JPH0663887B2 - 分布型圧覚センサ - Google Patents
分布型圧覚センサInfo
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- JPH0663887B2 JPH0663887B2 JP63240917A JP24091788A JPH0663887B2 JP H0663887 B2 JPH0663887 B2 JP H0663887B2 JP 63240917 A JP63240917 A JP 63240917A JP 24091788 A JP24091788 A JP 24091788A JP H0663887 B2 JPH0663887 B2 JP H0663887B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、分布型圧覚センサに関し、詳しくはロボット
ハンド等の表面に取付けて、ハンドに加わる力の分布を
検出することができる分布型圧覚センサに関する。
ハンド等の表面に取付けて、ハンドに加わる力の分布を
検出することができる分布型圧覚センサに関する。
［従来の技術］ 分布型圧覚センサは主にロボットハンドなどにおいてそ
の圧覚を検知することにより、把持力の大きさ、面圧分
布等の情報を得ようとする目的で開発が進められてきて
おり、センサ表面に対する垂直な力のみならず、水平な
力の分布をも検出できる分布型圧覚センサとして、第１
図に示すようなものが提案されている。本例はセンサが
形成されるシリコンウェハを裏面側から見た図であり、
分布型圧覚センサ30はシリコンウェハから切出して形成
され、その左半分が検出部30A、右半分が信号処理部30B
である。このように分布型圧覚センサ30の裏面における
検出部30Aの側の斜線を施して示した部分にＹ方向の深
溝部31およびＸ方向の深溝部32を同一深さでダイサ等に
より穿削加工し、更に、これらの深溝部31および32に沿
って交叉線を施して示した位置に８個の長方形貫通孔33
を放電加工またはレーザ加工により形成する。また、第
１図で点々を付して示した部分は、浅溝部34であり、浅
溝部34はＸおよびＹ方向に深溝部32および31を形成した
後、図示の部分を深溝加工に用いたダイサの砥石よりも
やや厚い砥石で、Ｘ方向およびＹ方向に走査することに
より加工できる。
の圧覚を検知することにより、把持力の大きさ、面圧分
布等の情報を得ようとする目的で開発が進められてきて
おり、センサ表面に対する垂直な力のみならず、水平な
力の分布をも検出できる分布型圧覚センサとして、第１
図に示すようなものが提案されている。本例はセンサが
形成されるシリコンウェハを裏面側から見た図であり、
分布型圧覚センサ30はシリコンウェハから切出して形成
され、その左半分が検出部30A、右半分が信号処理部30B
である。このように分布型圧覚センサ30の裏面における
検出部30Aの側の斜線を施して示した部分にＹ方向の深
溝部31およびＸ方向の深溝部32を同一深さでダイサ等に
より穿削加工し、更に、これらの深溝部31および32に沿
って交叉線を施して示した位置に８個の長方形貫通孔33
を放電加工またはレーザ加工により形成する。また、第
１図で点々を付して示した部分は、浅溝部34であり、浅
溝部34はＸおよびＹ方向に深溝部32および31を形成した
後、図示の部分を深溝加工に用いたダイサの砥石よりも
やや厚い砥石で、Ｘ方向およびＹ方向に走査することに
より加工できる。
このような加工を分布型圧覚センサ30の裏面側に施すこ
とによって検出部30Aに４個の突起部35を備えた梁を形
成することができる。
とによって検出部30Aに４個の突起部35を備えた梁を形
成することができる。
第２図は第１図のＰ−Ｐ断面を示したものであり、第２
図から分るように深溝部31、浅溝部34および突起部35に
よって長方形貫通孔33により隔絶されたＸ方向の梁40が
形成される。また、第３図は第１図のＱ−Ｑ断面を示し
たものであり、第３図において、深溝部31、浅溝部34お
よび突起部35によって長方形貫通孔33により隔絶された
Ｙ方向の梁41が形成される。
図から分るように深溝部31、浅溝部34および突起部35に
よって長方形貫通孔33により隔絶されたＸ方向の梁40が
形成される。また、第３図は第１図のＱ−Ｑ断面を示し
たものであり、第３図において、深溝部31、浅溝部34お
よび突起部35によって長方形貫通孔33により隔絶された
Ｙ方向の梁41が形成される。
第４図は分布型圧覚センサ30をシリコンウェハの表面か
ら見た図である。第４図において、８個の長方形貫通孔
33により２個のＸ方向の梁40,40と２個のＹ方向の梁41,
41が形成されていることが分る。
ら見た図である。第４図において、８個の長方形貫通孔
33により２個のＸ方向の梁40,40と２個のＹ方向の梁41,
41が形成されていることが分る。
しかして、これらのＸ方向の梁40およびＹ方向の梁41に
は、それぞれ４つずつ、合計16個の半導体ストレンゲー
ジ42が形成され、また、分布型圧覚センサ30の右半面
は、信号処理のための電子回路が形成されている信号処
理部30Bである。
は、それぞれ４つずつ、合計16個の半導体ストレンゲー
ジ42が形成され、また、分布型圧覚センサ30の右半面
は、信号処理のための電子回路が形成されている信号処
理部30Bである。
次に、これらのＸ方向の梁40およびＹ方向の梁41によっ
てどのように荷重が検知されるかを以下に説明する。
てどのように荷重が検知されるかを以下に説明する。
第５〜８図はその検出の原理を説明したものである。
いま、第５図に示すように、両端が固定され、その中心
部に突起部10を有する梁11のその突起部10に、垂直方向
の力FVを加えると、梁11の下面に第６図に示すような、
分布の歪が発生する。
部に突起部10を有する梁11のその突起部10に、垂直方向
の力FVを加えると、梁11の下面に第６図に示すような、
分布の歪が発生する。
また第７図に示すように、同じ梁11の突起部10に水平方
向の力FHを加えると、梁11の下面に第８図に示すような
分布の歪が発生する。なお、これらの第６図および第８
図において、＋記号は引張歪、−記号は圧縮歪を表わし
ている。
向の力FHを加えると、梁11の下面に第８図に示すような
分布の歪が発生する。なお、これらの第６図および第８
図において、＋記号は引張歪、−記号は圧縮歪を表わし
ている。
そこで、第５図の点Ａ〜Ｄでの歪を第６図および第８図
でみてみると、いずれの点においても大きな歪が発生
し、垂直方向の力に対しては第６図に示すようにＡ点お
よびＤ点で、α［μstrain］、ＢおよびＣ点ではβ［μ
strain］となる。すなわち梁の対称性を考慮すればＡ，
Ｄ点およびＢ，Ｃ点での歪は等しい。
でみてみると、いずれの点においても大きな歪が発生
し、垂直方向の力に対しては第６図に示すようにＡ点お
よびＤ点で、α［μstrain］、ＢおよびＣ点ではβ［μ
strain］となる。すなわち梁の対称性を考慮すればＡ，
Ｄ点およびＢ，Ｃ点での歪は等しい。
また水平方向の力が加わった時に発生する歪は、第７図
に示すようにＢ点およびＤ点で−γ［μstrain］，Ａ点
およびＣ点でδ［μstrain］となり、垂直方向の力と水
平方向の力とが同時に加わった時のＡ〜Ｄ点の歪は以下
のようになる。
に示すようにＢ点およびＤ点で−γ［μstrain］，Ａ点
およびＣ点でδ［μstrain］となり、垂直方向の力と水
平方向の力とが同時に加わった時のＡ〜Ｄ点の歪は以下
のようになる。
Ａ点 −α＋δ Ｂ点 β−γ Ｃ点 β＋δ Ｄ点 −α−γ よって、Ａ〜Ｄ点にストレンゲージを形成して、各点で
の歪を測定し、次の式(1)および(2)に従って計算すれば
垂直方向の力と水平方向の分力とを同時に検出すること
ができる。
の歪を測定し、次の式(1)および(2)に従って計算すれば
垂直方向の力と水平方向の分力とを同時に検出すること
ができる。
（Ａ点の歪−Ｂ点の歪）＋（Ｄ点の歪−Ｃ点の歪） ＝｛（−α＋δ）−（β−γ）｝＋｛（−α−γ）−（β＋δ）｝＝−２（α＋
β） …（１） （Ａ点の歪−Ｂ点の歪）−（Ｄ点の歪−Ｃ点の歪） ＝｛（−α＋δ）−（β−γ）｝−｛（−α−γ）−（β＋δ）｝＝２（γ＋
δ） …（２） すなわち式(1)により垂直方向の力を同定し、式(2)によ
り水平方向の力を同定することができる。
β） …（１） （Ａ点の歪−Ｂ点の歪）−（Ｄ点の歪−Ｃ点の歪） ＝｛（−α＋δ）−（β−γ）｝−｛（−α−γ）−（β＋δ）｝＝２（γ＋
δ） …（２） すなわち式(1)により垂直方向の力を同定し、式(2)によ
り水平方向の力を同定することができる。
なおこれらの式中の項（Ａ点の歪−Ｂ点の歪）はＡ点に
形成したストレンゲージとＢ点に形成したストレンゲー
ジとでハーフブリッジを形成して検出することができ、
一方の項（Ｄ点の歪−Ｃ点の歪）は、Ｄ点に形成したス
トレンゲージとＣ点に形成したストレンゲージとでハー
フブリッジを形成して検出することができる。すなわ
ち、第９図に示すようにＡ点のストレンゲージ21とＢ点
のストレンゲージ22とにより第１のハーフブリッジを、
またＣ点のストレンゲージ24とＤ点のストレンゲージ23
とにより第２のハーフブリッジを形成し、それぞれのハ
ーフブリッジからの出力の和を加算増幅器25により計算
すれば垂直方向分力信号26が得られ、一方、それぞれの
ハーフブリッジからの出力の差を差動増幅器27により計
算すれば、水平方向分力信号28が得られる。
形成したストレンゲージとＢ点に形成したストレンゲー
ジとでハーフブリッジを形成して検出することができ、
一方の項（Ｄ点の歪−Ｃ点の歪）は、Ｄ点に形成したス
トレンゲージとＣ点に形成したストレンゲージとでハー
フブリッジを形成して検出することができる。すなわ
ち、第９図に示すようにＡ点のストレンゲージ21とＢ点
のストレンゲージ22とにより第１のハーフブリッジを、
またＣ点のストレンゲージ24とＤ点のストレンゲージ23
とにより第２のハーフブリッジを形成し、それぞれのハ
ーフブリッジからの出力の和を加算増幅器25により計算
すれば垂直方向分力信号26が得られ、一方、それぞれの
ハーフブリッジからの出力の差を差動増幅器27により計
算すれば、水平方向分力信号28が得られる。
そこで、第４図に示したようにＸ方向の梁40において
は、第10図のようにＸ方向の梁40の中心線上、長手方向
に半導体ストレンゲージ42A,42B,42Cおよび42Dを形成
し、これらの半導体ストレンゲージを第９図に示した形
態のハーフブリッジに組込み、信号処理部30Bにおいて
信号処理をすることにより、突起部35に加わる垂直方向
分力Fzおよび水平方向分力Fxを検出することができる。
また、Ｙ方向の梁41においても同様に垂直方向分力Fz，
水平方向分力Fyを検出することができる。従って各セン
サ素子は分力FzとFx、あるいは分力FzとFyとを検出する
ことができ、分布型圧覚センサ30全体としては、表面に
加えられた荷重の分布を、ｘ，ｙ，ｚ方向分力、Fx,Fy,
Fzに分解して検出することができる。
は、第10図のようにＸ方向の梁40の中心線上、長手方向
に半導体ストレンゲージ42A,42B,42Cおよび42Dを形成
し、これらの半導体ストレンゲージを第９図に示した形
態のハーフブリッジに組込み、信号処理部30Bにおいて
信号処理をすることにより、突起部35に加わる垂直方向
分力Fzおよび水平方向分力Fxを検出することができる。
また、Ｙ方向の梁41においても同様に垂直方向分力Fz，
水平方向分力Fyを検出することができる。従って各セン
サ素子は分力FzとFx、あるいは分力FzとFyとを検出する
ことができ、分布型圧覚センサ30全体としては、表面に
加えられた荷重の分布を、ｘ，ｙ，ｚ方向分力、Fx,Fy,
Fzに分解して検出することができる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したような分布型圧覚センサ30を実
際に使用する場合、例えば第11図に示すようにセンサを
形成するシリコンウエハの表面側の斜線で示した外周部
45を第12図に示すようにして下部基板46に接着層47やは
んだ付等によって固定保持させるようにすると、第12図
は第２図で示したＰ−Ｐ断面に対応するＸ方向の梁40の
両端のうち、一方の端部は外周部45に直接固定支持され
るのに対して、他方の端部は浅溝部34で形成される固定
支持梁48の中央部に固定支持される。
際に使用する場合、例えば第11図に示すようにセンサを
形成するシリコンウエハの表面側の斜線で示した外周部
45を第12図に示すようにして下部基板46に接着層47やは
んだ付等によって固定保持させるようにすると、第12図
は第２図で示したＰ−Ｐ断面に対応するＸ方向の梁40の
両端のうち、一方の端部は外周部45に直接固定支持され
るのに対して、他方の端部は浅溝部34で形成される固定
支持梁48の中央部に固定支持される。
すなわち、Ｘ方向の梁40の支持条件は第13図に示す如
く、一方の端部は純粋な固定支持、他方の端部は両端固
定支持梁48の中央部で固定支持された形態となる。とこ
ろで既に述べたように、この分布型圧覚センサ30の荷重
検出の原理は、突起部35を中心とした左右対称な両端固
定梁を基体とするものであり、第13図に示すようなＸ方
向の梁40では梁の非対称性から、垂直方向分力Fzを同定
する場合の水平方向分力Fxによる干渉、同様に水平方向
分力Fxを同定する場合の垂直方向分力Fzによる干渉が大
きい。これはＹ方向の梁41についても同様である。すな
わち上述した分布型圧覚センサ30では、センサ表面に加
えられた分布荷重を３方向分力に分解して正確に検出す
る上で未だ課題が残されていた。
く、一方の端部は純粋な固定支持、他方の端部は両端固
定支持梁48の中央部で固定支持された形態となる。とこ
ろで既に述べたように、この分布型圧覚センサ30の荷重
検出の原理は、突起部35を中心とした左右対称な両端固
定梁を基体とするものであり、第13図に示すようなＸ方
向の梁40では梁の非対称性から、垂直方向分力Fzを同定
する場合の水平方向分力Fxによる干渉、同様に水平方向
分力Fxを同定する場合の垂直方向分力Fzによる干渉が大
きい。これはＹ方向の梁41についても同様である。すな
わち上述した分布型圧覚センサ30では、センサ表面に加
えられた分布荷重を３方向分力に分解して正確に検出す
る上で未だ課題が残されていた。
本発明は、以上に述べたような課題の解決を図るべく、
各センサ素子において、突起部に付加された荷重を正確
に垂直，水平方向の３分力に分解して検知でき、全体と
しても正確に３方向分力に分解して検知することができ
る分布型触覚センサを提供することを目的としている。
各センサ素子において、突起部に付加された荷重を正確
に垂直，水平方向の３分力に分解して検知でき、全体と
しても正確に３方向分力に分解して検知することができ
る分布型触覚センサを提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、半導体基板上
の互いに直交するＸ方向およびＹ方向に複数組の対をな
す長方形貫通孔をそれぞれ並列させて穿設すると共に、
対をなす長方形貫通孔の間にＸ方向およびＹ方向の梁部
を構成し、半導体基板の一方の面における梁部の各々の
スパン中央部に突起部を設け、突起部の両側に薄肉部を
形成すると共に薄肉部の更に両側にそれぞれ梁支持部を
形成し、半導体基板の他方の面における梁部に複数のス
トレンゲージを形成して、複数のストレンゲージにより
突起部に加えられた力の半導体基板に対する垂直方向の
分力、Ｘ方向およびＹ方向の分力が検出可能な分布型圧
覚センサにおいて、Ｘ方向およびＹ方向の梁部における
薄肉部の外側を梁部と直交する支持梁の中央部にそれぞ
れ固定して支持させたことを特徴とする。
の互いに直交するＸ方向およびＹ方向に複数組の対をな
す長方形貫通孔をそれぞれ並列させて穿設すると共に、
対をなす長方形貫通孔の間にＸ方向およびＹ方向の梁部
を構成し、半導体基板の一方の面における梁部の各々の
スパン中央部に突起部を設け、突起部の両側に薄肉部を
形成すると共に薄肉部の更に両側にそれぞれ梁支持部を
形成し、半導体基板の他方の面における梁部に複数のス
トレンゲージを形成して、複数のストレンゲージにより
突起部に加えられた力の半導体基板に対する垂直方向の
分力、Ｘ方向およびＹ方向の分力が検出可能な分布型圧
覚センサにおいて、Ｘ方向およびＹ方向の梁部における
薄肉部の外側を梁部と直交する支持梁の中央部にそれぞ
れ固定して支持させたことを特徴とする。
［作用］ 本発明によれば、スパン中央部に突起部を有し、その両
側に薄肉部が対称に形成されてなる梁部の両端が厚肉部
で形成される固定梁の中央部でそれぞれ固定支持される
ので、梁部の支持条件が突起部の両側で同一となり、突
起部に付加された荷重の３方向の分力間に互いに干渉が
なくなり、梁に垂直方向の分力と、水平方向の互いに直
交する方向の２分力とを正確に分解して検出することが
できる。
側に薄肉部が対称に形成されてなる梁部の両端が厚肉部
で形成される固定梁の中央部でそれぞれ固定支持される
ので、梁部の支持条件が突起部の両側で同一となり、突
起部に付加された荷重の３方向の分力間に互いに干渉が
なくなり、梁に垂直方向の分力と、水平方向の互いに直
交する方向の２分力とを正確に分解して検出することが
できる。
［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。
的に説明する。
第14A図〜第14C図は本発明分布型圧覚センサ300の一例
を示し、第14A図はそのシリコンウエハを裏面側から見
て示したものである。本例においても縦方向に深溝部31
と浅溝部34とが、また横方向に深溝部32と浅溝部34とが
第１図と同様にして形成されるが、本例の場合は第１図
に比して縦方向で深溝部31Aが両側に１本ずつ多く形成
されており、更に横方向においても同様にして上下の両
側に深溝部32Aが１本ずつ多く形成されている。
を示し、第14A図はそのシリコンウエハを裏面側から見
て示したものである。本例においても縦方向に深溝部31
と浅溝部34とが、また横方向に深溝部32と浅溝部34とが
第１図と同様にして形成されるが、本例の場合は第１図
に比して縦方向で深溝部31Aが両側に１本ずつ多く形成
されており、更に横方向においても同様にして上下の両
側に深溝部32Aが１本ずつ多く形成されている。
さらに第１図と異なる点は、これらの新たな深溝部31A
および32Aに沿って新たに長方形の貫通孔33Aを４個設け
たことである。このように構成した分布型圧覚センサ30
0のＰ−Ｐ断面およびＱ−Ｑ断面を第15図および第16図
に示す。これらの図を第２図および第３図と比較すれば
分るようにＸ方向の梁140およびＹ方向の梁141の両端部
は長方形貫通孔33および33Aにより隔絶された固定支持
梁48によって支持されている。
および32Aに沿って新たに長方形の貫通孔33Aを４個設け
たことである。このように構成した分布型圧覚センサ30
0のＰ−Ｐ断面およびＱ−Ｑ断面を第15図および第16図
に示す。これらの図を第２図および第３図と比較すれば
分るようにＸ方向の梁140およびＹ方向の梁141の両端部
は長方形貫通孔33および33Aにより隔絶された固定支持
梁48によって支持されている。
そこで、このような分布型圧覚センサ300を第17図およ
び第18図に示すようにして下部基板46に固定した場合、
Ｘ方向の梁140およびＹ方向の梁141はいずれも第19図に
示す形態で固定支持梁48の中央部で固定支持されること
になり、その支持条件は突起部35を中心にその両側が対
称に保たれる。したがって、梁の非対称支持条件により
生じていた分力間の相互干渉を排除することができ、突
起部35に付加された荷重を半導体ストレンゲージ42によ
りＸ，ＹおよびＺの３方向の分力に正確に分解して検出
することができる。
び第18図に示すようにして下部基板46に固定した場合、
Ｘ方向の梁140およびＹ方向の梁141はいずれも第19図に
示す形態で固定支持梁48の中央部で固定支持されること
になり、その支持条件は突起部35を中心にその両側が対
称に保たれる。したがって、梁の非対称支持条件により
生じていた分力間の相互干渉を排除することができ、突
起部35に付加された荷重を半導体ストレンゲージ42によ
りＸ，ＹおよびＺの３方向の分力に正確に分解して検出
することができる。
第20図および第21図は本発明の他の実施例を示す。本例
は第14A図〜第14C図で示した第１実施例に加えて、さら
に４個の長方形貫通孔33Bと４個の正方形貫通孔33Cとを
周囲の深溝部31Aおよび32Aに沿って穿設したもので、こ
れら貫通孔の配置をＸ方向およびＹ方向に対して対称に
設けることにより固定支持梁48の両端における支持条件
を均一化し、それによってＸ方向の梁140およびＹ方向
の梁141の支持条件をより完全に均一化させることがで
きる。
は第14A図〜第14C図で示した第１実施例に加えて、さら
に４個の長方形貫通孔33Bと４個の正方形貫通孔33Cとを
周囲の深溝部31Aおよび32Aに沿って穿設したもので、こ
れら貫通孔の配置をＸ方向およびＹ方向に対して対称に
設けることにより固定支持梁48の両端における支持条件
を均一化し、それによってＸ方向の梁140およびＹ方向
の梁141の支持条件をより完全に均一化させることがで
きる。
［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、半導体基板
上の互いに直交するＸ方向およびＹ方向に複数組の対を
なす長方形貫通孔をそれぞれ並列させて穿設すると共
に、前記対をなす長方形貫通孔の間に前記Ｘ方向および
Ｙ方向の梁部を構成し、前記半導体基板の一方の面にお
ける前記梁部の各々のスパン中央部に突起部を設け、該
突起部の両側に薄肉部を形成すると共に該薄肉部の更に
両側にそれぞれ梁支持部を形成し、前記半導体基板の他
方の面における前記梁部に複数のストレンゲージを形成
して、該複数のストレンゲージにより前記突起部に加え
られた力の前記半導体基板に対する垂直方向の分力、前
記Ｘ方向およびＹ方向の分力が検出可能な分布型圧覚セ
ンサにおいて、Ｘ方向およびＹ方向の梁部の両端の梁支
持部を梁部と直交する支持梁の中央部に固定させるよう
にしたので、突起部を中心とする梁の支持条件が対称に
保たれ、突起部に加えられた荷重を互いに干渉が生じる
ことなく、梁に垂直な方向および互いに直交する水平方
向の３分力に正確に分解して検出できるようになり、検
出精度の高い分布型圧覚センサを提供することができる
ようになった。
上の互いに直交するＸ方向およびＹ方向に複数組の対を
なす長方形貫通孔をそれぞれ並列させて穿設すると共
に、前記対をなす長方形貫通孔の間に前記Ｘ方向および
Ｙ方向の梁部を構成し、前記半導体基板の一方の面にお
ける前記梁部の各々のスパン中央部に突起部を設け、該
突起部の両側に薄肉部を形成すると共に該薄肉部の更に
両側にそれぞれ梁支持部を形成し、前記半導体基板の他
方の面における前記梁部に複数のストレンゲージを形成
して、該複数のストレンゲージにより前記突起部に加え
られた力の前記半導体基板に対する垂直方向の分力、前
記Ｘ方向およびＹ方向の分力が検出可能な分布型圧覚セ
ンサにおいて、Ｘ方向およびＹ方向の梁部の両端の梁支
持部を梁部と直交する支持梁の中央部に固定させるよう
にしたので、突起部を中心とする梁の支持条件が対称に
保たれ、突起部に加えられた荷重を互いに干渉が生じる
ことなく、梁に垂直な方向および互いに直交する水平方
向の３分力に正確に分解して検出できるようになり、検
出精度の高い分布型圧覚センサを提供することができる
ようになった。
第１図は従来の分布型圧覚センサにおける半導体基板の
構成の一例を加圧側から見て示す平面図、 第２図は第１図のＰ−Ｐ線断面図、 第３図は第１図のＱ−Ｑ線断面図、 第４図は第１図に示す分布型圧覚センサにおけるストレ
ンゲージの配置図、 第５図〜第８図は第１図および第４図に示すセンサによ
る検出原理を説明する図であり、 第５図は両端固定梁構造に垂直方向の力がかかった状態
を示す図、 第６図は第５図の場合に梁の下部に発生する応力の分布
図、 第７図は第５図に示す梁構造に水平方向の力がかかった
状態を示す図、 第８図は第７図の場合に梁の下部に発生する応力の分布
図、 第９図は第４図に示すストレンゲージからの信号処理回
路の構成図、 第10図は第９図に示すストレンゲージの梁上の配列を模
式的に示す平面図、 第11図および第12図は第１図ないし第４図に示す従来の
分布型圧覚センサを下部基板上に固定した状態を裏面側
から見て示す下面図、 第13図はその分布型圧覚センサの梁部の支持構造を模式
的に示す斜視図、 第14A図は本発明分布型圧覚センサの半導体基板の構成
を加圧側から見て示す平面図、 第14B図および第14C図は第14A図をＡ方向およびＢ方向
から見て示すそれぞれ側面図、 第15図および第16図は第14A図のＰ−Ｐ線およびＱ−Ｑ
線断面図、 第17図および第18図は本発明分布型圧覚センサの下部基
板上に固定した状態を裏面側から見て示す下面図および
断面図、 第19図は本発明分布型圧覚センサに構成される梁部の支
持構造を模式的に示す斜視図、 第20図および第21図は本発明の他の実施例による半導体
基板の加圧側およびその反対側から見たそれぞれ平面図
および下面図である。 21〜24……ストレンゲージ、 25……加算増幅器、 27……差動増幅器、30 ,300……分布型圧覚センサ、 30A……検出部、 30B……信号処理部、 31,32,31A,32A……深溝部、 33,33A,33B,33C……長方形貫通孔、 34……浅溝部、 35……突起部、40 ,41,140,141……Ｘ方向の梁、Ｙ方向の梁、 42……半導体ストレンゲージ、48 ……固体支持梁。
構成の一例を加圧側から見て示す平面図、 第２図は第１図のＰ−Ｐ線断面図、 第３図は第１図のＱ−Ｑ線断面図、 第４図は第１図に示す分布型圧覚センサにおけるストレ
ンゲージの配置図、 第５図〜第８図は第１図および第４図に示すセンサによ
る検出原理を説明する図であり、 第５図は両端固定梁構造に垂直方向の力がかかった状態
を示す図、 第６図は第５図の場合に梁の下部に発生する応力の分布
図、 第７図は第５図に示す梁構造に水平方向の力がかかった
状態を示す図、 第８図は第７図の場合に梁の下部に発生する応力の分布
図、 第９図は第４図に示すストレンゲージからの信号処理回
路の構成図、 第10図は第９図に示すストレンゲージの梁上の配列を模
式的に示す平面図、 第11図および第12図は第１図ないし第４図に示す従来の
分布型圧覚センサを下部基板上に固定した状態を裏面側
から見て示す下面図、 第13図はその分布型圧覚センサの梁部の支持構造を模式
的に示す斜視図、 第14A図は本発明分布型圧覚センサの半導体基板の構成
を加圧側から見て示す平面図、 第14B図および第14C図は第14A図をＡ方向およびＢ方向
から見て示すそれぞれ側面図、 第15図および第16図は第14A図のＰ−Ｐ線およびＱ−Ｑ
線断面図、 第17図および第18図は本発明分布型圧覚センサの下部基
板上に固定した状態を裏面側から見て示す下面図および
断面図、 第19図は本発明分布型圧覚センサに構成される梁部の支
持構造を模式的に示す斜視図、 第20図および第21図は本発明の他の実施例による半導体
基板の加圧側およびその反対側から見たそれぞれ平面図
および下面図である。 21〜24……ストレンゲージ、 25……加算増幅器、 27……差動増幅器、30 ,300……分布型圧覚センサ、 30A……検出部、 30B……信号処理部、 31,32,31A,32A……深溝部、 33,33A,33B,33C……長方形貫通孔、 34……浅溝部、 35……突起部、40 ,41,140,141……Ｘ方向の梁、Ｙ方向の梁、 42……半導体ストレンゲージ、48 ……固体支持梁。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上の互いに直交するＸ方向およ
びＹ方向に複数組の対をなす長方形貫通孔をそれぞれ並
列させて穿設すると共に、前記対をなす長方形貫通孔の
間に前記Ｘ方向およびＹ方向の梁部を構成し、前記半導
体基板の一方の面における前記梁部の各々のスパン中央
部に突起部を設け、該突起部の両側に薄肉部を形成する
と共に該薄肉部の更に両側にそれぞれ梁支持部を形成
し、前記半導体基板の他方の面における前記梁部に複数
のストレンゲージを形成して、該複数のストレンゲージ
により前記突起部に加えられた力の前記半導体基板に対
する垂直方向の分力、前記Ｘ方向およびＹ方向の分力が
検出可能な分布型圧覚センサにおいて、 前記Ｘ方向およびＹ方向の梁部における前記薄肉部の外
側を該梁部と直交する支持梁の中央部にそれぞれ固定し
て支持させたことを特徴とする分布型圧覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63240917A JPH0663887B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 分布型圧覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63240917A JPH0663887B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 分布型圧覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0290031A JPH0290031A (ja) | 1990-03-29 |
| JPH0663887B2 true JPH0663887B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=17066584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63240917A Expired - Lifetime JPH0663887B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 分布型圧覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663887B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101278679B1 (ko) * | 2011-12-27 | 2013-06-25 | 전자부품연구원 | 다지점 햅틱 센싱 장치 및 이를 포함하는 시스템 |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP63240917A patent/JPH0663887B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101278679B1 (ko) * | 2011-12-27 | 2013-06-25 | 전자부품연구원 | 다지점 햅틱 센싱 장치 및 이를 포함하는 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0290031A (ja) | 1990-03-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |