第１変位部５４に支持されている。第３固定電極基板Ｅｆ３は、第１台座２６（図４参照）を介して固定体２５に支持されている。第４変位電極基板Ｅｄ４および第４固定電極基板Ｅｆ４は、中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向負側に配置されている。上述したように、第２起歪体３０Ｂの第２変位部６４は、中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向負側に配置されており、第４変位電極基板Ｅｄ４は、第２変位部６４に支持されている。第４固定電極基板Ｅｆ４は、第２台座２７（図４参照）を介して固定体２５に支持されている。
【0101】
第３容量素子Ｃ３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。図３に示すように、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４は、傾動構造体３１に対してＸ軸方向正側に配置されている。固定電極基板Ｅｆ３、Ｅｆ４は、上述した固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と同様の構成を有している。変位電極基板Ｅｄ３、Ｅｄ４は、上述した変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と同様の構成を有している。
【0102】
また、図３に示すように、検出素子７０は、第５容量素子Ｃ５と、第６容量素子Ｃ６と、を更に含んでいる。第５容量素子Ｃ５は、第３起歪体３０Ｃの第１変位部５４および第２変位部６４のうちの一方のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第６容量素子Ｃ６は、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの他方のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６は、第３起歪体３０Ｃ用の容量素子である。本実施の形態においては、第５容量素子Ｃ５は、第３起歪体３０Ｃの第２変位部６４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出し、第６容量素子Ｃ６は、第３起歪体３０Ｃの第１変位部５４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。
【0103】
第５容量素子Ｃ５は、固定体２５に設けられた第５固定電極基板Ｅｆ５と、第５固定電極基板Ｅｆ５に対向する第５変位電極基板Ｅｄ５と、を含んでいる。第６容量素子Ｃ６は、固定体２５に設けられた第６固定電極基板Ｅｆ６と、第６固定電極基板Ｅｆ６に対向する第６変位電極基板Ｅｄ６と、を含んでいる。
【0104】
第５変位電極基板Ｅｄ５および第５固定電極基板Ｅｆ５は、第３起歪体３０Ｃの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）に対してＸ軸方向負側に配置されている。上述したように、第３起歪体３０Ｃの第２変位部６４は、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されており、第５変位電極基板Ｅｄ５は、第２変位部６４に支持されている。第５固定電極基板Ｅｆ５は、第２台座２７（図４参照）を介して固定体２５に支持されている。第６変位電極基板Ｅｄ６および第６固定電極基板Ｅｆ６は、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。上述したように、第３起歪体３０Ｃの第１変位部５４は、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されており、第６変位電極基板Ｅｄ６は、第１変位部５４に支持されている。第６固定電極基板Ｅｆ６は、第１台座２６（図４参照）を介して固定体２５に支持されている。
【0105】
第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。図３に示すように、第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向正側に配置されている。固定電極基板Ｅｆ５、Ｅｆ６は、上述した固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と同様の構成を有している。変位電極基板Ｅｄ５、Ｅｄ６は、上述した変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と同様の構成を有している。
【0106】
また、図３に示すように、検出素子７０は、第７容量素子Ｃ７と、第８容量素子Ｃ８と、を含んでいる。第７容量素子Ｃ７は、第４起歪体３０Ｄの第１変位部５４および第２変位部６４のうちの一方のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第８容量素子Ｃ８は、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの他方のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８は、第４起歪体３０Ｄ用の容量素子である。本実施の形態においては、第７容量素子Ｃ７は、第４起歪体３０Ｄの第１変位部５４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出し、第８容量素子Ｃ８は、第４起歪体３０Ｄの第２変位部６４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。
【0107】
第７容量素子Ｃ７は、固定体２５に設けられた第７固定電極基板Ｅｆ７と、第７固定電極基板Ｅｆ７に対向する第７変位電極基板Ｅｄ７と、を含んでいる。第８容量素子Ｃ８は、固定体２５に設けられた第８固定電極基板Ｅｆ８と、第８固定電極基板Ｅｆ８に対向する第８変位電極基板Ｅｄ８と、を含んでいる。
【0108】
第７変位電極基板Ｅｄ７および第７固定電極基板Ｅｆ７は、第４起歪体３０Ｄの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）に対してＹ軸方向負側に配置されている。上述したように、第４起歪体３０Ｄの第１変位部５４は、中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向負側に配置されており、第７変位電極基板Ｅｄ７は、第１変位部５４に支持されている。第７固定電極基板Ｅｆ７は、第１台座２６（図４参照）を介して固定体２５に支持されている。第８変位電極基板Ｅｄ８および第８固定電極基板Ｅｆ８は、中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向正側に配置されている。上述したように、第４起歪体３０Ｄの第２変位部６４は、中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向正側に配置されており、第８変位電極基板Ｅｄ８は、第２変位部６４に支持されている。第８固定電極基板Ｅｆ８は、第２台座２７（図４参照）を介して固定体２５に支持されている。
【0109】
第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。図３に示すように、第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８は、傾動構造体３１に対してＸ軸方向負側に配置されている。固定電極基板Ｅｆ７、Ｅｆ８は、上述した固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と同様の構成を有している。変位電極基板Ｅｄ７、Ｅｄ８は、上述した変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と同様の構成を有している。
【0110】
図２に示すように、検出回路７５は、検出素子７０の検出結果に基づいて、起歪体３０Ａ～３０Ｄに作用し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７５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７５は、上述した検出素子７０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を有してもよい。検出回路７５は、電気信号を出力する端子を含んでいてもよく、この端子から図示しない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。
【0111】
図２および図３に示すように、外装体８０は、Ｚ軸方向で見たときに、４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄを外側から覆うように構成されている。外装体８０は、力覚センサ１０を構成する筒状の筐体である。起歪体３０Ａ～３０Ｄは、外装体８０に収容されている。本実施の形態では外装体８０の平面断面形状（ＸＹ平面に沿う断面における形状）は円形枠形状になっている。受力体２０と外装体８０との間の隙間に、緩衝部材８１が介在されていてもよい。緩衝部材８１は、例えば、ゴムまたはスポンジなどの弾性変形可能な柔軟な材料で形成されていてもよい。
【0112】
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１０に力またはモーメントが作用して、その力またはモーメントを検出する方法について図８～図１０Ｂを参照して説明する。図８は、図４の起歪体がＸ軸方向正側の力Ｆｘを受けた場合の第１起歪体３０Ａの変形状態を模式的に示す正面図であり、図９は、図４の起歪体がＹ軸方向正側の力Ｆｙを受けた場合の第１起歪体３０Ａの変形状態を模式的に示す正面図である。図１０Ａは、図４の第１起歪体３０ＡがＺ軸方向正側の力Ｆｚを受けた場合の第１起歪体３０Ａの変形状態を模式的に示す正面図である。図１０Ｂは、図４の第１起歪体３０ＡがＺ軸方向負側の力を受けた場合の第１起歪体３０Ａの変形状態を模式的に示す正面図である。
【0113】
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３０Ａ～第４起歪体３０Ｄに伝わる。より具体的には、その力またはモーメントが傾動構造体３１に伝わり、傾動構造体３１に弾性変形が生じる。このことにより、傾動構造体３１の第１変位部５４および第２変位部６４に変位が生じる。このため、検出素子７０の各固定電極基板Ｅｆ１～Ｅｆ８と対応する変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８との間の距離が変化し、各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値が変化する。この静電容量値の変化が、起歪体３０Ａ～３０Ｄに生じた変位として検出素子７０で検出される。この場合、各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化が異なり得る。このため、検出回路７５は、検出素子７０で検出された各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化に基づいて、受力体２０に作用し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。
【0114】
ここでは、まず、第１起歪体３０Ａを例にとって、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚが作用した場合の第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説明する。
【0115】
（＋Ｆｘが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＸ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合には、図８に示すように、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１が弾性変形する。より具体的には、傾動構造体３１の第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒおよび第１変形部３６がＸ軸方向正側に変位し、主として、傾動構造体３１の一対の第３変形部３９が弾性変形する。このことにより、各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒの第１傾動対向面３５ａと、対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒの第２傾動対向面３７ａが傾斜する。
第１起歪体３０ＡにＸ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合には、図８に示すように、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１が弾性変形する。より具体的には、傾動構造体３１の第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒおよび第１変形部３６がＸ軸方向正側に変位し、主として、傾動構造体３１の一対の第３変形部３９が弾性変形する。このことにより、各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒの第１傾動対向面３５ａと、対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒの第２傾動対向面３７ａが傾斜する。
【0116】
この場合、Ｘ軸方向負側に配置されている第１傾動部３５Ｌの第１傾動対向面３５ａとＸ軸方向負側に配置されている第２傾動部３７Ｌの第２傾動対向面３７ａが連動する。第１傾動部３５Ｌの第１傾動対向面３５ａおよび第２傾動部３７Ｌの第２傾動対向面３７ａは、Ｙ軸方向正側に向かって見たとき（図８の紙面に向かって見たときに）に時計回りに回動し、同じ方向に傾斜する。第１傾動部３５Ｌに接続された第１変位体５０は、第１傾動対向面３５ａと同様に傾斜し、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに時計回りに回動する。このことにより、第１変位部５４はＺ軸方向負側に変位する。このため、第２変位電極基板Ｅｄ２は第２固定電極基板Ｅｆ２に近づき、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（Ｚ軸方向の距離）が減少する。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。
【0117】
一方、Ｘ軸方向正側に配置されている第１傾動部３５Ｒの第１傾動対向面３５ａとＸ軸方向正側に配置されている第２傾動部３７Ｒの第２傾動対向面３７ａが連動する。第１傾動部３５Ｒの第１傾動対向面３５ａおよび第２傾動部３７Ｒの第２傾動対向面３７ａは、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに時計回りに回動し、同じ方向に傾斜する。第２傾動部３７Ｒに接続された第２変位体６０は、第２傾動対向面３７ａと同様に傾斜し、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに時計回りに回動する。このことにより、第２変位部６４はＺ軸方向正側に変位する。このため、第１変位電極基板Ｅｄ１は第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかり、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する。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。
【0118】
（－Ｆｘが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＸ軸方向負側に力Ｆｘが作用した場合には、図示しないが、図８に示す場合と逆の現象が生じる。すなわち、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。
第１起歪体３０ＡにＸ軸方向負側に力Ｆｘが作用した場合には、図示しないが、図８に示す場合と逆の現象が生じる。すなわち、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。
【0119】
（＋Ｆｙが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合には、図９に示すように、第１起歪体３０ＡはＸ軸周りに、すなわちＸ軸方向正側に向かって反時計回りに回動するように弾性変形する。このことにより、第１起歪体３０Ａの第１接続部３２がＹ軸方向正側に倒れるように、第１起歪体３０Ａが全体的にＺ軸方向に対して傾斜するように弾性変形する。このため、第１起歪体３０Ａは、厚み方向に撓むように弾性変形する。
第１起歪体３０ＡにＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合には、図９に示すように、第１起歪体３０ＡはＸ軸周りに、すなわちＸ軸方向正側に向かって反時計回りに回動するように弾性変形する。このことにより、第１起歪体３０Ａの第１接続部３２がＹ軸方向正側に倒れるように、第１起歪体３０Ａが全体的にＺ軸方向に対して傾斜するように弾性変形する。このため、第１起歪体３０Ａは、厚み方向に撓むように弾性変形する。
【0120】
この場合、各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒの第１傾動対向面３５ａが、Ｘ軸方向正側に向かって見たときに反時計回りに回動し、傾斜する。第１傾動部３５Ｌに接続された第１変位体５０は、第１傾動対向面３５ａと同様に傾斜し、Ｘ軸方向正側に向かって見たときに反時計回りに回動する。このことにより、第１変位部５４はＺ軸方向正側に変位する。このため、第２変位電極基板Ｅｄ２は第２固定電極基板Ｅｆ２から遠ざかり、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する。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。
【0121】
同様に、各第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒの第２傾動対向面３７ａが、Ｘ軸方向正側に向かって見たときに反時計回りに回動し、傾斜する。図示しないが、第２傾動部３７Ｒに接続された第２変位体６０は、第２傾動対向面３７ａと同様に傾斜し、Ｘ軸方向正側に向かって見たときに反時計回りに回動する。このことにより、第２変位部６４はＺ軸方向正側に変位する。このため、第１変位電極基板Ｅｄ１は第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかり、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する。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。
【0122】
（－Ｆｙが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＹ軸方向負側に力Ｆｙが作用した場合には、図示しないが、図９に示す場合と逆の現象が生じる。すなわち、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。
第１起歪体３０ＡにＹ軸方向負側に力Ｆｙが作用した場合には、図示しないが、図９に示す場合と逆の現象が生じる。すなわち、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。
【0123】
（＋Ｆｚが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合には、図１０Ａに示すように、傾動構造体３１が弾性変形する。より具体的には、第１接続部３２がＺ軸方向正側に変位し、主として、傾動構造体３１の一対の第１変形部３６、一対の第２変形部３８および一対の第３変形部３９が弾性変形する。このことにより、各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒの第１傾動対向面３５ａと、対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒの第２傾動対向面３７ａが傾斜する。
第１起歪体３０ＡにＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合には、図１０Ａに示すように、傾動構造体３１が弾性変形する。より具体的には、第１接続部３２がＺ軸方向正側に変位し、主として、傾動構造体３１の一対の第１変形部３６、一対の第２変形部３８および一対の第３変形部３９が弾性変形する。このことにより、各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒの第１傾動対向面３５ａと、対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒの第２傾動対向面３７ａが傾斜する。
【0124】
この場合、第１傾動部３５Ｌの第１傾動対向面３５ａと第２傾動部３７Ｌの第２傾動対向面３７ａが連動して、互いに異なる方向に傾斜する。第１傾動部３５Ｌに接続された第１変位体５０は、第１傾動対向面３５ａと同様に傾斜し、第１変位部５４がＺ軸方向正側に変位する。このことにより、第２変位電極基板Ｅｄ２は第２固定電極基板Ｅｆ２から遠ざかり、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する。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。
【0125】
より具体的には、第１変位体５０は、第１傾動対向面３５ａと同様に傾斜した場合、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに反時計回りに回動する。第１変位体５０の反時計回りの回動は、第１変位部５４をＺ軸方向に変位させる１つの変位成分である。また、Ｚ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合、第１傾動対向面３５ａがＺ軸方向正側に変位する。第１傾動対向面３５ａのＺ軸方向正側への変位は、第１変位部５４をＺ軸方向に変位させるもう１つの変位成分である。これら２つの変位成分はいずれも第１変位部５４のＺ軸方向正側の変位に寄与するため、第１変位部５４はＺ軸方向正側に変位する。そして、第１変位部５４のＺ軸方向正側への変位量（絶対値）は、後述する第２変位部６４のＺ軸方向負側への変位量（絶対値）よりも大きくなる。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の減少量は、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の増大量よりも大きくなる。
【0126】
一方、第１傾動部３５Ｒの第１傾動対向面３５ａと第２傾動部３７Ｒの第２傾動対向面３７ａが連動して、互いに異なる方向に傾斜する。第２傾動部３７Ｒに接続された第２変位体６０は、第２傾動対向面３７ａと同様に傾斜し、第２変位部６４がＺ軸方向負側に変位する。このことにより、第１変位電極基板Ｅｄ１は第１固定電極基板Ｅｆ１に近づき、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する。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。
【0127】
より具体的には、第２変位体６０は、第２傾動対向面３７ａと同様に傾斜した場合、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに反時計回りに回動する。第２変位体６０の反時計回りの回動は、第２変位部６４をＺ軸方向に変位させる１つの変位成分である。また、Ｚ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合、第２傾動対向面３７ａがＺ軸方向正側に変位する。第２傾動対向面３７ａのＺ軸方向正側への変位は、第２変位部６４をＺ軸方向に変位させるもう１つの変位成分である。第２変位体６０の反時計回りの回動による変位成分は、第２変位部６４のＺ軸方向負側の変位に寄与するが、第２傾動対向面３７ａのＺ軸方向正側への変位は、第２変位部６４のＺ軸方向正側の変位に寄与する。しかしながら、第２変位体６０の反時計回りの回動による変位成分の変位量（絶対値）は、第２傾動対向面３７ａのＺ軸方向正側への変位による変位成分の変位量（絶対値）よりも大きい。このため、第２変位部６４はＺ軸方向負側に変位する。そして、第２変位部６４のＺ軸方向負側への変位量（絶対値）は、上述した第１変位部５４のＺ軸方向正側への変位量（絶対値）よりも小さくなる。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の増大量は、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の減少量よりも小さくなる。
【0128】
ここで、本実施の形態による第２変位体６０は、Ｚ軸方向正側への力Ｆｚが作用した場合に、第２変位部６４がＺ軸方向負側に変位するように構成されている。すなわち、第２変位体６０の反時計回りの回動による変位成分の変位量が、第２傾動対向面３７ａのＺ軸方向正側への変位による変位成分の変位量よりも大きくなるように、第２変位体６０のＸ軸方向寸法Ｌｘ２（図５参照）が設定されていてもよい。第１変位体５０は、第２変位体６０との対称性を有するように構成されていてもよい。すなわち、第１変位体５０のＸ軸方向寸法Ｌｘ１（図５参照）が、第２変位体６０のＸ軸方向寸法Ｌｘ２と等しくてもよい。
【0129】
（－Ｆｚが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＺ軸方向負側に力Ｆｚが作用した場合には、図１０Ｂに示すように、傾動構造体３１が弾性変形する。より具体的には、第１接続部３２がＺ軸方向負側に変位し、主として、傾動構造体３１の一対の第１変形部３６、一対の第２変形部３８および一対の第３変形部３９が弾性変形する。このことにより、各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒの第１傾動対向面３５ａと、対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒの第２傾動対向面３７ａが傾斜する。
第１起歪体３０ＡにＺ軸方向負側に力Ｆｚが作用した場合には、図１０Ｂに示すように、傾動構造体３１が弾性変形する。より具体的には、第１接続部３２がＺ軸方向負側に変位し、主として、傾動構造体３１の一対の第１変形部３６、一対の第２変形部３８および一対の第３変形部３９が弾性変形する。このことにより、各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒの第１傾動対向面３５ａと、対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒの第２傾動対向面３７ａが傾斜する。
【0130】
この場合、第１傾動部３５Ｌの第１傾動対向面３５ａと第２傾動部３７Ｌの第２傾動対向面３７ａが連動して、互いに異なる方向に傾斜する。第１傾動部３５Ｌに接続された第１変位体５０は、第１傾動対向面３５ａと同様に傾斜し、第１変位部５４がＺ軸方向負側に変位する。このことにより、第２変位電極基板Ｅｄ２は第２固定電極基板Ｅｆ２に近づき、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する。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。
【0131】
より具体的には、第１変位体５０が、第１傾動対向面３５ａと同様に傾斜した場合、第１変位体５０は、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに時計回りに回動する。第１変位体５０の時計回りの回動は、第１変位部５４をＺ軸方向に変位させる１つの変位成分である。また、Ｚ軸方向負側に力Ｆｚが作用した場合、第１傾動対向面３５ａがＺ軸方向負側に変位する。第１傾動対向面３５ａのＺ軸方向負側への変位は、第１変位部５４をＺ軸方向に変位させるもう１つの変位成分である。これら２つの変位成分はいずれも第１変位部５４のＺ軸方向負側の変位に寄与するため、第１変位部５４はＺ軸方向負側に変位する。そして、第１変位部５４のＺ軸方向負側への変位量（絶対値）は、後述する第２変位部６４のＺ軸方向正側への変位量（絶対値）よりも大きくなる。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の増大量は、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の減少量よりも大きくなる。
【0132】
一方、第１傾動部３５Ｒの第１傾動対向面３５ａと第２傾動部３７Ｒの第２傾動対向面３７ａが連動して、互いに異なる方向に傾斜する。第２傾動部３７Ｒに接続された第２変位体６０は、第２傾動対向面３７ａと同様に傾斜し、第２変位部６４がＺ軸方向正側に変位する。このことにより、第１変位電極基板Ｅｄ１は第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかり、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する。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。
【0133】
より具体的には、第２変位体６０が第２傾動対向面３７ａと同様に傾斜した場合、第２変位体６０は、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに時計回りに回動する。第２変位体６０の時計回りの回動は、第２変位部６４をＺ軸方向に変位させる１つの変位成分である。また、Ｚ軸方向負側に力Ｆｚが作用した場合、第２傾動対向面３７ａがＺ軸方向負側に変位する。第２傾動対向面３７ａのＺ軸方向負側への変位は、第２変位部６４をＺ軸方向に変位させるもう１つの変位成分である。第２変位体６０の時計回りの回動による変位成分は、第２変位部６４のＺ軸方向正側の変位に寄与するが、第２傾動対向面３７ａのＺ軸方向負側への変位は、第２変位部６４のＺ軸方向負側の変位に寄与する。しかしながら、第２変位体６０の時計回りの回動による変位成分の変位量（絶対値）は、第２傾動対向面３７ａのＺ軸方向負側への変位による変位成分の変位量（絶対値）よりも大きい。このため、第２変位部６４はＺ軸方向正側に変位する。そして、第２変位部６４のＺ軸方向正側への変位量（絶対値）は、上述した第１変位部５４のＺ軸方向正側への変位量（絶対値）よりも小さくなる。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の減少量は、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の増大量よりも小さくなる。
【0134】
ここで、本実施の形態による第２変位体６０は、Ｚ軸方向負側への力Ｆｚが作用した場合に、第２変位部６４がＺ軸方向正側に変位するように構成されている。すなわち、第２変位体６０の時計回りの回動による変位成分の変位量が、第２傾動対向面３７ａのＺ軸方向負側への変位による変位成分の変位量よりも大きくなるように、第２変位体６０のＸ軸方向寸法Ｌｘ２（図５参照）が設定されていてもよい。
【0135】
【0136】
図１１においては、Ｘ軸方向の力ＦｘとＹ軸方向の力ＦｙとＺ軸方向の力Ｆｚについての容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値の変化を示している。静電容量値が減少した場合を「－（マイナス）」で示し、静電容量値が増大した場合を「＋（プラス）」で示している。例えば、図１１に示す表中のＦｘの行のＣ１に「＋」が示されているが、これは、上述したように＋Ｆｘの力が作用した場合には第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大することを示している。一方、図１１に示す表中のＦｘの行のＣ２に「－」が示されているが、これは、上述したように＋Ｆｘの力が作用した場合には第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少することを示している。上述したように、力Ｆｚが作用した場合には、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の変化量と、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化量が異なっている。しかしながら、簡略化のため、図１１では、静電容量値の変化を単に符号で表している。
【0137】
図１１に示す表から、受力体２０と固定体２５とが第１起歪体３０Ａだけで接続されている力覚センサ１０において、受力体２０に作用した力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚは、以下の式で算出することができる。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、力が算出される。以下の式中のＣ１、Ｃ２は、各容量素子における静電容量値の変化量を示す。
【数1】
【数2】
【数3】
【0138】
図１１に示すように、受力体２０と固定体２５とが第１起歪体３０Ａだけで接続されている力覚センサ１０においては、Ｘ軸方向の力ＦｘとＺ軸方向の力Ｆｚは共に、第１容量素子Ｃ１の静電容量値と第２容量素子Ｃ２の静電容量値との差で検出することができる。とりわけ、力Ｆｚについて、上述の式（３）に示されているように、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の変化量と第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化量との差分によって力Ｆｚの出力値を算出することができる。第１容量素子Ｃ１の静電容量値および第２容量素子Ｃ２の静電容量値のそれぞれに、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響が含まれていたとしても、その影響は、上述の式（３）の差分によって相殺され得る。
【0139】
例えば、上述した特許文献１に示す力覚センサにおいては、Ｚ軸方向正側の力Ｆｚが作用した場合には、第１容量素子Ｃ１と第２容量素子Ｃ２は共に減少し、Ｚ軸方向負側の力Ｆｚが作用した場合には、第１容量素子Ｃ１と第２容量素子Ｃ２は共に増大する。この場合、力Ｆｚの出力値は、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の変化量と第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化量との加算によって算出される。このため、力Ｆｚの出力値に、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響が含まれ得る。
【0140】
これに対して本実施の形態においては、上述したように、力Ｆｚが作用した場合、第１容量素子Ｃ１の静電容量値および第２容量素子Ｃ２の静電容量値のいずれか一方が増大し、他方は減少する。このことにより、力Ｆｚの出力値は、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の変化量と第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化量との差分によって算出することができる。この場合、上述した外乱による影響を相殺することができる。このため、力Ｆｚの出力値が、外乱の影響を受けることを防止でき、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。
【0141】
なお、ＦｘとＦｚでは、符号が異なるだけであるため、検出された力がＦｘおよびＦｚのいずれであるかを判別することが困難になる。このため、１つの第１起歪体３０Ａだけを用いた力覚センサ１０は、力Ｆｘおよび力Ｆｚのいずれか一方と、Ｙ軸方向の力Ｆｙが作用する場合に用いることができる。この場合の力覚センサ１０は、２軸成分を検出可能な力覚センサである。
【0142】
次に、図７に示す力覚センサ１０において、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、Ｙ軸周りのモーメントＭｙ、Ｚ軸周りのモーメントＭｚが作用した場合の各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化について図１２を参照して説明する。図１２は、図７の力覚センサにおける各容量素子の静電容量値の変化を示す表である。
【0143】
（＋Ｆｘが作用した場合）
まず、受力体２０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。
まず、受力体２０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。
【0144】
この場合、第１起歪体３０Ａは、図８に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少するとともに第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。この場合、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ１は、「－－」としている。第２容量素子Ｃ２の静電容量値の増大量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ２は、「＋＋」としている。
【0145】
第２起歪体３０Ｂは、図９に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形する。すなわち、第２起歪体３０Ｂは、Ｙ軸周り、すなわちＹ軸方向正側に向かって時計回りに回動する。このことにより、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が増大するとともに第４容量素子Ｃ４の静電容量値が増大する。しかしながら、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の増大量および第４容量素子Ｃ４の静電容量値の増大量は無視できる程度に小さい。このため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ３、Ｃ４は「０（ゼロ）」としている。
【0146】
第３起歪体３０Ｃは、図８に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形する。すなわち、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が増大するとともに第６容量素子Ｃ６の静電容量値が減少する。この場合、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の増大量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ５は、「＋＋」としている。第６容量素子Ｃ６の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ６は、「－－」としている。
【0147】
第４起歪体３０Ｄは、図９に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形する。すなわち、第４起歪体３０Ｄは、Ｙ軸周り、すなわちＹ軸方向正側に向かって時計回りに回動する。このことにより、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が減少するとともに第８容量素子Ｃ８の静電容量値が減少する。しかしながら、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の減少量および第８容量素子Ｃ８の静電容量値の減少量は無視できる程度に小さい。このため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ７、Ｃ８は、「０（ゼロ）」としている。
【0148】
（＋Ｆｙが作用した場合）
次に、受力体２０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。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１２の表中の符号が定められる。
次に、受力体２０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。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１２の表中の符号が定められる。
【0149】
第１起歪体３０Ａは、図９に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形する。すなわち、第１起歪体３０Ａは、Ｘ軸周り、すなわちＸ軸方向正側に向かって反時計回りに回動する。このことにより、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少するとともに第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。しかしながら、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の減少量および第２容量素子Ｃ２の静電容量値の減少量は無視できる程度に小さい。このため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ１、Ｃ２は「０（ゼロ）」としている。
【0150】
第２起歪体３０Ｂは、図９に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形する。すなわち、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が減少するとともに第４容量素子Ｃ４の静電容量値が増大する。この場合、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｙの行のＣ３は、「－－」としている。第４容量素子Ｃ４の静電容量値の増大量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｙの行のＣ４は、「＋＋」としている。
【0151】
第３起歪体３０Ｃは、図９に示す第１起歪体３０Ａと反対方向に弾性変形する。すなわち、第３起歪体３０Ｃは、Ｘ軸周り、すなわちＸ軸方向正側に向かって反時計回りに回動する。このことにより、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が増大するとともに第６容量素子Ｃ６の静電容量値が増大する。しかしながら、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の増大量および第６容量素子Ｃ６の静電容量値の増大量は無視できる程度に小さい。このため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ５、Ｃ６は、「０（ゼロ）」としている。
【0152】
第４起歪体３０Ｄは、図８に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形する。すなわち、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が増大するとともに第８容量素子Ｃ８の静電容量値が減少する。この場合、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の増大量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｙの行のＣ７は、「＋＋」としている。第８容量素子Ｃ８の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｙの行のＣ８は、「－－」としている。
【0153】
（＋Ｆｚが作用した場合）
次に、受力体２０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。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９の表中の符号が定められる。
次に、受力体２０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。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９の表中の符号が定められる。
【0154】
この場合、第１起歪体３０Ａは、図１０Ａに示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大するとともに第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。この場合、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の増大量は比較的小さいため、図１２に示す表中のＦｚの行のＣ１は、「＋」としている。第２容量素子Ｃ２の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｚの行のＣ２は、「－－」としている。
【0155】
第２起歪体３０Ｂは、図１０Ａに示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が減少するとともに第４容量素子Ｃ４の静電容量値が増大する。この場合、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｚの行のＣ３は、「－－」としている。第４容量素子Ｃ４の静電容量値の増大量は比較的小さいため、図１２に示す表中のＦｚの行のＣ４は、「＋」としている。
【0156】
第３起歪体３０Ｃは、図１０Ａに示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が増大するとともに第６容量素子Ｃ６の静電容量値が減少する。この場合、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の増大量は比較的小さいため、図１２に示す表中のＦｚの行のＣ５は、「＋」としている。第６容量素子Ｃ６の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｚの行のＣ６は、「－－」としている。
【0157】
第４起歪体３０Ｄは、図１０Ａに示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が減少するとともに第８容量素子Ｃ８の静電容量値が増大する。この場合、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｚの行のＣ７は、「－－」としている。第８容量素子Ｃ８の静電容量値の増大量は比較的小さいため、図１２に示す表中のＦｚの行のＣ８は、「＋」としている。
【0158】
（＋Ｍｘが作用した場合）
次に、受力体２０にＸ軸周り、すなわちＸ軸方向正側に向かって時計回りのモーメントＭｘ（図７参照）が作用した場合について説明する。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１２の表中の符号が定められる。
次に、受力体２０にＸ軸周り、すなわちＸ軸方向正側に向かって時計回りのモーメントＭｘ（図７参照）が作用した場合について説明する。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１２の表中の符号が定められる。
【0159】
この場合、第１起歪体３０Ａは、図１０Ａに示すようにＺ軸方向正側を向く力Ｆｚが作用した第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大するとともに第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。この場合、上述したように、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の増大量は、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の減少量よりも小さく、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の増大量は比較的小さい。このため、図１２に示す表中のＭｘの行のＣ１は、「＋」としている。第２容量素子Ｃ２の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＭｘの行のＣ２は、「－－」としている。
【0160】
第２起歪体３０Ｂにおいては、傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）が、Ｙ軸方向において受力体２０の中心Ｏに位置しているため、第２起歪体３０Ｂの弾性変形は、第１起歪体３０Ａおよび第３起歪体３０Ｃに比べて小さい。ここでは、説明を簡略化するために、第２起歪体３０Ｂは弾性変形しないとみなす。このため、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が変化せず、第４容量素子Ｃ４の静電容量値も変化しない。図１２に示す表中のＭｘの行のＣ３およびＣ４は、「０（ゼロ）」としている。
【0161】
第３起歪体３０Ｃは、図１０Ｂに示すようにＺ軸方向負側を向く力Ｆｚが作用した第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が減少するとともに第６容量素子Ｃ６の静電容量値が増大する。この場合、上述したように、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の減少量は、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の増大量よりも小さくなり、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の減少量は比較的小さい。このため、図１２に示す表中のＭｘの行のＣ５は、「－」としている。第６容量素子Ｃ６の静電容量値の増大量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＭｘの行のＣ２は、「＋＋」としている。
【0162】
第４起歪体３０Ｄにおいては、傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）が、Ｙ軸方向において受力体２０の中心Ｏに位置しているため、第４起歪体３０Ｄの弾性変形は、第１起歪体３０Ａおよび第３起歪体３０Ｃに比べて小さい。ここでは、説明を簡略化するために、第４起歪体３０Ｄは弾性変形しないとみなす。このため、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が変化せず、第８容量素子Ｃ８の静電容量値も変化しない。図１２に示す表中のＭｘの行のＣ７およびＣ８は、「０（ゼロ）」としている。
【0163】
（＋Ｍｙが作用した場合）
次に、受力体２０にＹ軸周り、すなわちＹ軸方向正側に向かって時計回りのモーメントＭｙ（図７参照）が作用した場合について説明する。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１２の表中の符号が定められる。
次に、受力体２０にＹ軸周り、すなわちＹ軸方向正側に向かって時計回りのモーメントＭｙ（図７参照）が作用した場合について説明する。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１２の表中の符号が定められる。
【0164】
この場合、第１起歪体３０Ａにおいては、傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）が、Ｘ軸方向において受力体２０の中心Ｏに位置しているため、第１起歪体３０Ａの弾性変形は、第２起歪体３０Ｂおよび第４起歪体３０Ｄに比べて小さい。ここでは、説明を簡略化するために、第１起歪体３０Ａは弾性変形しないとみなす。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が変化せず、第２容量素子Ｃ２の静電容量値も変化しない。図１２に示す表中のＭｙの行のＣ１およびＣ２は、「０（ゼロ）」としている。
【0165】
第２起歪体３０Ｂは、図１０Ａに示すようにＺ軸方向正側を向く力Ｆｚが作用した第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が減少するとともに第４容量素子Ｃ４の静電容量値が増大する。この場合、上述したように、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の減少量は、第４容量素子Ｃ４の静電容量値の増大量よりも大きく、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の減少量は比較的大きい。このため、図１２に示す表中のＭｙの行のＣ３は、「－－」としている。第４容量素子Ｃ４の静電容量値の増大量は比較的小さいため、図１２に示す表中のＭｙの行のＣ４は、「＋」としている。
【0166】
第３起歪体３０Ｃにおいては、傾動構造体３１の中心軸線ＣＬ（図４参照）が、Ｘ軸方向において受力体２０の中心Ｏに位置しているため、第３起歪体３０Ｃの弾性変形は、第２起歪体３０Ｂおよび第４起歪体３０Ｄに比べて小さい。ここでは、説明を簡略化するために、第３起歪体３０Ｃは弾性変形しないとみなす。このため、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が変化せず、第６容量素子Ｃ６の静電容量値も変化しない。図１２に示す表中のＭｙの行のＣ５およびＣ６は、「０（ゼロ）」としている。
【0167】
第４起歪体３０Ｄは、図１０Ｂに示すようにＺ軸方向負側を向く力Ｆｚが作用した第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が増大するとともに第８容量素子Ｃ８の静電容量値が減少する。この場合、上述したように、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の増大量は、第８容量素子Ｃ８の静電容量値の減少量よりも大きくなり、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の増大量は比較的大きい。このため、図１２に示す表中のＭｙの行のＣ７は、「＋＋」としている。第８容量素子Ｃ８の静電容量値の減少量は比較的小さいため、図１２に示す表中のＭｙの行のＣ８は、「－」としている。
【0168】
（＋Ｍｚが作用した場合）
次に、受力体２０に、Ｚ軸周り、すなわちＺ軸方向正側に向かって時計回りのモーメントＭｚ（図７参照）が作用した場合について説明する。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１２の表中の符号が定められる。
次に、受力体２０に、Ｚ軸周り、すなわちＺ軸方向正側に向かって時計回りのモーメントＭｚ（図７参照）が作用した場合について説明する。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１２の表中の符号が定められる。
【0169】
この場合、第１起歪体３０Ａ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１起歪体３０Ａは、図８に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。この場合、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の増大量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＭｚの行のＣ１は、「＋＋」としている。第２容量素子Ｃ２の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＭｚの行のＣ２は、「－－」としている。
【0170】
第２起歪体３０Ｂ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２起歪体３０Ｂは、図８に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が増大し、第４容量素子Ｃ４の静電容量値が減少する。この場合、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の増大量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＭｚの行のＣ３は、「＋＋」としている。第４容量素子Ｃ４の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＭｚの行のＣ４は、「－－」としている。
【0171】
第３起歪体３０Ｃ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３起歪体３０Ｃは、図８に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形し、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が増大し、第６容量素子Ｃ６の静電容量値が減少する。この場合、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の増大量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＭｚの行のＣ５は、「＋＋」としている。第６容量素子Ｃ６の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＭｚの行のＣ６は、「－－」としている。
【0172】
第４起歪体３０Ｄ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４起歪体３０Ｄは、図８に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が増大し、第８容量素子Ｃ８の静電容量値が減少する。この場合、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の増大量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＭｚの行のＣ７は、「＋＋」としている。第８容量素子Ｃ８の静電容量値の減少量は比較的大きいため、図１２に示す表中のＭｚの行のＣ８は、「－－」としている。
【0173】
このようにして、各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化が検出されると、受力体２０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１２に示すように、各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値が変化する。
【0174】
図１２に示す表から、受力体２０に作用した力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、およびモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚは、以下の式で算出することができる。これにより、力の６軸成分を検出することができる。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、力またはモーメントが算出される。以下の式中のＣ１～Ｃ８は、各容量素子における静電容量値の変化量を示す。
【数4】
【数5】
【数6】
【数7】
【数8】
【数9】
【0175】
上述したように、図７に示す力覚センサ１０は、上述した式（４）～式（９）で示したように、力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、およびモーメントＭｘ、Ｍｙ、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１０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。上述した式（４）～式（９）に含まれる係数ａ１～ａ８は、静電容量値の変化量（増大量または減少量）が比較的小さいことを示す係数である。上述したように、力Ｆｚが作用した場合には、各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化量が異なるため、変化量が比較的小さい静電容量について、係数を乗じている。係数ａ１～ａ８は、互いに異なり得る。
【0176】
とりわけ、力Ｆｚの出力値は、上述の式（６）に示されているように、各起歪体３０Ａ～３０Ｄの２つの容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化量の差分によって算出することができる。このことにより、上述したように、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響が含まれていたとしても、その影響を相殺することができる。すなわち、式（６）には、係数ａ１～ａ４が含まれているが、容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化量の差分によって力Ｆｚの出力値を算出しているため、少なくとも部分的には外乱による影響を相殺することができる。このため、力Ｆｚの出力値が、外乱の影響を受けることを防止でき、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。
【0177】
上述した式（４）～式（９）に係数ａ１～ａ８が含まれていることにより、各軸成分に他軸感度が発生している。例えば、第１起歪体３０Ａ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Ｃ１の静電容量値の変化量と、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化量とは異なる。この場合、力Ｆｚに対して他軸感度が発生し得る。他の軸成分についても同様である。
【0178】
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、他軸感度の発生を無視できる程度に他軸感度を低減することができる。
【0179】
このように本実施の形態によれば、起歪体３０Ａは、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合にＺ軸方向において互いに反対側に変位する第１変位部５４および第２変位部６４を含んでいる。このことにより、第１容量素子Ｃ１の静電容量値および第２容量素子Ｃ２の静電容量値のいずれか一方を増大させることができ、他方を減少させることができる。この場合、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の変化量と第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化量との差分によって、Ｚ軸方向の力Ｆｚの大きさを示す出力値を算出することができる。このため、力Ｆｚの出力値が、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響を受けることを防止でき、力覚センサ１０の検出精度を向上させることができる。この結果、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。
【0180】
また、本実施の形態によれば、傾動構造体３１の第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒは、第１接続部３２を介して受力体２０に接続され、第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒは、第２接続部３３を介して固定体２５に接続されている。第１起歪体３０Ａの第１変位部５４は、第１接続部３２に対してＸ軸方向における一側に配置された第１傾動部３５Ｌに接続されている。第１起歪体３０Ａの第２変位部６４は、第２接続部３３に対してＸ軸方向における他側に配置された第２傾動部３７Ｒに接続されている。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚが作用した場合、第１変位体５０および第２変位体６０を傾斜させることができる。この場合、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの一方を、Ｚ軸方向正側に変位させることができるとともに、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの他方を、Ｚ軸方向負側に変位させることができる。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値と第２容量素子Ｃ２の静電容量値の一方を増大させることができ、他方を減少させることができる。この結果、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の変化量と第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化量との差分によって、力Ｆｚの大きさを示す出力値を算出することができる。
【0181】
また、本実施の形態によれば、第１変位部５４は、第１接続部３２に対してＸ軸方向負側に配置された第１傾動部３５Ｌに接続され、当該第１傾動部３５Ｌに対して他の第１傾動部３５Ｒの側に配置されている。このことにより、第１変位部５４が、対応する第１傾動部３５Ｌに対してＸ軸方向正側に配置することができ、第１変位部５４が、傾動構造体３１に対してＸ軸方向の外側に配置されることを防止することができる。同様に、第２変位部６４は、第２接続部３３に対してＸ軸方向正側にされた第２傾動部３７Ｒに接続され、当該第２傾動部３７Ｒに対して他の第２傾動部３７Ｌの側に配置されている。このことにより、第２変位部６４が、対応する第２傾動部３７Ｒに対してＸ軸方向負側に配置することができ、第２変位部６４が、傾動構造体３１に対してＸ軸方向の外側に配置されることを防止することができる。この結果、スペース効率を向上させることができ、力覚センサ１０の小型化を図ることができる。
【0182】
また、本実施の形態によれば、第１変位部５４を第１傾動部３５Ｌに接続する第１腕部５３は、Ｘ軸方向のうち対応する第１傾動部３５Ｌから他の第１傾動部３５Ｒに向かう方向に延びている。すなわち、第１腕部５３は、第１傾動部３５ＬからＸ軸方向正側に延びている。このことにより、第１傾動部３５Ｌが傾斜した場合に、第１変位部５４のＺ軸方向変位を増大させることができる。同様に、第２変位部６４を第２傾動部３７Ｒに接続する第２腕部６３は、Ｘ軸方向のうち対応する第２傾動部３７Ｒから他の第２傾動部３７Ｌに向かう方向に延びている。すなわち、第２腕部６３は、第２傾動部３７ＲからＸ軸方向負側に延びている。このことにより、第２傾動部３７Ｒが傾斜した場合に、第２変位部６４のＺ軸方向変位を増大させることができる。このため、検出感度を高めることができ、力覚センサ１０の信頼性を向上させることができる。
【0183】
また、本実施の形態によれば、第１腕部５３は、対応する第１傾動部３５Ｌの受力体２０に対向する第１傾動対向面３５ａに、第１連結部５１を介して取り付けられている。このことにより、第１傾動部３５Ｌが傾斜した場合に、第１変位部５４をＺ軸方向に変位させることができる。同様に、第２腕部６３は、対応する第２傾動部３７Ｒの固定体２５に対向する第２傾動対向面３７ａに、第２連結部６１を介して取り付けられている。このことにより、第２傾動部３７Ｒが傾斜した場合に、第２変位部６４をＺ軸方向に変位させることができる。
【0184】
また、本実施の形態によれば、第１変位部５４および第２変位部６４は、Ｙ軸方向において傾動構造体３１の一側に配置されている。このことにより、スペース効率を向上させることができ、力覚センサ１０の小型化を図ることができる。
【0185】
また、本実施の形態によれば、傾動構造体３１の各第１変形部３６は、対応する第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒを第１接続部３２に接続し、傾動構造体３１の各第２変形部３８は、対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒを第２接続部３３に接続している。第１変形部３６のＺ軸方向寸法ｔ１は、第１傾動部３５Ｌ、３５ＲのＺ軸方向寸法ｔ２よりも小さく、第２変形部３８のＺ軸方向寸法ｔ３は、第２傾動部３７Ｌ、３７ＲのＺ軸方向寸法ｔ４よりも小さくなっている。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚが作用した場合、第１変形部３６および第２変形部３８を弾性変形させることができ、第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒおよび第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒを傾斜させることができる。
【0186】
また、本実施の形態によれば、第１変形部３６は、受力体２０に対向する第１対向面３６ａを含み、第１対向面３６ａは、第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒの受力体２０に対向する第１傾動対向面３５ａよりも固定体２５の側に配置されている。このことにより、第１接続部３２と各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒとの間に第１切欠部４０を形成することができる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚが作用した場合、各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒを傾斜させやすくすることができる。同様に、第２変形部３８は、固定体２５に対向する第２対向面３８ａを含み、第２対向面３８ａは、第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒの固定体２５に対向する第２傾動対向面３７ａよりも受力体２０の側に配置されている。このことにより、第２接続部３３と各第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒとの間に第２切欠部４１を形成することができる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚが作用した場合、第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒを傾斜させやすくすることができる。
【0187】
また、本実施の形態によれば、第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒと対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒとが第３変形部３９によって接続されている。第３変形部３９のＸ軸方向寸法ｔ５は、第１傾動部３５Ｌ、３５ＲのＸ軸方向寸法ｔ６よりも小さく、第２傾動部３７Ｌ、３７ＲのＸ軸方向寸法ｔ７よりも小さい。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚが作用した場合、各第３変形部３９を弾性変形させることにより、各第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒおよび対応する第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒを、互いに反対方向に傾斜させることができる。この場合、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの一方を、Ｚ軸方向正側に変位させることができるとともに、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの他方を、Ｚ軸方向負側に変位させることができる。
【0188】
また、本実施の形態によれば、第１起歪体３０Ａの第１容量素子Ｃ１は、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの一方に設けられた第１変位電極基板Ｅｄ１と、第１変位電極基板Ｅｄ１に対向する第１固定電極基板Ｅｆ１と、を含んでいる。このことにより、第１容量素子Ｃ１は、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの一方のＺ軸方向の変位による静電容量値の変化を検出することができる。また、第１起歪体３０Ａの第２容量素子Ｃ２は、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの他方に設けられた第２変位電極基板Ｅｄ２と、第２変位電極基板Ｅｄ２に対向する第２固定電極基板Ｅｆ２と、を含んでいる。このことにより、第２容量素子Ｃ２は、第１変位部５４および第２変位部６４のうちの他方のＺ軸方向の変位による静電容量値の変化を検出することができる。
【0189】
また、本実施の形態によれば、第１固定電極基板Ｅｆ１および第２固定電極基板Ｅｆ２は、固定体２５に支持されている。このことにより、第１変位電極基板Ｅｄ１のＺ軸方向の変位の検出精度を向上させることができるとともに、第２変位電極基板Ｅｄ２のＺ軸方向の変位の検出精度を向上させることができる。
【0190】
また、本実施の形態によれば、第１固定電極基板Ｅｆ１は、第２台座２７を介して固定体２５に支持され、第２固定電極基板Ｅｆ２は、第１台座２６を介して固定体２５に支持されている。このことにより、第１固定電極基板Ｅｆ１を第１変位電極基板Ｅｄ１に近づけることができ、第１変位電極基板Ｅｄ１の変位の検出精度を向上させることができる。同様に、第２固定電極基板Ｅｆ２を第２変位電極基板Ｅｄ２に近づけることができ、第２変位電極基板Ｅｄ２の変位の検出精度を向上させることができる。
【0191】
また、本実施の形態によれば、受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向正側に第１起歪体３０Ａが配置され、Ｘ軸方向負側に第２起歪体３０Ｂが配置され、Ｙ軸方向負側に第３起歪体３０Ｃが配置され、Ｘ軸方向正側に第４起歪体３０Ｄが配置されている。そして、第１起歪体３０Ａおよび第３起歪体３０Ｃの第２方向をＸ軸方向とし、第２起歪体３０Ｂおよび第４起歪体３０Ｄの第２方向をＹ軸方向としている。このことにより、Ｚ軸方向で見たときに、第１起歪体３０Ａ～第４起歪体３０Ｄを、受力体２０の中心Ｏに対して環状に配置することができる。また、第１起歪体３０Ａ～第４起歪体３０Ｄを、受力体２０の中心Ｏの周囲に均等に配置することができる。このため、任意の方向の力またはモーメントの検出精度を向上させることができ、力またはモーメントの検出精度が、力の方向またはモーメントの方向によって低下することを抑制することができる。
【0192】
また、本実施の形態によれば、各起歪体３０Ａ～３０Ｄの第１変位部５４および第２変位部６４は、対応する傾動構造体３１に対して、受力体２０の中心側に配置されている。このことにより、スペース効率を向上させることができ、力覚センサ１０の小型化を図ることができる。また、各起歪体３０Ａ～３０Ｄの傾動構造体３１を、対応する第１変位部５４および第２変位部６４に対して受力体２０の中心Ｏとは反対側に配置することができる。このため、受力体２０の中心側にスペースを確保することができる。この場合、受力体２０の中心部および固定体２５の中心部に貫通孔（図示せず）を形成することができ、貫通孔付き力覚センサを構築することができる。
【0193】
（変形例１）
なお、上述した本実施の形態においては、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２が、台座２６、２７を介して固定体２５に固定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、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、台座２６、２７を介することなく、固定体２５に直接的に固定されていてもよい。図１３は、図４の第１起歪体３０Ａの変形例を示す正面図である。
なお、上述した本実施の形態においては、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２が、台座２６、２７を介して固定体２５に固定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、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、台座２６、２７を介することなく、固定体２５に直接的に固定されていてもよい。図１３は、図４の第１起歪体３０Ａの変形例を示す正面図である。
【0194】
例えば、図１３に示すように、第１起歪体３０Ａの第１変位部５４のＺ軸方向位置を、図４に示す第１変位部５４のＺ軸方向位置よりも固定体２５に近い位置に配置してもよい。この場合、第１変位体５０の第１延長部５２を、図４に示す第１延長部５２よりも長くしてもよい。同様に、例えば、第２変位部６４のＺ軸方向位置を、図４に示す第２変位部６４のＺ軸方向位置よりも固定体２５に近い位置に配置してもよい。この場合、第２変位体６０の第２延長部６２を、図４に示す第２延長部６２よりも短くしてもよい。図１３に示す変形例によれば、図４に示す台座２６、２７を不要にすることができ、部品点数を削減することができる。図１３に示す第２起歪体３０Ｂ～第４起歪体３０Ｄおよび各検出素子７０についても同様である。
【0195】
（変形例２）
また、上述した本実施の形態においては、第１変形部３６の第１対向面３６ａおよび第２変形部３８の第２対向面３８ａがそれぞれ平坦状に形成されて、矩形状の第１切欠部４０および矩形状の第２切欠部４１がそれぞれ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１４に示すように、第１対向面３６ａおよび第２対向面３８ａはそれぞれ、湾曲状に形成されていてもよい。図１４は、図４の第１起歪体３０Ａの他の変形例を示す正面図である。
また、上述した本実施の形態においては、第１変形部３６の第１対向面３６ａおよび第２変形部３８の第２対向面３８ａがそれぞれ平坦状に形成されて、矩形状の第１切欠部４０および矩形状の第２切欠部４１がそれぞれ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１４に示すように、第１対向面３６ａおよび第２対向面３８ａはそれぞれ、湾曲状に形成されていてもよい。図１４は、図４の第１起歪体３０Ａの他の変形例を示す正面図である。
【0196】
図１４に示すように、第１起歪体３０Ａの第１対向面３６ａは、固定体２５に向かう方向に膨張するように湾曲していてもよい。第１切欠部４０は、第１変形部３６から第１接続部３２の一部にわたって形成されていてもよく、第１変形部３６から第１接続部３２のうちの第１変形部３６の側の部分が連続状かつ湾曲状に切り欠かれていてもよい。第１切欠部４０は、円弧状に形成されていてもよい。同様に、第２対向面３８ａは、受力体２０に向かう方向に膨張するように湾曲していてもよい。第２切欠部４１は、第２変形部３８から第２接続部３３の一部にわたって形成されていてもよく、第２変形部３８から第２接続部３３のうちの第２変形部３８の側の部分が連続状かつ湾曲状に切り欠かれていてもよい。第２切欠部４１は、円弧状に形成されていてもよい。
【0197】
図１４に示す変形例によれば、Ｘ軸方向における第１対向面３６ａの両端部に、応力を集中させる角部が形成されることを防止することができる。同様に、Ｘ軸方向における第２対向面３８ａの両端部に、応力を集中させる角部が形成されることを防止することができる。このため、受力体２０に力またはモーメントが作用した際に、傾動構造体３１に応力集中が発生することを防止することができ、力覚センサ１０の信頼性を向上させることができる。
【0198】
図１４に示す例においては、第３対向面３９ａが湾曲状に形成されていてもよい。第３対向面３９ａは、他の第３変形部３９の第３対向面３９ａとは反対側に膨張するように湾曲していてもよい。このことにより、Ｚ軸方向における第３対向面３９ａの両端部に、応力を集中させる角部が形成されることを防止することができる。このため、受力体２０に力またはモーメントが作用した際に、傾動構造体３１に応力集中が発生することを防止することができ、力覚センサ１０の信頼性を向上させることができる。図１４に示すように、第３対向面３９ａは、Ｙ軸方向で見たときに、半円弧状に形成されていてもよい。
【0199】
図１４に示す例では、第２接続部３３のＺ軸方向寸法Ｌｚ２が、第１接続部３２のＺ軸方向寸法Ｌｚ１よりも小さくなっていてもよい。この場合、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２を固定するための台座２６、２７のＺ軸方向寸法を小さくすることができる。
【0200】
図１４に示す第１起歪体３０Ａの構成は、第２起歪体３０Ｂ～第４起歪体３０Ｄにも同様に適用されていてもよい。
【0201】
（変形例３）
また、上述した本実施の形態においては、第１起歪体３０Ａの第１変位部５４が、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置され、第１起歪体３０Ａの第２変位部６４が、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている例について説明した。また、上述した本実施の形態においては、第３起歪体３０Ｃの第１変位部５４が、第３起歪体３０Ｃの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置され、第３起歪体３０Ｃの第２変位部６４が、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側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。
また、上述した本実施の形態においては、第１起歪体３０Ａの第１変位部５４が、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置され、第１起歪体３０Ａの第２変位部６４が、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている例について説明した。また、上述した本実施の形態においては、第３起歪体３０Ｃの第１変位部５４が、第３起歪体３０Ｃの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置され、第３起歪体３０Ｃの第２変位部６４が、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側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。
【0202】
例えば、図１５に示すように、第１起歪体３０Ａの第１変位部５４が、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置され、第１起歪体３０Ａの第２変位部６４が、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されていてもよい。第３起歪体３０Ｃの第１変位部５４が、第３起歪体３０Ｃの傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置され、第３起歪体３０Ｃの第２変位部６４が、中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されていてもよい。図１５に示すように、各起歪体３０Ａ～３０Ｄの第１変位部５４および第２変位部６４が、周方向に交互に並んでいてもよい。
【0203】
図１５に示す力覚センサ１０の各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値は、図１６に示すように変化する。図１６に示す第１容量素子Ｃ１の静電容量値の変化は、図１２に示す第１容量素子Ｃ１の静電容量値の変化と反対になる。図１６に示す第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化は、図１２に示す第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化と反対になる。図１６に示す第５容量素子Ｃ５の静電容量値の変化は、図１２に示す第５容量素子Ｃ５の静電容量値の変化と反対になる。図１６に示す第６容量素子Ｃ６の静電容量値の変化は、図１２に示す第６容量素子Ｃ６の静電容量値の変化と反対になる。
【0204】
図１６に示す表から、受力体２０に作用した力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、およびモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚは、以下の式で算出することができる。これにより、力の６軸成分を検出することができる。
【数10】
【数11】
【数12】
【数13】
【数14】
【数15】
【0205】
上述したように、図１５に示す力覚センサ１０は、上述した式（１０）～式（１５）で示したように、力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、およびモーメントＭｘ、Ｍｙ、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１０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。上述した式（１０）～式（１５）に含まれる係数ｂ１～ｂ８は、静電容量値の変化量（増大量または減少量）が比較的小さいことを示す係数である。係数ｂ１～ｂ８は、互いに異なり得る。
【0206】
とりわけ、図１５に示す力覚センサ１０においても、力Ｆｚが作用した場合に、各起歪体３０Ａ～３０Ｄの２つの容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化量の差分によって算出することができる。このことにより、上述したように、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響が含まれていたとしても、その影響を相殺することができる。このため、力Ｆｚの出力値が、外乱の影響を受けることを防止でき、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。すなわち、式（１２）には、係数ｂ１～ｂ４が含まれているが、容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化量の差分によって力Ｆｚの出力値を算出しているため、少なくとも部分的には外乱による影響を相殺することができる。このため、力Ｆｚの出力値が、外乱の影響を受けることを防止でき、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。
【0207】
各軸成分に他軸感度が発生した場合であっても、上述のように補正演算を行うことができる。このため、他軸感度を低減することができ、他軸感度の発生を無視できる程度に抑制することができる。
【0208】
図１５に示す力覚センサ１０においても、力Ｆｚの出力値が、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響を受けることを防止でき、力覚センサ１０の検出精度を向上させることができる。この結果、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。
【0209】
（変形例４）
また、上述した本実施の形態においては、第１変位体５０が、第１接続部３２に対してＸ軸方向負側に配置された第１傾動部３５Ｌに接続されるとともに、第２変位体６０が、第２接続部３３に対してＸ軸方向正側に配置された第２傾動部３７Ｒに接続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変位体５０は、第１接続部３２に対してＸ軸方向正側に配置された第１傾動部３５Ｒに接続されるとともに、第２変位体６０が、第２接続部３３に対してＸ軸方向負側に配置された第２傾動部３７Ｌに接続されていてもよい。この場合においても、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合に、第１変位部５４および第２変位部６４をＺ軸方向において互いに反対側に変位させることができる。
また、上述した本実施の形態においては、第１変位体５０が、第１接続部３２に対してＸ軸方向負側に配置された第１傾動部３５Ｌに接続されるとともに、第２変位体６０が、第２接続部３３に対してＸ軸方向正側に配置された第２傾動部３７Ｒに接続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変位体５０は、第１接続部３２に対してＸ軸方向正側に配置された第１傾動部３５Ｒに接続されるとともに、第２変位体６０が、第２接続部３３に対してＸ軸方向負側に配置された第２傾動部３７Ｌに接続されていてもよい。この場合においても、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合に、第１変位部５４および第２変位部６４をＺ軸方向において互いに反対側に変位させることができる。
【0210】
（変形例５）
また、上述した本実施の形態においては、第１起歪体３０Ａの第１変位部５４および第２変位部６４は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されており、いずれも傾動構造体３１の一側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変位部５４は、傾動構造体３１に対して一側に配置され、第２変位部６４は、傾動構造体３１に対して他側に配置されていてもよい。より具体的には、第１変位部５４が傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置される場合には、第２変位部６４は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向正側に配置されてもよい。あるいは、第１変位部５４が傾動構造体３１に対してＹ軸方向正側に配置される場合には、第２変位部６４は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されてもよい。第２起歪体３０Ｂ～第４起歪体３０Ｄについても同様である。
また、上述した本実施の形態においては、第１起歪体３０Ａの第１変位部５４および第２変位部６４は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されており、いずれも傾動構造体３１の一側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変位部５４は、傾動構造体３１に対して一側に配置され、第２変位部６４は、傾動構造体３１に対して他側に配置されていてもよい。より具体的には、第１変位部５４が傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置される場合には、第２変位部６４は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向正側に配置されてもよい。あるいは、第１変位部５４が傾動構造体３１に対してＹ軸方向正側に配置される場合には、第２変位部６４は、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されてもよい。第２起歪体３０Ｂ～第４起歪体３０Ｄについても同様である。
【0211】
【0212】
図１７～図１９に示す第２の実施の形態においては、受力体と固定体が２つの起歪体で接続されている点が主に異なる。他の構成は、図１～図１６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１７～図１９において、図１～図１６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１７は、第２の実施の形態による力覚センサを示す平面断面図である。図１８は、Ｚ軸方向正側の力を受けた場合の図１７の第１起歪体の変形状態を模式的に示す正面図であって、Ｙ軸方向正側に向かって見た図である。図１９は、Ｚ軸方向正側の力を受けた場合の図１７の第２起歪体の変形状態を模式的に示す正面図であって、Ｙ軸方向負側に向かって見た図である。
【0213】
本実施の形態においては、図１７に示すように、受力体２０と固定体２５は、２つの起歪体３０Ｅ、３０Ｆで接続されている。２つの起歪体３０Ｅ、３０Ｆは、第１起歪体３０Ｅと、第２起歪体３０Ｆと、を含んでいる。図１７に示す例では、Ｚ軸方向で見たときに、第１起歪体３０Ｅは、受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向正側に配置されている。同様にＺ軸方向で見たときに、第２起歪体３０Ｆは、受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向負側に配置されている。第１起歪体３０Ｅの第２方向および第２起歪体３０Ｆの第２方向はいずれもＸ軸方向としてもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、第１起歪体３０Ｅの第２方向および第２起歪体３０Ｆの第２方向はＹ軸方向としてもよい。また、第１起歪体３０Ｅの第２方向および第２起歪体３０Ｆの第２方向のうちの一方がＸ軸方向で他方がＹ軸方向でもよい。あるいは、第１起歪体３０Ｅの第２方向および第２起歪体３０Ｆの第２方向のうちの少なくとも一方は、Ｘ軸方向にもＹ軸方向にも沿ってなくてもよい。本実施の形態においては、第１起歪体３０Ｅは、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合にＺ軸方向において一側に変位する２つの第１変位部５４を含んでいる。第２起歪体３０Ｆは、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合にＺ軸方向において他側に変位する２つの第２変位部６４を含んでいる。第１起歪体３０Ｅおよび第２起歪体３０Ｆはそれぞれ、変位体以外の構成について図４等に示す第１起歪体３０Ａと同様であるため、変位体以外の構成についての詳細な説明は省略する。
【0214】
図１８に示すように、本実施の形態による第１起歪体３０Ｅは、２つの第１変位体５０Ｌ、５０Ｒを含んでいる。一方の第１変位体５０Ｌは、第１接続部３２に対してＸ軸方向負側に配置された第１傾動部３５Ｌに接続されている。他方の第１変位体５０Ｒは、第１接続部３２に対してＸ軸方向正側に配置された第１傾動部３５Ｒに接続されている。第１変位体５０Ｌは、図４等に示す第１変位体５０と同様に構成されているとともに同じ向きに配置されている。第１変位体５０Ｒは、図４等に示す第１変位体５０と同様に構成されているが、第１変位体５０とは反対向きに配置されている。
【0215】
より具体的には、第１変位体５０Ｌの第１連結部５１は、第１傾動部３５Ｌの第１傾動対向面３５ａに取り付けられている。第１変位体５０Ｌの第１腕部５３は、第１傾動部３５ＬからＸ軸方向正側に向かう方向に延びている。第１変位体５０Ｌの第１変位部５４は、第１連結部５１、第１延長部５２および第１腕部５３を介して第１傾動部３５Ｌに接続されており、第１傾動部３５Ｌに対してＸ軸方向正側に配置されている。第１変位体５０Ｌの第１変位部５４は、第１変位体５０Ｒの第１変位部５４に対してＸ軸方向負側に配置されている。第１変位体５０Ｌの第１変位部５４は、傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されている。
【0216】
第１変位体５０Ｒの第１連結部５１は、第１傾動部３５Ｒの第１傾動対向面３５ａに取り付けられている。第１変位体５０Ｒの第１腕部５３は、第１傾動部３５ＲからＸ軸方向負側に向かう方向に延びている。第１変位体５０Ｒの第１変位部５４は、第１連結部５１、第１延長部５２および第１腕部５３を介して第１傾動部３５Ｒに接続されており、第１傾動部３５Ｒに対してＸ軸方向負側に配置されている。第１変位体５０Ｒの第１変位部５４は、第１変位体５０Ｌの第１変位部５４に対してＸ軸方向正側に配置されている。第１変位体５０Ｒの第１変位部５４は、傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。
【0217】
図１７に示すように、本実施の形態による第１変位体５０Ｌの第１変位部５４および第１変位体５０Ｒの第１変位部５４はそれぞれ、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されていてもよい。しかしながら、２つの第１変位部５４はそれぞれ、傾動構造体３１に対してＹ軸方向正側に配置されていてもよい。
【0218】
図１９に示すように、本実施の形態による第２起歪体３０Ｆは、２つの第２変位体６０Ｌ、６０Ｒを含んでいる。一方の第２変位体６０Ｌは、第２接続部３３に対してＸ軸方向正側に配置された第２傾動部３７Ｌに接続されている。他方の第２変位体６０Ｒは、第２接続部３３に対してＸ軸方向負側に配置された第２傾動部３７Ｒに接続されている。第２変位体６０Ｌは、図４等に示す第２変位体６０と同様に構成されているが、第２変位体６０とは反対向きに配置されている。第２変位体６０Ｒは、図４等に示す第２変位体６０と同様に構成されているとともに同じ向きに配置されている。
【0219】
より具体的には、第２変位体６０Ｌの第２連結部６１は、第２傾動部３７Ｌの第２傾動対向面３７ａに取り付けられている。第２変位体６０Ｌの第２腕部６３は、第２傾動部３７ＬからＸ軸方向負側に向かう方向に延びている。第２変位体６０Ｌの第２変位部６４は、第２連結部６１、第２延長部６２および第２腕部６３を介して第２傾動部３７Ｌに接続されており、第２傾動部３７Ｌに対してＸ軸方向負側に配置されている。第２変位体６０Ｌの第２変位部６４は、第２変位体６０Ｒの第２変位部６４に対してＸ軸方向正側に配置されている。第２変位体６０Ｌの第２変位部６４は、傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。
【0220】
第２変位体６０Ｒの第２連結部６１は、第２傾動部３７Ｒの第２傾動対向面３７ａに取り付けられている。第２変位体６０Ｒの第２腕部６３は、第２傾動部３７ＲからＸ軸方向正側に向かう方向に延びている。第２変位体６０Ｒの第２変位部６４は、第２連結部６１、第２延長部６２および第２腕部６３を介して第２傾動部３７Ｒに接続されており、第２傾動部３７Ｒに対してＸ軸方向正側に配置されている。第２変位体６０Ｒの第２変位部６４は、第２変位体６０Ｌの第２変位部６４に対してＸ軸方向負側に配置されている。第２変位体６０Ｒの第２変位部６４は、傾動構造体３１の中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されている。
【0221】
図１７に示すように、本実施の形態による第２変位体６０Ｌの第２変位部６４および第２変位体６０Ｒの第２変位部６４はそれぞれ、傾動構造体３１に対してＹ軸方向正側に配置されていてもよい。しかしながら、２つの第２変位部６４はそれぞれ、傾動構造体３１に対してＹ軸方向負側に配置されていてもよい。
【0222】
【0223】
第１容量素子Ｃ１Ｌ、Ｃ１Ｒは、第１起歪体３０Ｅ用の容量素子である。第１容量素子Ｃ１Ｌは、第１変位体５０Ｌの第１変位部５４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第１容量素子Ｃ１Ｒは、第１変位体５０Ｒの第１変位部５４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第１容量素子Ｃ１Ｌおよび第１容量素子Ｃ１Ｒはそれぞれ、図４等に示す第１変位電極基板Ｅｄ１と、第１固定電極基板Ｅｆ１と、を含んでいてもよい。第１容量素子Ｃ１Ｌの第１固定電極基板Ｅｆ１は、図４等に示す第１台座２６を介して固定体２５に支持されていてもよい。第１容量素子Ｃ１Ｒの第１固定電極基板Ｅｆ１は、図４等に示す第２台座２７を介して固定体２５に支持されていてもよい。第１容量素子Ｃ１Ｌの第１変位電極基板Ｅｄ１は、第１変位体５０Ｌの第１変位部５４に設けられていてもよい。第１容量素子Ｃ１Ｒの変位電極基板Ｅｄ１は、第１変位体５０Ｒの第１変位部５４に設けられていてもよい。
【0224】
第２容量素子Ｃ２Ｌ、Ｃ２Ｒは、第２起歪体３０Ｆ用の容量素子である。第２容量素子Ｃ２Ｌは、第２変位体６０Ｌの第２変位部６４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第２容量素子Ｃ２Ｒは、第２変位体６０Ｒの第２変位部６４のＺ軸方向の変位により静電容量値の変化を検出する。第２容量素子Ｃ２Ｌおよび第２容量素子Ｃ２Ｒはいずれも、図４等に示す第２変位電極基板Ｅｄ２と、第２固定電極基板Ｅｆ２と、を含んでいてもよい。第２容量素子Ｃ２Ｌの第２固定電極基板Ｅｆ２は、図４等に示す第１台座２６を介して固定体２５に支持されていてもよい。第２容量素子Ｃ２Ｒの第２固定電極基板Ｅｆ２は、図４等に示す第２台座２７を介して固定体２５に支持されていてもよい。第２容量素子Ｃ２Ｌの第２変位電極基板Ｅｄ２は、第２変位体６０Ｌの第２変位部６４に設けられていてもよい。第２容量素子Ｃ２Ｒの変位電極基板Ｅｄ２は、第２変位体６０Ｒの第２変位部６４に設けられていてもよい。
【0225】
図１８に示す第１起歪体３０ＥにＸ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合には、図８に示す第１起歪体３０Ａと同様に傾動構造体３１が弾性変形する。このことにより、第１変位体５０Ｌは、図８に示す第１変位体５０と同じ方向に回動し、第１変位体５０Ｌの第１変位部５４は、Ｚ軸方向負側に変位する。このため、第１容量素子Ｃ１Ｌの静電容量値が増大する。第１変位体５０Ｒは、図８に示す第２変位体６０と同じ方向に回動し、第１変位体５０Ｒの第１変位部５４は、Ｚ軸方向正側に変位する。このため、第１容量素子Ｃ１Ｒの静電容量値が減少する。
【0226】
図１９に示す第２起歪体３０ＦにＸ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合には、図８に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に傾動構造体３１が弾性変形する。すなわち、第２容量素子Ｃ２Ｌの静電容量値が減少するとともに第２容量素子Ｃ２Ｒの静電容量値が増大する。
【0227】
図１８に示す第１起歪体３０ＥにＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合には、図９に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形する。このため、第１容量素子Ｃ１Ｌの静電容量値が減少するとともに、第１容量素子Ｃ１Ｒの静電容量値が減少する。しかしながら、第１容量素子Ｃ１Ｌの静電容量値の減少量および第１容量素子Ｃ１Ｒの静電容量値の減少量は無視できる程度に小さい。
【0228】
図１９に示す第２起歪体３０ＦにＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合には、図９に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形する。このため、第２容量素子Ｃ２Ｌの静電容量値が増大するとともに、第２容量素子Ｃ２Ｒの静電容量値が増大する。しかしながら、第２容量素子Ｃ２Ｌの静電容量値の減少量および第２容量素子Ｃ２Ｒの静電容量値の減少量は無視できる程度に小さい。
【0229】
図１８に示す第１起歪体３０ＥにＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合には、図１０Ａに示す第１起歪体３０Ａと同様に第１起歪体３０Ｅは弾性変形する。このことにより、第１変位体５０Ｌは、図１０Ａに示す第１変位体５０と同じ方向に回動し、第１変位体５０Ｌの第１変位部５４は、Ｚ軸方向正側に変位する。このため、第１容量素子Ｃ１Ｌの静電容量値が減少する。第１変位体５０Ｒは、図１０Ａに示す第２変位体６０とは反対方向に回動し、第１変位体５０Ｒの第１変位部５４は、Ｚ軸方向正側に変位する。このため、第１容量素子Ｃ１Ｒの静電容量値が減少する。
【0230】
図１９に示す第２起歪体３０ＦにＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合には、図１０Ａに示す第１起歪体３０Ａと同様に第２起歪体３０Ｆは弾性変形する。このことにより、第２変位体６０Ｌは、図１０Ａに示す第１変位体５０とは反対方向に回動し、第２変位体６０Ｌの第２変位部６４は、Ｚ軸方向負側に変位する。このため、第２容量素子Ｃ２Ｌの静電容量値が増大する。第２変位体６０Ｒは、図１０Ａに示す第２変位体６０と同じ方向に回動し、第２変位体６０Ｒの第２変位部６４は、Ｚ軸方向負側に変位する。このため、第２容量素子Ｃ２Ｒの静電容量値が増大する。
【0231】
このように本実施の形態によれば、第１起歪体３０Ｅは、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合にＺ軸方向において一側に変位する第１変位部５４を含んでいる。第２起歪体３０Ｆは、受力体２０がＺ軸方向の力Ｆｚを受けた場合にＺ軸方向において他側変位する第２変位部６４を含んでいる。このことにより、第１容量素子Ｃ１Ｌ、Ｃ１Ｒの静電容量値および第２容量素子Ｃ２Ｌ、Ｃ２Ｒの静電容量値のいずれか一方を増大させることができ、他方を減少させることができる。この場合、第１容量素子Ｃ１Ｌ、Ｃ１Ｒの静電容量値の変化量と第２容量素子Ｃ２Ｌ、Ｃ２Ｒの静電容量値の変化量との差分によって、Ｚ軸方向の力Ｆｚの大きさを示す出力値を算出することができる。このため、力Ｆｚの出力値が、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響を受けることを防止でき、力覚センサ１０の検出精度を向上させることができる。この結果、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。
【0232】
また、本実施の形態によれば、第１起歪体３０Ｅの傾動構造体３１の第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒは、第１接続部３２を介して受力体２０に接続され、第２起歪体３０Ｆの第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒは、第２接続部３３を介して固定体２５に接続されている。第１起歪体３０Ｅの第１変位部５４は、第１接続部３２に接続された第１傾動部３５Ｌ、３５Ｒに接続されている。第２起歪体３０Ｆの第２変位部６４は、第２接続部３３に接続された第２傾動部３７Ｌ、３７Ｒに接続されている。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚが作用した場合、第１起歪体３０Ｅの第１変位体５０Ｌ、５０Ｒを傾斜させることができるとともに、第２起歪体３０Ｆの第２変位体６０Ｌ、６０Ｒを傾斜させることができる。この場合、第１変位体５０Ｌ、５０Ｒの第１変位部５４および第２変位体６０Ｌ、６０Ｒの第２変位部６４のうちの一方を、Ｚ軸方向正側に変位させることができるとともに、他方を、Ｚ軸方向負側に変位させることができる。このため、第１容量素子Ｃ１Ｌ、Ｃ１Ｒの静電容量値と第２容量素子Ｃ２Ｌ、Ｃ２Ｒの静電容量値の一方を増大させることができ、他方を減少させることができる。この結果、第１容量素子Ｃ１Ｌ、Ｃ１Ｒの静電容量値の変化量と第２容量素子Ｃ２Ｌ、Ｃ２Ｒの静電容量値の変化量との差分によって、力Ｆｚの大きさを示す出力値を算出することができる。
【0233】
また、本実施の形態によれば、第１起歪体３０Ｅは２つの第１変位部５４を含み、第２起歪体３０Ｆは２つの第２変位部６４を含んでいる。２つの第１変位部５４の変位はそれぞれ、対応する容量素子Ｃ１Ｌ、Ｃ１Ｒによって検出され、２つの第２変位部６４の変位はそれぞれ、対応する容量素子Ｃ２Ｌ、Ｃ２Ｒによって検出される。このことにより、４つの容量素子Ｃ１Ｌ、Ｃ１Ｒ、Ｃ２Ｌ、Ｃ２Ｒによって力Ｆｚを検出することができ、検出感度を高めることができるとともに検出精度を高めることができる。このため、力覚センサ１０の信頼性を向上させることができる。
【0234】
また、本実施の形態によれば、第１起歪体３０Ｅは、２つの第１変位部５４を含み、第１変位体５０Ｌの第１変位部５４が、第１起歪体３０Ｅの一方の第１傾動部３５Ｌに接続され、第１変位体５０Ｒの第１変位部５４が、第１起歪体３０Ｅの他方の第１傾動部３５Ｒに接続されている。このことにより、２つの第１変位部５４は、Ｚ軸方向の力Ｆｚが作用した場合、Ｚ軸方向において同じ側に変位させることができる。２つの第１変位部５４は、Ｘ軸方向の力Ｆｘが作用した場合、Ｚ軸方向において互いに反対側に変位させることができる。この場合、第１容量素子Ｃ１Ｌおよび第１容量素子Ｃ１Ｒのいずれか一方を増大させることができ、他方を減少させることができる。このため、第１容量素子Ｃ１Ｌの静電容量値の変化量と第１容量素子Ｃ１Ｒの静電容量値の変化量との差分によって、Ｘ軸方向の力Ｆｘの大きさを示す出力値を算出することができる。このため、力Ｆｘの出力値が、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響を受けることを防止でき、力覚センサ１０の検出精度を向上させることができる。この結果、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。
【0235】
また、本実施の形態によれば、第２起歪体３０Ｆは、２つの第２変位部６４を含み、第２変位体６０Ｌの第２変位部６４が、第２起歪体３０Ｆの一方の第２傾動部３７Ｌに接続され、第２変位体６０Ｒの第２変位部６４が、第２起歪体３０Ｆの他方の第２傾動部３７Ｒに接続されている。このことにより、２つの第２変位部６４は、Ｚ軸方向の力Ｆｚが作用した場合、Ｚ軸方向において同じ側に変位させることができる。２つの第２変位部６４は、Ｘ軸方向の力Ｆｘが作用した場合、Ｚ軸方向において互いに反対側に変位させることができる。この場合、第２容量素子Ｃ２Ｌおよび第２容量素子Ｃ２Ｒのいずれか一方を増大させることができ、他方を減少させることができる。このため、第２容量素子Ｃ２Ｌの静電容量値の変化量と第２容量素子Ｃ２Ｒの静電容量値の変化量との差分によって、Ｘ軸方向の力Ｆｘの大きさを示す出力値を算出することができる。このため、力Ｆｘの出力値が、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響を受けることを防止でき、力覚センサ１０の検出精度を向上させることができる。この結果、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。
【0236】
また、本実施の形態によれば、第１起歪体３０Ｅが受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向正側に配置され、第２起歪体３０Ｆが受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向負側に配置されている。このことにより、Ｚ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向の両側に配置することができる。このため、力またはモーメントの検出精度を向上させることができる。
【0237】
（変形例６）
なお、上述した本実施の形態においては、第１起歪体３０Ｅは、２つの第１変位体５０Ｌ、５０Ｒ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３０Ｅが含む変位体の個数は１つでもよい。より具体的には、第１起歪体３０Ｅは、第１変位体５０Ｌおよび第１変位体５０Ｒのうちの一方を含み、他方を含んでいなくてもよい。この場合においても、第１容量素子の静電容量値の変化量と第２容量素子の静電容量値の変化量との差分によって、Ｚ軸方向の力Ｆｚの大きさを示す出力値を算出することができる。同様に、第２起歪体３０Ｆが含む第２変位部６４の個数も１つでもよい。
なお、上述した本実施の形態においては、第１起歪体３０Ｅは、２つの第１変位体５０Ｌ、５０Ｒ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３０Ｅが含む変位体の個数は１つでもよい。より具体的には、第１起歪体３０Ｅは、第１変位体５０Ｌおよび第１変位体５０Ｒのうちの一方を含み、他方を含んでいなくてもよい。この場合においても、第１容量素子の静電容量値の変化量と第２容量素子の静電容量値の変化量との差分によって、Ｚ軸方向の力Ｆｚの大きさを示す出力値を算出することができる。同様に、第２起歪体３０Ｆが含む第２変位部６４の個数も１つでもよい。
【0238】
（変形例７）
また、上述した本実施の形態においては、受力体２０と固定体２５が、２つの起歪体３０Ｅ、３０Ｆで接続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２０と固定体２５は、４つの起歪体で接続されていてもよい。例えば、２つの第１起歪体３０Ｅと、２つの第２起歪体３０Ｆとによって、受力体２０と固定体２５を接続してもよい。この場合、図３に示す力覚センサ１０と同様にして、２つの第１起歪体３０Ｅと２つの第２起歪体３０Ｆを環状配置してもよい。このことにより、力の６軸成分を検出することができる。
また、上述した本実施の形態においては、受力体２０と固定体２５が、２つの起歪体３０Ｅ、３０Ｆで接続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２０と固定体２５は、４つの起歪体で接続されていてもよい。例えば、２つの第１起歪体３０Ｅと、２つの第２起歪体３０Ｆとによって、受力体２０と固定体２５を接続してもよい。この場合、図３に示す力覚センサ１０と同様にして、２つの第１起歪体３０Ｅと２つの第２起歪体３０Ｆを環状配置してもよい。このことにより、力の６軸成分を検出することができる。
【0239】
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。
【要約】 （修正有）
【課題】高性能化を図ることができる力覚センサを提供する。
【解決手段】第１センサ体と、第２センサ体と、第１センサ体と第２センサ体とを接続する起歪体と、検出素子と、検出回路と、を備えている。起歪体は、第１変位部と、第２変位部と、傾動構造体と、第１接続部と、第２接続部と、を含んでいる。傾動構造体は、第１接続部に対して第２方向の両側に配置された一対の第１傾動部と、第２接続部に対して第２方向の両側に配置された一対の第２傾動部と、を含んでいる。第１変位部は、第１接続部に対して第２方向における一側に配置された第１傾動部に接続され、第２変位部は、第２接続部に対して第２方向における他側に配置された第２傾動部に接続されている。
【選択図】図４
【解決手段】第１センサ体と、第２センサ体と、第１センサ体と第２センサ体とを接続する起歪体と、検出素子と、検出回路と、を備えている。起歪体は、第１変位部と、第２変位部と、傾動構造体と、第１接続部と、第２接続部と、を含んでいる。傾動構造体は、第１接続部に対して第２方向の両側に配置された一対の第１傾動部と、第２接続部に対して第２方向の両側に配置された一対の第２傾動部と、を含んでいる。第１変位部は、第１接続部に対して第２方向における一側に配置された第１傾動部に接続され、第２変位部は、第２接続部に対して第２方向における他側に配置された第２傾動部に接続されている。
【選択図】図４
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】