JPH0446463B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0446463B2 JPH0446463B2 JP59011588A JP1158884A JPH0446463B2 JP H0446463 B2 JPH0446463 B2 JP H0446463B2 JP 59011588 A JP59011588 A JP 59011588A JP 1158884 A JP1158884 A JP 1158884A JP H0446463 B2 JPH0446463 B2 JP H0446463B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- sensitive structure
- strain gauge
- analog switch
- unit cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は半導体単結晶からなり一導電形の表面
層に逆導電形の複数のストレンゲージ領域が形成
された感圧構造体の複数個が上にアレイ状に配置
され、各感圧構造体に力が加わつた時にストレン
ゲージからなるブリツジに生ずる出力電圧により
感圧構造体に加わる力の３成分の大きさの面分布
を検出する圧覚センサに関する。
層に逆導電形の複数のストレンゲージ領域が形成
された感圧構造体の複数個が上にアレイ状に配置
され、各感圧構造体に力が加わつた時にストレン
ゲージからなるブリツジに生ずる出力電圧により
感圧構造体に加わる力の３成分の大きさの面分布
を検出する圧覚センサに関する。
各種物体を取り扱うロボツトハンドにおいて、
物体の種類に応じた適正な把持力で物体を扱うた
めには、把持力すなわちロボツトハンドのフイン
ガに掛かる荷重の大きさとその分布を精密に検出
して把持力を制御しなければならない。そのよう
な目的で第１図に示すような小形の圧覚センサ単
位セルが提案され、面状分布の検出にはこの単位
セルあるいは２個の単位セルからなる感圧モジユ
ールをアレイ状に配列して圧覚センサを構成す
る。この単位セルは、例えばＮ形シリコン単結晶
からなるリング状感圧構造体１の受圧面１１に垂
直の面の表面から拡散により12個のＰ形ストレン
ゲージ領域２１，２２，２３を形成し受圧面１１
に対向する底面１３により支持体に固定したもの
である。ストレンゲージ２１で構成されるブリツ
ジの出力電圧により受圧面１１に加わる力の受圧
面に垂直方向成分Fz、ストレンゲージ２２で構
成されるブリツジの出力電圧により受圧面１１に
平行な方向の１成分Fx、ストレンゲージ２３で
構成されるブリツジの出力電圧により残りの１成
分Fyを検出する。このようなブリツジの出力信
号は増幅部に入力されるが、各単位セルあるいは
感圧モジユールからの出力信号の取り出し、およ
びそれらへの入力の供給のための配線を少なくす
るために入力の供給および出力信号の取り出しを
単位セルあるいはモジユールごとにスキヤンニン
グできるようにすることが望ましい。
物体の種類に応じた適正な把持力で物体を扱うた
めには、把持力すなわちロボツトハンドのフイン
ガに掛かる荷重の大きさとその分布を精密に検出
して把持力を制御しなければならない。そのよう
な目的で第１図に示すような小形の圧覚センサ単
位セルが提案され、面状分布の検出にはこの単位
セルあるいは２個の単位セルからなる感圧モジユ
ールをアレイ状に配列して圧覚センサを構成す
る。この単位セルは、例えばＮ形シリコン単結晶
からなるリング状感圧構造体１の受圧面１１に垂
直の面の表面から拡散により12個のＰ形ストレン
ゲージ領域２１，２２，２３を形成し受圧面１１
に対向する底面１３により支持体に固定したもの
である。ストレンゲージ２１で構成されるブリツ
ジの出力電圧により受圧面１１に加わる力の受圧
面に垂直方向成分Fz、ストレンゲージ２２で構
成されるブリツジの出力電圧により受圧面１１に
平行な方向の１成分Fx、ストレンゲージ２３で
構成されるブリツジの出力電圧により残りの１成
分Fyを検出する。このようなブリツジの出力信
号は増幅部に入力されるが、各単位セルあるいは
感圧モジユールからの出力信号の取り出し、およ
びそれらへの入力の供給のための配線を少なくす
るために入力の供給および出力信号の取り出しを
単位セルあるいはモジユールごとにスキヤンニン
グできるようにすることが望ましい。
本発明の目的はそのようなスキヤンニングを容
易にでき配線を少なくした圧覚センサを提供する
ことを目的とする。
易にでき配線を少なくした圧覚センサを提供する
ことを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明によれば、圧覚センサの単位セルの感圧
構造体にアナログスイツチが集積され、入出力配
線中に接続されることによつて上記の目的が達せ
られる。アナログスイツチとしてはMOSトラン
ジスタを形成することが有利である。
構造体にアナログスイツチが集積され、入出力配
線中に接続されることによつて上記の目的が達せ
られる。アナログスイツチとしてはMOSトラン
ジスタを形成することが有利である。
第２図，第３図は本発明の実施例を示し、この
場合は単結晶半導体として基板の両面に異なる導
電形のエピタキシヤル層を備えたシリコン板を用
い、一方の面のエピタキシヤル層にFz検出用ブ
リツジを、他方の面のエピタキシヤル層にFxお
よびFy検出用のブリツジを形成したものである。
第２図に示した感圧構造体の表面１２にはストレ
ンゲージ領域２１のほかにその中間の歪の小さい
領域に出力端子Ｚに接続されるアナログスイツチ
３１，３２、入力端子Ｖに接続されるアナログス
イツチ３３が形成されている。このアナログスイ
ツチは第４図に示したようにMOSトランジスタ
として形成されている。すなわちＰ形シリコン基
板４１上に設けられたＮ形エピタキシヤル層４２
中にＰ形拡散層４３が形成され、さらにその中に
N+形のソース、ドレイン層４４が形成されてい
る。シリコン板表面は酸化膜４５で覆われ、その
上にゲート電極４６が設けられ、Ｎチヤネル
MOSトランジスタ３が構成される。一方、スト
レンゲージ領域はＰ形拡散層４７により形成さ
れ、これとの接続は金属薄膜配線５により接続さ
れている。接地配線として利用される基板４１へ
の接続はＰ形拡散層４８で行われる。この接地部
は第２図，第３図では小円６で表わされている。
第３図は離面１４を示し、出力端子Ｘ，Ｙに接続
されるアナログスイツチ３４〜３７および入力端
子Ｖに接続されるアナログスイツチ３８が表面と
同様に歪の小さい左右中間部に形成されている。
場合は単結晶半導体として基板の両面に異なる導
電形のエピタキシヤル層を備えたシリコン板を用
い、一方の面のエピタキシヤル層にFz検出用ブ
リツジを、他方の面のエピタキシヤル層にFxお
よびFy検出用のブリツジを形成したものである。
第２図に示した感圧構造体の表面１２にはストレ
ンゲージ領域２１のほかにその中間の歪の小さい
領域に出力端子Ｚに接続されるアナログスイツチ
３１，３２、入力端子Ｖに接続されるアナログス
イツチ３３が形成されている。このアナログスイ
ツチは第４図に示したようにMOSトランジスタ
として形成されている。すなわちＰ形シリコン基
板４１上に設けられたＮ形エピタキシヤル層４２
中にＰ形拡散層４３が形成され、さらにその中に
N+形のソース、ドレイン層４４が形成されてい
る。シリコン板表面は酸化膜４５で覆われ、その
上にゲート電極４６が設けられ、Ｎチヤネル
MOSトランジスタ３が構成される。一方、スト
レンゲージ領域はＰ形拡散層４７により形成さ
れ、これとの接続は金属薄膜配線５により接続さ
れている。接地配線として利用される基板４１へ
の接続はＰ形拡散層４８で行われる。この接地部
は第２図，第３図では小円６で表わされている。
第３図は離面１４を示し、出力端子Ｘ，Ｙに接続
されるアナログスイツチ３４〜３７および入力端
子Ｖに接続されるアナログスイツチ３８が表面と
同様に歪の小さい左右中間部に形成されている。
第４図に示すMOSトランジスタ３はゲート電
極４に正の電圧を印加した場合に導通するが、第
５図に示すようにエピタキシヤル層４２に直接
P+拡散層４９によりソース、ドレイン層を形成
した場合は、ゲート電極４６に印加される電圧が
零あるいは負の場合に導通する。
極４に正の電圧を印加した場合に導通するが、第
５図に示すようにエピタキシヤル層４２に直接
P+拡散層４９によりソース、ドレイン層を形成
した場合は、ゲート電極４６に印加される電圧が
零あるいは負の場合に導通する。
第６図は配線密度の小いFz検出用ブリツジ形
成面にアナログスイツチ３１〜３３および３９の
ほかに温度センサ７およびそれに直列接続の薄膜
抵抗８を形成した実施例である。第７図は本発明
に基づく単位セルを用いた場合の圧覚センサの回
路構成の一例を示し、図中に記入された符号は本
発明の実施例を示した図に記入した符号の部分に
対応する。入力配線５１，５２、出力配線５３，
５４，５５に挿入されたアナログスイツチ３を制
御部１０よりの信号により順次オン、オフするこ
とによりスキヤンニングして、各単位セルのFx，
Fy，Fz検出用の各ブリツジからの出力信号を順
次増幅部２０に取り出す。
成面にアナログスイツチ３１〜３３および３９の
ほかに温度センサ７およびそれに直列接続の薄膜
抵抗８を形成した実施例である。第７図は本発明
に基づく単位セルを用いた場合の圧覚センサの回
路構成の一例を示し、図中に記入された符号は本
発明の実施例を示した図に記入した符号の部分に
対応する。入力配線５１，５２、出力配線５３，
５４，５５に挿入されたアナログスイツチ３を制
御部１０よりの信号により順次オン、オフするこ
とによりスキヤンニングして、各単位セルのFx，
Fy，Fz検出用の各ブリツジからの出力信号を順
次増幅部２０に取り出す。
本発明は圧覚センサ単位セルの感圧構造体にア
ナログスイツチを配設したもので、単位セルある
いは感圧モジユールへの入力の給供および出力信
号の取り出しがスキヤンニング可能となり、単位
セルのストレンゲージ部と信号処理部との間の配
線数が大幅に減少するので、多数のセルを内蔵す
るアレイ状圧覚センサの構成が極めて容易にな
る。
ナログスイツチを配設したもので、単位セルある
いは感圧モジユールへの入力の給供および出力信
号の取り出しがスキヤンニング可能となり、単位
セルのストレンゲージ部と信号処理部との間の配
線数が大幅に減少するので、多数のセルを内蔵す
るアレイ状圧覚センサの構成が極めて容易にな
る。
第１図は圧覚センサ単位セルの感圧構造体の斜
視図、第２図は本発明の一実施例の感圧構造体表
面の平面図、第３図は同じく裏面の平面図、第４
図は本発明によるアナログスイツチの一実施例を
示す感圧構造体要部断面図、第５図はアナログス
イツチの別の実施例を示す感圧構造体の要部断面
図、第６図は本発明の異なる実施例の感圧構造体
表面の平面図、第７図は本発明の実施例の圧覚セ
ンサの回路図である。 １…感圧構造体、２１，２２，２３…ストレン
ゲージ領域、３，３１，３２，３３，３４，３
５，３６，３７，３８，３９…アナログスイツ
チ、５…配線。
視図、第２図は本発明の一実施例の感圧構造体表
面の平面図、第３図は同じく裏面の平面図、第４
図は本発明によるアナログスイツチの一実施例を
示す感圧構造体要部断面図、第５図はアナログス
イツチの別の実施例を示す感圧構造体の要部断面
図、第６図は本発明の異なる実施例の感圧構造体
表面の平面図、第７図は本発明の実施例の圧覚セ
ンサの回路図である。 １…感圧構造体、２１，２２，２３…ストレン
ゲージ領域、３，３１，３２，３３，３４，３
５，３６，３７，３８，３９…アナログスイツ
チ、５…配線。
Claims (1)
- １ 半導体単結晶からなり一導電形の表面層に逆
導電形の複数のストレンゲージ領域が形成された
感圧構造体の複数個がアレイ状に配置され、各感
圧構造体に力が加わつた時にストレンゲージから
なるブリツジに生ずる出力電圧により加わつた力
の３成分の大きさの面分布を検出するものにおい
て、感圧構造体にアナログスイツチが集積され、
入出力配線中に接続されたことを特徴とする圧覚
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011588A JPS60154678A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 圧覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011588A JPS60154678A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 圧覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154678A JPS60154678A (ja) | 1985-08-14 |
| JPH0446463B2 true JPH0446463B2 (ja) | 1992-07-30 |
Family
ID=11782058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59011588A Granted JPS60154678A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 圧覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154678A (ja) |
-
1984
- 1984-01-25 JP JP59011588A patent/JPS60154678A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60154678A (ja) | 1985-08-14 |
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