JPH0580970B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、触覚センサに関するものであり、さ
らに詳しくいえば、本発明は、ロボツトおよびロ
ボツト終端作動体を含む種々の型式の自動化装置
とともに用いるのに特に適する触覚センサであ
る。

〔従来技術〕

ロボツトのような精緻度の増大している型の自
動化装置は、検査、同定、つまんで置く手順、組
立て手順などを含む非常に多様な製造作業におい
て用いられている。ロボツト化装置が部品を特定
の方法で損傷しないようにして掴めるようにする
ために、ロボツトによつては、ある程度の触覚能
力を終端作動体に与える触覚センサを有する終端
作動体またはあごを装備されているものがある。
他の自動化装置は作業面に取付けたセンサを用い
て知覚フイードバツクを与えて、装置につけた部
品の操作を助ける。触覚センサは、装置に関連し
た適当な回路に電気的に接続されて、一つの部品
の寸法と形を含む種々のパラメータおよびその部
品に加わつた力を検出できるようにする。

種々の原理で動作する触覚センサが知られてい
る。例えば、米国ペンシルバニヤ州エリーのロー
ド・コーポレーシヨン製の満足な光電触覚センサ
が一連の垂れ下がつた突起のある柔軟なプラテン
を有し、突起が突起の両側に配置された発光器と
受光器と共同して突起の上方に隣接したプラテン
の部分が折れ曲がるとき電気出力を出し、発光器
と受光器の間の光の伝達が突起の動きによつて変
調される。

圧力に感応する導電性エラストマを用いる触覚
センサがラガース（Lagasse）ほかの米国特許第
4014217号に開示されている。このセンサは、一
連の中心電極を囲み不純物添加されたエラストマ
部材と共同作用する一連の環状電位を有し、電極
によつてエラストマ部材内に作られる電流場が印
加圧力によつて変えられると、読出し情報を発生
する。離散型半導体感知サイトを組込んだ触覚セ
ンサの一つの形がピーターソン（Peterson）の
米国特許第4492949号に開示されている。このセ
ンサは、圧縮可能なパネルを備え、この圧縮可能
なパネルは、パネルの上にあるたわみ部材に埋め
込まれた一部が露出した導体の一連の横列と前記
列に直角なパネルの下にある台板に埋め込まれた
一部分が露出した導体の一連の縦列との間に配列
の形で分布した一連の圧力感応電導性ポストを備
えている。ポストは、横列と縦列の交さ点におか
れて、圧力が各ポストにごく接近して加えられる
とき、ポストの電気抵抗が減少して、電流を横列
から縦列へ流れられるようにしている。横列と縦
列は、加えられた圧力の場所と大きさの読出し情
報を与える適当な交さ多重入出力回路によつて逐
次走査される。

交さ多重入出力電子回路をピータソンの前記特
許に記載されているような触覚センサと組合せて
用いることは、感知部位の密度を増大できるよう
にして、それによつてセンサの分解能を大きくで
きるようにする利点を与える。しかし、高分解能
を達成するための制限要因が、交さ多重化センサ
装置における電気的クロストーク、または擬スイ
ツチング現象の導入であつた。この問題を克服す
るために、センサによつては、ダイオーダがオバ
ートン（Overton）の米国特許第4481815号に開
示されたような各感知部位に置かれている。

導電性エラストマを用いる触覚センサに関する
技術の現状をさらに完全に再検討するために、以
下の論文を参照する。すなわち、マサチユセツツ
州ウオータタウンのベリイ・ライト・コーポレー
シヨン（Barry Wright Corporation）のピータ
（Peter）およびチヨラキス（Cholakis）の「終
端作動体用触覚センサ」；ザ・インターナシヨナ
ル・ジヤーナル・オブ・ロボテイツクス・リサー
チ（The International Journal of Robotics
Research）第１巻、第３号、1982年秋のマー
ク・エツチ・レイバート（Marck H.Raibert）
およびジヨン・イー・タンナ（John E.Tanner）
の「VLSI触覚感知計算機の設計および実現」；マ
サチユセツツ工科大学の人工知能研究所の1981年
４月のAIメモ629，第１〜37頁にあるウイリア
ム・ダニエル・ヒリス（William Daniel Hillis）
の「能動接触感知」；および米国ベツトフオー
ド・ケンプトンのIFS出版社（IFS Pubs.，Ltd.）
の1980年第１回ロボツトの視覚およびセンサ会議
議事録の第73〜80頁の「導電性シリコンゴムを用
いる力変換器」 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来技術の触覚センサは、種々の欠点をもつて
いる。光電原理を用いるものは、製作費が高い。
導電性エラストマを用いるものは、低感度で、エ
ラストマに添加する導電粒子は、エラストマの機
械的性質に悪い影響を与えるので、摩耗する傾向
がある。交さ多重入出力配列で離散的圧力感知ポ
ストを用いるセンサおよびダイオードを組入れて
いるものは、製作費が高い。さらに、従来技術の
各センサは、分解能と感度が制限されており、所
望の通りに耐久性があつて製作費が高くないもの
はない。

前述のことから、本発明の主な目的は、周知の
触覚センサの限界を克服する新規な触覚センサを
提供することである。

本発明のもう一つの目的は、大きな領域で高い
分解能と感度とを与える改良された触覚センサを
提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的は、製作費が比
較的安いがんじような触覚センサを提供すること
である。

本発明のなお別の目的は、感知圧力分布を比較
的大きな領域にわたつて最小の構成部品で正確に
感知する方法と装置を提供することである。

本発明のなおもう一つの目的は、電気的クロス
トークや擬スイツチングによつて生ずる妨害を最
小にして交さ多重入出力モードで動作する触覚セ
ンサを提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

具体的にいえば、本発明は、感知面に加えられ
た圧力の大きさと分布との正確な読出し情報を与
える新規なやり方で機能する触覚感知装置を提供
する。

本センサは、物体が接触するのに適した上面と
複数の離間した圧力感知部位に重なつている下面
とを備えた弾性プラテンを備えている。各部位
は、エミツタ電極機構とそれから離間した関係に
エミツタ電極機構を囲む随伴コレクタ電極機構を
含んでいる。プラテンの下面につけた柔軟な導電
機構がエミツタ電極機構とコレクタ電極機構と共
同作用して、プラテンが感知部位にごく隣接して
下方に曲げられ、電圧がエミツタ電極機構とコレ
クタ電極機構の間に加えられるときエミツタ電極
機構によつて出された電流の事実上すべてを随伴
コレクタ電極機構によつて集めさせる。

好ましくは、感知部位は、ブスバーによつて一
つの横列の形に電気的に相互接続された一連の電
流放出電極と電流放出電極を囲み前記横列の上方
にそれを横切つて配設されたもう一つのブスバー
によつて一つの縦列の形に電気的に接続された一
連の電流コレクタ電極によつて与えられる。エミ
ツタ電極は、それらの随伴コレクタ電極から電気
的に絶縁され、横列と縦列を画定するブスバーは
互いに電気的に絶縁されている。横列は、絶縁さ
れたパネルの下側に設けられ、縦列はエミツタ電
極と共面の絶縁されたパネルの上側に設けられ
る。弾性プラテンがエミツタ電極とコレクタ電極
の縦横配列の上にあつて、そのプラテンの下側に
エミツタ電極とコレクタ電極とに係合する導電材
料からなる薄くて粗い被膜がついている。正電圧
をエミツタ電極の横列の選択された一つに与え、
より低い電圧を各縦列に同時に与え、圧力を受け
ている部位でそのような部位にエミツタ電極の一
つから被膜を通して随伴コレクタ電極へ電流を流
れさせて多重入出力回路によつて集電して測定
し、これらの過程を周的繰返して加えられた圧力
の所在場所と大きさの両方の読出し情報を作るよ
うにした手段が設けられる。

〔実施例〕

次に図面を参照すると、第１図は、本発明を実
施する触覚センサ１０を例示している。触覚セン
サ１０は、組立作業における部品Ｐの向きを感知
するために作業面１１にのせることもできるし、
または触覚センサ１０の小形にしたもの１０′を
ロボツトの腕１４の端に取付けた終端作業体１３
の一方または両方の可動要素１２に取付けて、部
品Ｐを適当な大きさの圧力で適当なやり方で掴む
ことができるようにしてもよい。

これまでに検討したように、既知の触覚センサ
は、分解能、感度、寿命および製作容易性が限ら
れている。なお、活動範囲の大きさを最大にし、
構成要素をできるだけ小さくするために交さ多重
入出力技術を用いる公知の触覚センサは、簡単に
は一つの圧力感知部位における電気的活動が隣接
の圧力感知部位に出力を生ずる傾向として説明で
きる電気的クロストークおよび擬スイツチングの
問題に悩まされた。これらの問題を複雑な機械的
構造によるかまたは、その構造内で電気的構成要
素を接続することによるかのいずれかで上述の問
題を克服する試みは、全く満足でなかつた。

本発明の触覚センサは、周知の従来の触覚セン
サの限界を克服するものである。例えば、それは
比較的大きな感知面積にわたつて高い空間分解能
と鋭敏な感度をもつている。なお、それは、寿命
が長く、容易に製作できる。さらに、本発明を実
施する触覚感知装置は、それの種々の感知部位の
間の電気的クロストークをなくすことによつて物
体を感知するように精確に作動する。

再び各図面、中でも特に第２図を参照すると、
本発明の触覚センサ１０は、どんな形でもよい
が、例示した実施例においては正方形である枠１
５を備えている。弾性プラテン１６が枠の周辺縁
の回りに伸びる接着剤の層によつて枠１５に取付
けられる。プラテン１６には第１図に例示した部
品Ｐのような物体に係合するのに適応する表面す
なわち上面１６ａと裏面すなわち下面１６ｂがあ
る。配線ハーネス１７のような一つ以上の配線ハ
ーネスがセンサ１０が適当な回路に後述のように
して接続するために設けられている。

この触覚センサ１０は、高い分解能をもつてい
る。この目的のために、部S₁，S₂およびS₃（第２
図に“Fig.3”としるされた円の囲い内に示され
ている）などの密接した間隔で並べた圧力感知部
位の縦横配列がプラテン１６の下の枠１５の中に
設けられている。感知部位S₁〜S₃によつて占めら
れる範囲、または領域は、事実上正方形でプラテ
ン１６の領域と同じ広さである。感知部位S₁〜S₃
は、例として、中心間の間隔が約0.25cm以下、さ
らに好ましくは、約0.20cm以下の程度の等しい水
平および垂直の間隔をおいて位置決めされ、それ
によつて１cm²当り23を超える感知部位密度を得る
ために6400個の感知部位を258cm²末満の領域に配
列できるようにする。

本発明によれば、圧力感知は各部位にあるエミ
ツタ電極に電力を与えて、それらのそれぞれの随
伴コレクタ電極によつて集められる電流を測定す
ることによつて達成される。第６図に最もよく見
られるように、中央部位S₂などの各感知部位は、
エミツタ電極２０を備え、エミツタ電極はそれと
共面に配置されて、0.02cmなどの非常に狭い幅の
連続した環状すきま２２によつてエミツタ電極か
ら離されている随伴コレクタ電極２１によつて囲
まれている。連続の可とう性導電被膜または導電
層２３（第５図）が、プラテン１６の周辺縁１６
ｃにおける以外、プラテン１６の下面１６ｂの事
実上全体に配置されて、プラテンの下面１６ｂに
全方向性抵抗を与え、プラテンの下面１６ｂにざ
らざら、すなわちあらさを形成する複数の微小突
起を与えるようにプラテン１６と一緒に作用す
る。従つて、プラテン１６が下方にたわめられて
感知部位S₂などの下にある部位のところで電極２
０，２１と係合すると、導電層２３が電極間のす
きま２２を橋絡し、エミツタ電極２０からコレク
タ電極２２へ電流を伝える。

エミツタ電極２０からコレクタ電極２１へ伝え
られる電流の大きさは、固定パラメータと可変パ
ラメータの両方の関数である。固定パラメータに
は、(1)導電層２３の横の、すなわちプラテン１６
に沿つた抵抗で、導電層が非常に薄いとき（好ま
しい例示実施例におけるように）、比較的大きい
抵抗、(2)狭いすきま２２と比較的幅の広いコレク
タ電極２１の横方向における相対的寸法、および
(3)中央コレクタ電極２１と第７図に例示した右側
感知部位のコレクタ電極２１ａとの間のすきま２
５ａなどのコレクタ電極と隣接コレクタ電極との
間のすきま２５ａ，２５ｂの横方向寸法がある。
エミツタ電極２０からコレクタ電極２１へ伝えら
れる電流の大きさに影響を与える可変パラメータ
は、導電層２３にざらざらを与える微小突起によ
つている。

導電層２３と下にある対のエミツタ電極とコレ
クタ電極との間を係合させる圧力が小さいとき、
微小突起は、導電層と電極の間にほんの小さな面
積の接触しか生じさせない。従つて、エミツタ電
極２０からコレクタ電極２１へ流れる電流に対す
る抵抗は、高くて、電流が小さい。プラテン１６
に加わる圧力が大きくなると導電層２３の電極２
０，２１と接触する面積を大きくするので、抵抗
を減らして、エミツタ電極２０からコレクタ電極
２１への電流を大きくする。特定の部位において
コレクタ電極２１によつて受けられる電流を監視
することによつて、そのような部位にかかる圧力
を確めることができ、そのような電極が、その随
伴エミツタ電極２０からの電流だけを受けて、他
のどれかの部位にあるエミツタ電極からの電流を
受けなければ、グレースケール、すなわちアナロ
グの出力信号を発生できる。

前記の条件を満足し、種々の感知部位間の電気
的クロストークを防止して、利用できる電流信号
の強さを最大にするために、特定の部位において
導電層２３によつて受けられるエミツタ電極から
の電流の事実上すべてが、そのような部位におけ
る随伴コレクタ電極へ送られてその中に入る。そ
のような電流は、他のどんな部位へもほとんど伝
えられない。このために放出電流の電気的活動の
部位の局所化を非常に望ましいものにし、その部
位の局所化は、一部分は、各部位にあるエミツタ
電極がその随半環状コレクタ電極によつてすつか
り囲われているということに起因している。電気
的活動の部位の局所化はまた構成要素の寸法およ
び前述の間隔パラメータのために感知部位内およ
び感知部位間にある電流に対する抵抗が異ること
にも起因している。

電流に対する異なる抵抗が、次に参照する第８
図の略図で例示されている。抵抗R₁，R₃および
R₅は、大きさがプラテン１６に加えられる圧力
の関数である可変抵抗を表わす。抵抗R₃の大き
さはまた、抵抗R₅と同様にコレクタ電極２１の
横方向、すなわち半径方向の寸法によつて変る。
抵抗R₂は導電層２３の比抵抗、すきま２２の横
方向寸法およびプラテン１６が上にのつている電
極２０，２１のその部分に加わる圧力によつて決
まる大きさをもつている。抵抗R₄の大きさは導
電層２３の比抵抗、任意の隣接感知部位における
隣接コレクタ電極間の横方向すきま、例えばコレ
クタ電極２１とコレクタ電極２１ａの間のすきま
２５ａなど、および問題にしている感知部位およ
び隣接部位のところの上にあるプラテン１６に加
わつた圧力によつて変る。すべての動作条件の下
で抵抗R₃は、抵抗R₄と抵抗R₅の和よりずつと小
さい、すなわちR₃≪R₄＋R₅である。

従つて、エミツタ電極２０に適当な電源３０か
ら電力を供給して、圧力（第７図に示されたよう
な）を、そのようなエミツタ電極２０とそれの随
伴コレクタ電極２１の上にのつているプラテン１
６の部分に加えると、エミツタ電極２０から伝え
られる電流のほとんどすべてが隣接の感知部位へ
伸びるどんな代りの経路（例えば、抵抗R₁，R₂，
R₄およびR₅を含む図示のもの）も通らず、コレ
クタ電極２１へ伸びる抵抗R₁，R₂、およびR₃を
含む経路をたどる。すなわち、エミツタ電極２０
と隣接の非随伴コレクタ電極２１ａとの間の抵抗
およびエミツタ電極２０ａと隣接の非随伴コレク
タ電極２１との間の抵抗がエミツタ電極２０また
は２０ａのいずれかとそのそれぞれの随伴コレク
タ電極２１または２１ａとの間の抵抗より大き
い。増幅器３２は、コレクタ電極２１によつて受
けられた電流を監視し、印加圧力の大きさを表わ
す出力信号電圧を与える。増幅器３１〜３３もま
た仮想接地電位をそれぞれのコレクタ電極に加え
るために普通のやり方で作動する。

圧力を加える場所を決定できるようにするた
め、ならびにセンサの設計および支援回路を簡単
にするために、センサ１０は、前記パターソンの
特許に開示された回路の形式のような交さ多重入
出力手段と共同して作動されるように設計され
る。この目的のために、電極２０，２０ａおよび
２０ｂのようなエミツタ電極は、おのおの絶縁さ
れたパネル３８の下側に設けられたブスバー３５
（第３図）に電気的に相互接続される。本願の例
では、そのような接続は、ブスバー３５からパネ
ル３８を通して上方に突き出ている中空ピン３９
（第５図）のような横ピンによつてなされる。バ
ー３６および３７などのような一連のブスバー
が、第３図に例示したようにしてバー３５と間隔
をあけて列になつて伸びている。ブスバー３５〜
３７は、それらの長さに沿つて互いに小さな空隙
４０，４１によつて電気的に隔離されて電気的に
相互接続されたエミツタ電極の水平列を形成す
る。

電極２１ａ，２１および２１ｂなどのコレクタ
電極は、感知部位S₂（第６図）がブスバー４３と
一体に形成されて、それに接続されるやり方など
で電極を形成する導電性ブスバー４２，４３およ
び４４を用いてパネル３８の上面側に電気的に相
互接続される。ブスバー４２〜４４は垂直列の形
で平行に配置され、それらの長さに沿つて互いに
小さい空隙４５，４６によつて横方向に離され、
空隙がそれぞれブスバー間の電気的隔離を行つて
いる。コレクタブスバー４２〜４４は、エミツタ
ブスバー３５〜３７に直角に配置され、感知部位
S₁〜S₃は、それらの交さ点に置かれる。

縦列ブスバー４２〜４４の間の隔離空隙４５お
よび４６ならびに横列ブスバー３５〜３７の間の
対応する空隙４０および４１は小さく、各空隙
は、0.020cmの程度である。好ましくは、ブスバ
ー４２〜４４などのブスバーの縦横の列はパネル
３８の縁にあるメツキしたピンホールに終る延長
部４２ａ〜４４ａが設けられて、配線ハーネス１
７を在来のコレクタによつて接続できるようにな
つていることである。プラテン１６の裏面は、１
６ｃにある周辺縁の回りを被膜のつかないままに
されて、ブスバー延長部とピン接続部の上方の電
気的絶縁を果している。エミツタ電極、コレクタ
電極およびそれぞれのブスバーは、普通の印刷回
路製作プロセスによつてパネル３８に設けられ、
印刷回路製作プロセスはエミツタ電極ピンを作る
ためにパネル３８にある貫通孔をメツキして、次
に関連の空隙を作るためおよびブスバーとエミツ
タ電極とコレクタ電極とを画定するために導電材
料をエツチングでとりさることを含んでいる。

本発明で用いられる交さ多重入出力手段は、正
電圧をブスバー３６などのブスバー横列の選択さ
れた一つに加え、好ましくは仮想接地電位にある
低い電圧をブスバー４２，４３および４４などの
ブスバー縦列の各々に加えて、選択されたブスバ
ーの各エミツタ電極と感知部位S₂に設けられてい
るような各エミツタ電極の随伴コレクタ電極との
間に導電層２３を貫通する圧力応答電流の経路を
確立する。ブスバー４３などの縦列ブスバーの選
択された一つの中の電流が活性エミツタブスバー
横列に沿つて各部位におけるすべての印加圧力を
表わす電気信号を与えるために測定される。これ
らの過程は各縦列ごとに横列についてつぎつぎに
繰返され、電流が集められて測定され、適当な読
出し情報を作る。

縦列のすべてを多重入出力操作の間仮想接地電
位に保持してもよいが、三つしか必要でない。例
えば、読取られている縦列４３と並んで１対の縦
列４２および４４だけを接地電位に保持すればよ
い。従つて、各横列に電圧を加えたとき、三つの
縦列からなる郡を次々に各横列に沿つて走査して
もよい。

エミツタ電極およびコレクタ電極を、電極１２
１などの共通コレクタ電極がエミツタ電極１２
０、１２０ａおよび１２０ｂなどの三つのエミツ
タ電極の群を囲んでいる第９図のセンサ１１０の
部分に例示されているようなパターンに配列でき
る。この配列で、電圧を上側エミツタ電極１２０
ｂに接続された横列１３５などの横列の一つに加
えると、コレクタ電極１２１によつて集められた
電流がエミツタ電極１２０ｂの上に隣接したプラ
テン１１６に加えられた圧力を表わしている。各
横列を逐次に作動して一つの横列を作動しながら
各縦列からの電流を測定することによつて、各感
知部位で印加された圧力を決定できる。

所望ならば、エミツタ電極およびコレクタ電極
の横列および縦列をこの前に説明したのと異る
種々のパターン、例えば横列２３５〜２３７が半
径方向に伸び、縦列２４２〜２４４が開口中心の
回りに円周方向に伸びている第１０図の改変セン
サ２１０に例示された円形パターンに配列しても
よい。

本発明の触覚センサは、容易に製作できる。こ
の目的のために、プラテン１６は天然ゴムまたは
合成ゴムなどの比較的柔いエラストマ材料の薄板
から作られる。プラテン１６の下側は、米国ペン
シルバニア州エリーにあるロード・コーポレーシ
ヨン（Lord Corporation）のケミカル・プロダ
クツ・グループによつて製作されたH322やL300
などの弾性担体内に導電粒子を含む導電性ポリウ
レタンでスプレーコーテイングを施される。スプ
レーは、できるだけ薄いコーテイングの形でポリ
ウレタンを付着させるべきで、好ましくは、コー
テイングは約0.0025cm未満の厚さである必要があ
る。コーテイングによつて与えられた微小突起
は、裸眼で見えたり、触つて分るものより小さい
あらさであることが必要である。

センサ１０は、容易に組立てできる。この目的
には、第４図で最もよく見られるように、パネル
３８は、パネル３８の下にあつてプラテン１６の
面積と事実上同じ広さに広がつている堅い絶縁ボ
ード５０によつてプラテン１６の下側についてい
る導電層２３の下に取付けられる。絶縁ボード５
０は、内側枠５１に支えられ、内側枠５１は、枠
１５がスペーサ５３とフアスナ５４によつて固着
されている台５２に固定される。この構成によつ
て種々の電気的接続を第３図に例示されているよ
うな間隔をあけた周辺位置にあるパネル３８の縁
に設けることができる。

〔発明の効果〕

前述のことにかんがみ、本発明は、高い分解
能、感度、寿命および容易な製作可能性を特徴と
する改良された触覚センサを提供することは明ら
かなはずである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する触覚センサの二、
三の異る適用を例示する部分斜視図、第２図は、
本発明を実施する触覚センサの平面図である内部
構成の細部を見せるために触覚センサの感知面の
一部分をはがして裏返したもの。第３図は、第２
図に例示したセンサの露出された部分の極拡大部
分平面図、第４図は、第２図の線４−４に沿つて
描いた拡大部分断面図、第５図は、第４図に例示
した円内に入つている領域の極拡大断面図、第６
図は、あるセンサ要素の拡大した幾分略図的部分
平面図、第７図は、第６図の線７−７に沿つて描
いた断面図、第８図は、本発明の動作のある原理
を例示する電気回路図、第９図は、本発明の変更
実施例の一部分の拡大部分平面図、第１０図は、
本発明の別の変更実施例の平面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上面および下面を有する弾性プラテンと、 前記下面の下にある横に間隔をおいた複数の圧
   力感知部位と、 前記プラテンの前記下面についており前記圧力
   感知部位の上に重なつている可とう性導電手段
   と、 を備え、 前記圧力感知部位の各々はエミツタ電極機構お
   よび前記エミツタ電極機構をそれと間隔をおいた
   関係で取囲む随伴コレクタ電極機構を含み、 前記可とう性導電手段は前記プラテンが一つの
   選択された部位にもたれて下方にたわめられる
   と、前記エミツタ電極機構から放出された電流を
   受けて前記エミツタ電極機構から前記導電手段に
   流入する電流の事実上すべてを前記随伴コレクタ
   電極機構に伝えるように前記圧力感知部と共同作
   動できることを特徴とする機械的入力を電気的出
   力に変換する触覚センサ。 ２ 前記可とう性導電手段が前記下面に前記プラ
   テンと共同作動できる複数の導電性微小突起を備
   えて、前記プラテンと前記電極機構との間の下向
   き圧力が増大するのに応じて抵抗が小さくなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の触
   覚センサ。 ３ 前記プラテンが非導電性のエラストマ部材を
   含み、前記導電手段がエラストマ担体内に分散し
   た導電粒子を含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の触覚センサ。 ４ 前記エミツタ電極機構を横に間隔をあけた横
   列の形につなぎ合せる手段と、前記コレクタ電極
   機構を前記横列にある角度をなして配置された横
   に間隔をあけた縦列の形につなぎ合せる手段と、
   前記横列と縦列を取付けて、それらを互いに横方
   向と圧力印加方向で電気的に隔離するパネル機構
   を備える特許請求の範囲第１項に記載の触覚セン
   サ。 ５ エツタ電極機構に接続される構成を有し、前
   記感知部位の選択された一つにおいて正電圧をエ
   ミツタ電極に加え、かつ同時に低い電圧をそのエ
   ミツタ電極に隣接した随伴コレクタ電極機構に加
   える多重入出力回路機構を備える特許請求の範囲
   第１項に記載の触覚センサ。 ６ 所定のパターンで配列された一連の感知部位
   と、 第１の電流エミツタ機構を含む前記感知部位の
   一つと、 前記第１の電流エミツタ機構を囲む第１の電流
   コレクタ機構と、 前記第１の電流エミツタから横方向に間隔をお
   いた第２の電流エミツタ機構を含む前記感知部位
   のもう一つのものと、 前記第２の電流エミツタ機構を囲む第２の電流
   コレクタ機構と、 表面の接触面と裏面とを有する弾性プラテン
   と、 前記プラテンの前記裏面に付いてそれと共同作
   動し、前記裏面を横切つて微小突起を与える可と
   う性導電手段であつて、前記導電手段が前記電流
   エミツタ機構と電流コレクタ機構に接合して導電
   手段を横切つて加えられる圧力に逆比例して変化
   する抵抗を有する回路の一部となる導電手段と、 前記プラテンの裏面に沿つて伸びて、前記第１
   および第２の電流コレクタ機構を横に間隔をあけ
   て電気的に絶縁された関係に取付けて前記可とう
   性導電手段を通して前記第１の電流エミツタ機構
   と前記第２の電流コレクタ機構との間および前記
   第２の電流エミツタ機構と前記第１の電流コレク
   タ機構との間の電流に、どちらかの電流エミツタ
   とその随伴電流コレクタ機構との間に与えられる
   ものより高い抵抗を定める手段と、 を備え、 一つのエミツタ電極機構から可とう性導電手段
   に流入する電流の事実上すべてがそれの随伴コレ
   クタ電極機構内に集められるようにした機械的入
   力を電気的出力に変換する触覚センサ。 ７ 前記可とう性プラテンが事実上非導電性のエ
   ラストマ部材を備えていることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項に記載の触覚センサ。 ８ 前記可とう性導電手段が前記電流エミツタ機
   構および電流コレクタ機構によつて接合された前
   記裏面の領域を覆つて連続の薄膜の形に配置され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第６項に
   記載の触覚センサ。 ９ 前記第１の電流エミツタ機構が所定のパター
   ンに配列された一連の電流エミツタを含み、前記
   第１の電流コレクタ機構が前記パターン内で前記
   電流エミツタの各々を囲んでいることを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項に記載の触覚センサ。 １０ 前記第１および第２の電流エミツタ機構が
   それぞれ所定のパターンに配列された第１および
   第２の一連の電流エミツタを含み、前記第１およ
   び第２の電流コレクタ機構が各々それらのそれぞ
   れの一連の電流エミツタの回りの周辺内に伸び、
   前記電流コレクタ機構が前記電気的に絶縁された
   取付け手段によつて互いに離されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載の触覚セン
   サ。 １１ 前記第１および第２の電流エミツタ機構が
   縦列に配列され、かつ前記取付け手段の下に前記
   縦列の横方向に伸びて、各縦列において横に隣接
   した電流エミツタを電気的に接続する手段を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   触覚センサ。 １２ 前記縦列および横列はまつすぐで互いにあ
   る角度をなして配置されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１１項に記載の触覚センサ。 １３ 前記縦列が円形で前記横列が縦列に対して
   半径方向に配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１１項に記載の触覚センサ。 １４ 前記コレクタおよびエミツタ取付け機構が
   前記プラテンに沿つて平行に伸びている電気的に
   絶縁されたパネルを含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第６項に記載の触覚センサ。 １５ 前記プラテンを前記取付け手段に接続し
   て、前記電流エミツタおよびコレクタ機構を前記
   可とう性導電手段と連続した接触を保つ枠を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   触覚センサ。 １６ 物体に接触するのに適応した上面と底面を
   有する事実上非導電性のエラストマ部材と、 前記底面に付いていて、それを横切る複数の微
   小突起を与えるもので、それに横断的に加えられ
   る圧力に逆比例して変化する電気抵抗を有する回
   路の一部分となる可とう性導電層と、 前記エラストマ部材の下にあり、上側と下側を
   有する電気的に絶縁されたパネルと、 前記パネルの上側に第１の縦列の中に間隔をあ
   けて取付けられた第１の一連の電流エミツタ機構
   と、 前記第１の縦列と並んで伸びる第２の縦列の中
   に前記パネルの上側に間隔をおいて取付けられた
   少なくとも第２の一連の電流エミツタ機構と、 前記第１の縦列内で前記パネルに取付けられ、
   前記第１の縦列の中の前記エミツタ機構の各々を
   それらと共面関係に囲む第１の電流コレクタ機構
   と、 前記第２の縦列内で前記パネルに取付けられ、
   前記第２の縦列の中の前記電流エミツタ機構の
   各々をそれらと共面関係に囲む少なくとも第２の
   電流コレクタ機構と、 前記パネルの下側に前記縦列に対して横方向に
   間隔をあけた横列で配置され、前記縦列にある前
   記電流エミツタ機構に電流を供給する手段と、 前記エラストマ部材とパネルを前記導電層に接
   合した前記電流エミツタ機構および電流コレクタ
   機構に平行に取付ける枠と、 を備え、 前記第１および第２の縦列にある前記電流エミ
   ツタ機構の各々がそれらの第１および第２のコレ
   クタ機構との間に電気的隔離を行なうためにそれ
   ぞれの第１および第２の電流コレクタ機構から横
   方向に離間されており、 前記第１の電流コレクタ機構が第２の電流コレ
   クタ機構との間に電気的隔離を行なうために第２
   の電流コレクタ機構から横方向に離間されてお
   り、 それによつて、圧力が電流エミツタの上に隣接
   したエラストマ部材に加えられるとき、各電流エ
   ミツタ供給される電流が導電層に直角に流入し
   て、それを横に通つてそのエミツタの随伴電流コ
   レクタに直角に流入することを特徴とする印加さ
   れた圧力を電気信号に変換する触覚センサ。 １７ 前記エラストマ部材の底面が前記微小突起
   を与えるように、ざらざらになつていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の触覚セ
   ンサ。 １８ 前記導電層が導電性エラストマ材料の連続
   コーテイングを含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第１６項に記載の触覚センサ。 １９ 前記エラストマ部材が柔い天然ゴムを含
   み、前記コーテイングが0.0025cm未満の厚さの導
   電性ポリウレタンを含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１６項に記載の触覚センサ。 ２０ 前記第１および第２の一連の電流エミツタ
   機構内の各電極が円形で、前記第１および第２の
   コレクタ機構には直線状で前記円形電極を囲む円
   形孔があつて円形電極との間に連続環状絶縁すき
   まを作つており、前記第１および第２のコレクタ
   機構がそれらの間に連続の細長い絶縁すきまを与
   えるように間隔をおいて平行に伸びていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の触覚
   センサ。 ２１ 前記エミツタ電流供給機構が前記パネルの
   下側に間隔をおいて平行に取付けられた何列もの
   導電ブスバーと、それらから横に伸びてパネルを
   通り、各横列に隣接した縦列の中の電流エミツタ
   と電気的に接触している一連のピンを備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載
   の触覚センサ。 ２２ 前記電流エミツタ機構、コレクタ機構およ
   びブスバーは、前記パネルの両側にメツキで作ら
   れ、前記ピンにはエミツタ電極のブスバーとの接
   合点においてパネルの貫通孔を画定するメツキさ
   れた壁があることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２１項に記載の触覚センサ。 ２３ 前記電流コレクタ機構の各々が連続して各
   電流エミツタ機構を囲んでいることを特徴とする
   特許請求の範囲第１６項に記載の触覚センサ。 ２４ 前記電流エミツタ電極が約0.0254cm未満の
   中心間間隔で位置決めされていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１６項に記載の触覚センサ。 ２５ 前記電流エミツタ電極が約23／cm²以上の密
   度で配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１６項に記載の触覚センサ。 ２６ 複数の密接した圧力感知部位を与える手段
   と、 電流エミツタ電極とそれを囲んでそれから間隔
   をおいている随伴電流コレクタ電極を含む各前記
   圧力感知部位と、 一連の前記エミツタ電極を横列に電気的につな
   ぎ合せる手段と、 前記電流コレクタ電極を前記横列にある角度を
   なして配置された縦列に電気的につなぎ合せる手
   段と、 前記電流エミツタおよびコレクタ電極接続手段
   が各々同様の横列と縦列の接続手段として配置さ
   れており、 物体に接触するのに適応した上側と前記電流エ
   ミツタ電極と前記電流コレクタ電極に接合するあ
   らい柔軟な導電層をもつた下側を有する弾性プラ
   テンと、 前記導電層が一つのエミツタ電極とその随伴コ
   レクタ電極との間でプラテンに沿つて、前記一つ
   のエミツタ電極と隣接非随伴コレクタ電極との間
   の抵抗より小さい抵抗を与え、 選択された横列にある電流エミツタ電極に所定
   の正電圧を加え、同時に一連の選択された縦列に
   ある前記電流コレクタ電極に低い電圧を与えて、
   エミツタ電極から導電層がそれに加えられた圧力
   に関係する大きさで圧縮される位置においてコレ
   クタ電極へ導電層を通して電流が流れるようにさ
   せる手段と、 前記の電圧印加を前記縦列と横列の間で所定の
   順序で行ない、前記圧力感知部位の間の印加電圧
   の所在場所の読出し情報を与えるために前記縦列
   の選択された一つの中の前記電流を監視する多重
   入出力手段と、 を備え、 それによつて物体によつてプラテンに加えられ
   た圧力の場所と大きさの両方を決定できる物体の
   機械像を作るのに用いる装置。 ２７ 前記電圧印加手段はまた、同時に前記低い
   電圧を前記一つの選択された縦列の少なくとも横
   方向に向い合つた両側にある縦列内の電流コレク
   タ電極に加えることを特徴とする特許請求の範囲
   第２６項に記載の装置。 ２８ 前記電圧印加手段はまた同時に前記正電圧
   を前記一つの選択された横列のすぐ隣の横列内の
   電流エミツタ電極に加えることを特徴とする特許
   請求の範囲第２６項に記載の装置。 ２９ 前記電圧印加手段が前記低い電圧を仮想接
   地に保持させるために前記コレクタ電極に接続さ
   れた増幅手段を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第２６項に記載の装置。 ３０ 縦横配列の部位の選択された一つにおいて
   圧力を感知する方法であつて、 選択された部位において正電圧を加えて、前記
   縦横配列の部位の上にある弾性プラテンの圧力感
   応導電層に電流を放出する過程と、 前記放出された電流を前記部位から外方へかつ
   前記導電層を通して流す過程と、 前記導電層内の前記電流の事実上すべてを前記
   選択された部位を囲む連続領域内に集める過程
   と、 印加圧力の読出し情報を作るために前記集めら
   れた電流を監視する過程と、 を含み、導電層内の電気的活動を圧力を印加した
   領域のすぐ隣の導電層の部分に限定する圧力感知
   方法。 ３１ 物体の機械で読取りできる像を作る方法で
   あつて、 横方向に間隔をあけた横列内に電気的に接続さ
   れ、かつ縦横配列の感知部位を与える横方向に間
   隔をあけて縦列内に電気的に接続された離間電流
   コレクタ電極によつて囲まれた一連の電流エミツ
   タ電極に接する圧力感応導電層をもつた弾性プラ
   テンを有するセンサのついた物体に圧力を加える
   過程と、 前記電流エミツタ電極横列の選択された一つに
   所定の正電圧を加え、同時に前記コレクタ電極縦
   列に低い電圧を加えて前記選択された横列にある
   一つのエミツタ電極から前記導電層を通して選択
   された縦列にあるすぐ隣の電流コレクタ電極にの
   み電流を流れさせる過程と、 前記選択された縦列の前記コレクタ電極から前
   記電流の事実上すべてを集める過程と、 前記電圧を加える過程を前記横列と縦列の間で
   周期的に繰返し、前記電流を集める過程を前記縦
   列の選択されたものの間で周期的に繰返して、前
   記物体の形に関する電気出力と物体がプラテンに
   接合する圧力を与える過程と、 を含む方法。