JPH0736444B2 - Tactile sensor - Google Patents
Tactile sensorInfo
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- JPH0736444B2 JPH0736444B2 JP61301182A JP30118286A JPH0736444B2 JP H0736444 B2 JPH0736444 B2 JP H0736444B2 JP 61301182 A JP61301182 A JP 61301182A JP 30118286 A JP30118286 A JP 30118286A JP H0736444 B2 JPH0736444 B2 JP H0736444B2
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- tactile sensor
- multilayer wiring
- tactile
- bottomed hole
- receiving body
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ロボットのハンドに装着して把握物から受け
る力を検出するのに好適な触覚センサに関する。The present invention relates to a tactile sensor suitable for being mounted on a hand of a robot and detecting a force received from a grasped object.
[従来の技術] 従来のロボットは、マニプレータ,シーケンス型ロボッ
ト,プレイバック型ロボット等のように、ある固定され
た場所で作業するものが多く、作業範囲や能力に限界が
あった。たとえば、自動車用溶接ロボットは生産ライン
のある場所に固定された状態で使用され、溶接アームが
動いて車体の溶接を行うものであり、ロボット自身が車
体の方へ移動し、自ら判断して溶接を行うものではな
い。ところが、近年では人間の五感に相当する感覚機能
をもつロボットが開発され、しだいに実用化されつつあ
り、近い将来には2足歩行の歩くロボットも実用化され
るであろうと考えられる。[Prior Art] Many conventional robots, such as manipulators, sequence-type robots, and playback-type robots, work at a certain fixed place, and have a limited work range and ability. For example, a welding robot for automobiles is used in a state where it is fixed at a certain place in a production line, and a welding arm moves to weld a car body.The robot itself moves toward the car body and welds it by itself. Does not do. However, in recent years, robots having sensory functions equivalent to the five senses of humans have been developed and are being put to practical use, and it is considered that bipedal walking robots will be put to practical use in the near future.
これらのいわゆる知能ロボットは従来のロボットと異な
り、各種センサを取付けている必要がある。代表的なセ
ンサとしては、視覚センサと触覚センサであり、特に触
覚センサは物の把握,把持などの作業に不可欠なものと
なっている。Unlike the conventional robots, these so-called intelligent robots need to be equipped with various sensors. Typical sensors are a visual sensor and a tactile sensor, and especially the tactile sensor is indispensable for work such as grasping and grasping an object.
このような知能ロボット用の触覚センサに要求される性
能仕様としては、次のようなものがある。Performance specifications required for such a tactile sensor for an intelligent robot include the following.
高感度:力を検出する感度が高いこと、例えば数グ
ラムの荷重を検出できること。High sensitivity: High sensitivity for detecting force, for example, capable of detecting a load of several grams.
高分解能:センサセルは小さく、かつ密度の高いこ
と。High resolution: The sensor cells must be small and dense.
広ダイナミックスレンジ:できるだけ動作範囲を広
くすること。Wide dynamic range: Make the operating range as wide as possible.
高信頼性・高耐久性:過酷な環境に耐えること。 High reliability and durability: Withstanding harsh environments.
線形性:少ヒステリシス:圧力と出力が比例し、ヒ
ステリシスが少ないこと。Linearity: Small Hysteresis: Pressure and output are proportional and there is little hysteresis.
応答速度:信号処理の応答速度が速いこと。 Response speed: The response speed of signal processing is fast.
柔軟性:人間の手の皮膚のように軟かいこと。 Flexibility: As soft as the skin of a human hand.
すべり感覚:圧力だけでなく、できればすべりも検
出すること。Slip feeling: Not only the pressure but also the slip should be detected if possible.
小型廉価:薄くて小型で製造コストが低いこと。 Small size and low price: Thin, small size and low manufacturing cost.
これらのいくつかの要求を満足する各種の触覚センサが
これまで提案、ないし実用化されてきた。その触覚セン
サとしては、たとえば、(イ)マイクロスイッチのON/O
FFを利用する、(ロ)感圧ゴムシート(導電ゴムシート
とも称する)を利用するもの、(ハ)光の反射量の変化
を利用するもの、などがある。Various tactile sensors satisfying some of these requirements have been proposed or put into practical use. As the tactile sensor, for example, (a) ON / O of micro switch
FF is used, (b) a pressure-sensitive rubber sheet (also referred to as a conductive rubber sheet) is used, and (c) a change in the reflection amount of light is used.
[発明が解決しようとする課題] しかしこれらの従来の触覚センサには次のような問題点
がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, these conventional tactile sensors have the following problems.
(a) マイクロスイッチのON/OFFを利用するものは、
通常OFFの状態にあるセンサが力を受けるとONの状態に
なるものであるが、これは力の有無を検出するだけで、
その力の大きさを連続的に検出することができるもので
はない。(A) Those that use ON / OFF of the micro switch are
Normally, when a sensor in the OFF state receives a force, it turns on, but this only detects the presence of force,
The magnitude of the force cannot be continuously detected.
(b) 感圧ゴムシートを利用するものは、1枚のシー
トを電極で挟み、その電極に加わった力によってシート
抵抗が変ることを利用したものであるが、直線性やヒス
テリシスが生じやすく、また耐熱性が低いという問題が
ある。(B) The one using a pressure-sensitive rubber sheet is one in which one sheet is sandwiched between electrodes and the sheet resistance is changed by the force applied to the electrodes, but linearity and hysteresis are likely to occur, There is also the problem of low heat resistance.
(c) 光の反射量の変化を利用するものは、透明なガ
ラス板の表面に多数の円錐状の突起を有するゴムシート
をあてがい、そのガラス板の裏面に鏡かまたは受光素子
を並べておき、そのガラス板の横方向からそのガラス板
内へ光を照射し、外力の大きさに応じて変化する上述の
ゴムシートの突起ゴムのへこみ具合を鏡かまたは受光素
子で検知するものである。しかし、この光の反射を利用
する触覚センサは外力の絶対値を正確に知ることがむづ
かしく、また検出精度が悪いなどの問題がある。(C) In the case of utilizing the change in the reflection amount of light, a rubber sheet having a large number of conical projections is applied to the surface of a transparent glass plate, and a mirror or a light receiving element is arranged on the back surface of the glass plate. Light is emitted from the lateral direction of the glass plate into the glass plate, and the degree of depression of the protruding rubber of the rubber sheet, which changes according to the magnitude of the external force, is detected by a mirror or a light receiving element. However, it is difficult for a tactile sensor utilizing this reflection of light to accurately know the absolute value of an external force, and there are problems such as poor detection accuracy.
これらの触覚センサ以外にも、多数の触覚センサが提
案、ないし試作されているが、いずれも上述の性能仕様
を十分に満足するには至っていない。そのため、真に実
用性の高い触覚センサの開発が、いまだに強く叫ばれて
いるのが実情でである。In addition to these tactile sensors, many tactile sensors have been proposed or prototyped, but none of them have sufficiently satisfied the above performance specifications. Therefore, the development of a truly practical tactile sensor is still screaming strongly.
この発明は、上述の問題点に鑑み、実用的性能が高く、
しかも構造が簡単で、薄型かつ高密度に配列できる触覚
センサを提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention has high practical performance,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a tactile sensor which has a simple structure and which can be arranged thinly and densely.
上記の目的を達成するために、本発明によれば、触覚セ
ンサを、圧力を受ける受圧体と、一面側にこの受圧体が
嵌め込まれた底付穴が形成され、この底付穴形成部が薄
肉部を形成し底付穴形成部周囲が厚肉部を形成すると共
に、他面側の薄肉部部分に半導体ストレンゲージが形成
され、かつ、厚肉部部分に前記半導体ストレンゲージに
より構成されるホイートストンブリッジからの出力を制
御するスイッチとはんだバンプとが形成されたシリコン
セルと、このシリコンセルの他面側に熱圧着により接合
された、表面にシート状接着剤とはんだバンプに対応す
る位置に設けられた電極とを有し、且つ多層配線を備え
た多層配線基板と、受圧体を覆うように配設された保護
膜と、を具備したものとする。In order to achieve the above object, according to the present invention, a tactile sensor, a pressure receiving body that receives pressure, and a bottomed hole into which this pressure receiving body is fitted is formed on one surface side, and this bottomed hole forming portion is formed. A thin portion is formed, a thick portion is formed around the bottomed hole forming portion, a semiconductor strain gauge is formed in the thin portion portion on the other surface side, and the semiconductor strain gauge is formed in the thick portion portion. A switch that controls the output from the Wheatstone bridge and a solder bump are formed on the silicon cell, and the other side of this silicon cell is bonded by thermocompression bonding, and at the position corresponding to the sheet adhesive and the solder bump on the surface. It is assumed that a multilayer wiring board having the provided electrodes and having multilayer wiring, and a protective film arranged so as to cover the pressure receiving body are provided.
上記のように、半導体ストレンゲージ,スイッチ,はん
だバンプが形成されたシリコンセンサセルと、シート状
接着剤,電極が形成されると共に多層配線基板を備えた
多層配線基板とが熱圧着接合されて成るので、小型で且
つ高感度の触覚センサが得られる。As described above, the silicon sensor cell on which the semiconductor strain gauge, the switch, and the solder bump are formed, and the sheet-like adhesive and the electrode are formed, and the multilayer wiring board including the multilayer wiring board is thermocompression bonded. Therefore, a small and highly sensitive tactile sensor can be obtained.
尚、半導体ストレンゲージは、外部から力が加わったと
きに大きな応力が発生する薄肉部に形成されているの
で、検出感度が高い。また、スイッチ,はんだバンプは
共に応力が比較的発生しない厚肉部に設けられているの
で、FETのもれ電流が発生することはなく、またはんだ
バンプと電極との接合も確実なものとなる。The semiconductor strain gauge has a high detection sensitivity because it is formed in a thin portion where a large stress is generated when an external force is applied. Further, since both the switch and the solder bump are provided in the thick portion where stress is not relatively generated, the leak current of the FET is not generated, and the bonding between the bump and the electrode is ensured. .
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。Embodiments Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
実施例の触覚センサの原理 第1図(A)〜(D)は本発明の実施例の原理を示す。 Principle of Tactile Sensor of Embodiment FIG. 1A to FIG. 1D show the principle of the embodiment of the present invention.
第1図(A)は本発明実施例に適用した周知のホイート
ストンブリッジの回路構成を示す。ここで、R1,R2,R3,R
4はそれぞれブリッジ1の四辺のゲージ抵抗を示す。V
は直流電源であり、その負側はアースに接続して、ブリ
ッジ1に直流電圧を印加する。ブリッジ1の出力の検出
は不平行電位を電圧計Eにより検出することにより行
う。SXはX軸指令であり、電源Vの電圧スイッチSVと、
ブリッジ出力の一方の片側電流スイッチSA2とを同時に
開又は閉にする。SYはY軸指令であり、ブリッジ出力の
他方の片側電流スイッチSA1を開または閉にする。これ
らの指令SXとSYとが同時に導通(ON)であれば、このブ
リッジ1から出力が得られ、少なくとも指令SXとSYのい
ずれか一方が非導通(OFF)であればその出力は得られ
ない。なお、これらのスイッチSV,SA1,SA2は例えばFET
(電解効果型トランジスタ)で作られる。さらに、SX′
はX軸指令端子、V′は電圧端子、Gはアース端子、A1
は電流端子、A2は電流端子、SY′はY軸端子であり、こ
れらの端子は後述するシリコンセルのはんだバンプや多
層配線基板の電極に対応する。FIG. 1A shows the circuit configuration of a known Wheatstone bridge applied to the embodiment of the present invention. Where R 1 , R 2 , R 3 , R
4 indicates the gauge resistance on the four sides of bridge 1, respectively. V
Is a DC power supply, the negative side of which is connected to ground to apply a DC voltage to the bridge 1. The output of the bridge 1 is detected by detecting a non-parallel potential with a voltmeter E. S X is the X-axis command, and the voltage switch S V of the power supply V,
The one side current switch S A2 of the bridge output is simultaneously opened or closed. S Y is a Y-axis command, and opens or closes the other one-side current switch S A1 of the bridge output. If these commands S X and S Y are conducting (ON) at the same time, an output is obtained from this bridge 1, and if at least one of the commands S X and S Y is non-conducting (OFF), its output is obtained. Can't get These switches S V , S A1 , and S A2 are, for example, FETs.
Made of (electrolytic effect transistor). Furthermore, S X ′
Is the X-axis command terminal, V'is the voltage terminal, G is the ground terminal, A 1
Is a current terminal, A 2 is a current terminal, and S Y ′ is a Y-axis terminal, and these terminals correspond to solder bumps of a silicon cell and electrodes of a multilayer wiring board, which will be described later.
第1図(B)は円形のダイヤフラム2上に、半径方向に
沿って外周部位置にストレンゲージR2とR4とを、中央部
位置にストレンゲージR1とR3とを配設した場合の本発明
実施例でのゲージ配置を示す。この第1図(B)のゲー
ジ配置で半導体ゲージ抵抗が作られた触覚センサ3の断
面形態を第1図(C)に示す。第1図(C)に示すよう
に触覚センサ3の中央位置で圧力Fを受けた場合の、ス
トレンゲージR1〜R4を設けた張り出し面の応力分布は第
1図(D)に示すようにダイヤフラム2の外周部位置で
圧縮力,中央部位置で引っ張り力を受ける分布となる。
このように、半導体ストレンゲージR1とR3とが中央部の
引張応力,半導体ストレンゲージR2とR4とが外周部の圧
縮力を受けるので、第1図(A)に示す電圧計Eの検出
値は高くなり、高感度が得られる。FIG. 1 (B) shows a case where strain gauges R 2 and R 4 are arranged at the outer peripheral position along the radial direction and strain gauges R 1 and R 3 are arranged at the central position on the circular diaphragm 2. Fig. 3 shows a gauge arrangement in the embodiment of the present invention. FIG. 1 (C) shows a sectional form of the tactile sensor 3 in which a semiconductor gauge resistance is formed by the gauge arrangement of FIG. 1 (B). As shown in FIG. 1 (C), when the pressure F is applied to the central position of the tactile sensor 3 as shown in FIG. 1 (C), the stress distribution on the projecting surface provided with the strain gauges R 1 to R 4 is as shown in FIG. 1 (D). In addition, the distribution is such that the outer peripheral position of the diaphragm 2 receives the compressive force and the central position thereof receives the tensile force.
Thus, since the semiconductor strain gauges R 1 and R 3 receive the tensile stress in the central portion and the semiconductor strain gauges R 2 and R 4 receive the compressive force in the outer peripheral portion, the voltmeter E shown in FIG. The detection value of becomes high and high sensitivity is obtained.
触覚センサセル 第2図(A)〜(D),第3図(A),(B)および第
4図(A),(B)は本発明の一実施例の触覚センサの
製造工程と構成を示す。第2図(A)〜(D)は一枚の
シリコンウエハから公知の半導体加工プロセスにより触
覚センサ3のシリコンセンサセル(触覚センサセル)を
製造する工程と、そのシリコンセンサセルの配線パター
ンとを示す。第2図(A)はシリコンウエハの一部、す
なわちシリコンセンサセルの素材4を示す。次に、第2
図(B)に示すように、あらかじめ設計した所定の配線
パターンに従って上述のシリコンセンサセルの素材4の
片面上に半導体ストレンゲージ5とFETスイッチ6およ
び突状のはんだバンプ(bump)7とを公知の半導体加工
プロセスで形成する。さらに、これを表裏逆転して第2
図(C)に示すようにストレンゲージ5等の無い裏面側
に公知のエッチング法等により円柱状の底付穴8をあけ
る。この穴8には後述の円柱状受圧体がはめこまれる。Tactile Sensor Cell FIGS. 2 (A) to (D), FIG. 3 (A), (B) and FIGS. 4 (A), (B) show the manufacturing process and configuration of the tactile sensor of one embodiment of the present invention. Show. 2A to 2D show a process of manufacturing a silicon sensor cell (tactile sensor cell) of the tactile sensor 3 from a single silicon wafer by a known semiconductor processing process, and a wiring pattern of the silicon sensor cell. . FIG. 2A shows a part of the silicon wafer, that is, the material 4 of the silicon sensor cell. Then the second
As shown in FIG. 1B, a semiconductor strain gauge 5, an FET switch 6 and a bump-shaped solder bump 7 are publicly known on one surface of the material 4 of the silicon sensor cell according to a predetermined wiring pattern designed in advance. It is formed by the semiconductor processing process. Furthermore, this is reversed and the second
As shown in FIG. 3C, a cylindrical bottomed hole 8 is formed on the back surface side without the strain gauge 5 by a known etching method or the like. A cylindrical pressure receiving body, which will be described later, is fitted into the hole 8.
第2図(D)は第2図(C)に示す触覚センサセル9の
配線パターンの一例を示す。図示のように、半導体スト
レンゲージ5は、底付穴8が形成されたシリコンセンサ
セルの素材4の薄肉部に形成されている。またスイッチ
6およびはんだバンプ7は、この薄肉部周囲の厚肉部に
形成されている。ここでA1,SY′,V′,SX′,A2,Gはそ
れぞれ第1図(A)の各端子に対応し、第2図(B)で
示す工程で形成したはんだバンブ7である。FIG. 2 (D) shows an example of the wiring pattern of the tactile sensor cell 9 shown in FIG. 2 (C). As shown, the semiconductor strain gauge 5 is formed in the thin portion of the material 4 of the silicon sensor cell in which the bottomed hole 8 is formed. The switch 6 and the solder bump 7 are formed in a thick portion around the thin portion. Here, A 1 , S Y ′, V ′, S X ′, A 2 and G respectively correspond to the terminals of FIG. 1 (A), and the solder bump 7 formed in the step shown in FIG. 2 (B). Is.
また、触覚センサセル(シリコンセンサセル)9の4隅
には後述のシート状接着剤を置くスペースが(接着場
所)10が設けてある。この4ケ所の接着場所10で触覚セ
ンサセル9と後述の基板とが接合される。しかも、この
接着場所10は触覚センサ3の力が加わる所でもある。Further, spaces (adhesion places) 10 for placing a sheet-like adhesive described later are provided at four corners of the tactile sensor cell (silicon sensor cell) 9. The tactile sensor cell 9 and the substrate, which will be described later, are bonded to each other at these four bonding locations 10. Moreover, the adhesion place 10 is also a place where the force of the tactile sensor 3 is applied.
多層配線基板 第3図(A),(B)は第2図の触覚センサセル9を搭
載する多層配線基板11の構造を示す。第3図(A)は、
多層配線基板11上の電極12およびシート状接着剤13の配
置をSX′,V′,G,A1,A2,SY′で示す。これらの電極12
は、多層配線基板11のスルーホールに直結しており、は
んだ付けが容易な銅または複合めっき膜等で形成され
る。そして、これら電極12は第2図で示したはんだバン
プ7と熱圧着によってはんだ付される。一方、正方形の
シート状接着剤13は基板11の4隅に配置され、しかもこ
のシート状接着剤13は触覚センサ3が受けた力を支える
所であるから、弾性が高く、かつ強固なものでなければ
ならない。従って、このシート状接着剤13としては、例
えば熱圧着で接着する加熱硬化型接着剤が最適である。Multilayer Wiring Board FIGS. 3A and 3B show the structure of the multilayer wiring board 11 on which the tactile sensor cell 9 of FIG. 2 is mounted. Figure 3 (A) shows
The arrangement of the electrodes 12 and the sheet adhesive 13 on the multilayer wiring board 11 is shown by S X ′, V ′, G, A 1 , A 2 , and S Y ′. These electrodes 12
Is directly connected to the through hole of the multilayer wiring board 11 and is formed of copper or a composite plating film which is easy to solder. Then, these electrodes 12 are soldered to the solder bumps 7 shown in FIG. 2 by thermocompression bonding. On the other hand, the square sheet adhesive 13 is arranged at the four corners of the substrate 11, and since the sheet adhesive 13 supports the force received by the tactile sensor 3, it has high elasticity and is strong. There must be. Therefore, as the sheet-like adhesive 13, for example, a thermosetting adhesive which is adhered by thermocompression bonding is most suitable.
第3図(B)は上述の多層配線基板11の断面構造を示
す。この基板11はガラスエポキシ樹脂製か、またはセラ
ミック製で作成する。この配線基板11の第一層は電極12
のみとし、第2層は縦列信号線層14、すなわちSX,V,Gが
通る層であり、第3層は横列信号線層15、すなわちSY,A
1,A2が通る層である。また第4層はベース層16である。FIG. 3B shows a sectional structure of the above-mentioned multilayer wiring board 11. The substrate 11 is made of glass epoxy resin or ceramic. The first layer of the wiring board 11 is the electrode 12
The second layer is the column signal line layer 14, that is, the layer through which S X , V, G pass, and the third layer is the row signal line layer 15, that is, S Y , A.
This is the layer through which 1 and A 2 pass. The fourth layer is the base layer 16.
触覚センサ単体の組立 第4図(A),(B)は第2図のシリコン触覚センサセ
ル9と第3図の多層配線基板11とを接合して、さらに受
圧体17と保護膜18とを形成する組み立て工程と完成状態
を示す。すなわち、第2図(D)の配線パターンに合わ
せて、上部のセンサセル9と下部の多層配線基板11とを
第4図(A)に示すように位置合わせを行って重ね、そ
の後に加熱圧着して、はんだバンプ7と電極12との接続
およびシート接着剤13によるセンサセル9の接着場所10
への接着とを行う。最後に、第4図(B)に示すよう
に、剛性の高い合金綱などで形成した受圧体17をセンサ
セル9の底付穴8にはめこみ、さらにポリイミドやゴム
などで形成した保護膜18を受圧体17の上部表面を覆うよ
うに形成して、触覚センサ3の単体の組立を終了する。Assembling of the tactile sensor alone FIGS. 4 (A) and 4 (B) bond the silicon tactile sensor cell 9 of FIG. 2 and the multilayer wiring substrate 11 of FIG. 3, and further form a pressure receiving body 17 and a protective film 18. The assembly process and completed state are shown below. That is, according to the wiring pattern of FIG. 2 (D), the upper sensor cell 9 and the lower multilayer wiring substrate 11 are aligned and overlapped as shown in FIG. 4 (A), and then heat-pressed. Connection 10 of the solder bump 7 and the electrode 12 and the sensor cell 9 with the sheet adhesive 13
Adhesion to. Finally, as shown in FIG. 4 (B), a pressure receiving body 17 formed of a high-rigidity alloy steel or the like is fitted into the bottomed hole 8 of the sensor cell 9, and a protective film 18 formed of polyimide or rubber is received. It is formed so as to cover the upper surface of the body 17, and the assembly of the tactile sensor 3 alone is completed.
信号処理回路 第4図(B)に示すような触覚センサ3の単体を多数マ
トリックス状に平面または立体配列すれば、圧力分布を
求めることが可能である。しかし、その圧力分布の検出
の際に信号処理をどのようにするかという問題が残る。Signal processing circuit By arranging a large number of single units of the tactile sensor 3 as shown in FIG. 4 (B) in a matrix or in a plane, it is possible to obtain the pressure distribution. However, there remains the problem of how to perform signal processing when detecting the pressure distribution.
第5図はこの問題を解決した本発明実施例における信号
処理回路の構成を示す。FIG. 5 shows the configuration of a signal processing circuit in an embodiment of the present invention which solves this problem.
本例は9ケの触覚センサ単体をマトリックス状に並べた
場合の一例である。This example is an example in which nine tactile sensors alone are arranged in a matrix.
本図において、SX1〜SX3は縦列のスイッチ信号(X軸指
令)を示し、信号SX1,SX2,SX3の順にON/OFFの切換走査
をする。また、SY1〜SY3は横列のスイッチ信号(Y軸指
令)を示し、信号SY1,SY2,SY3の順にON/OFFの切換走査
をする。本例では電源Vは信号SX1,SX2,SX3に対して独
立しているが、共通にしてもよい。In the figure, S X1 to S X3 represent column-wise switch signals (X-axis command), and ON / OFF switching scanning is performed in the order of signals S X1 , S X2 , and S X3 . Further, S Y1 to S Y3 indicate row-wise switch signals (Y-axis command), and ON / OFF switching scanning is performed in the order of signals S Y1 , S Y2 , and S Y3 . In this example, the power supply V is independent of the signals S X1 , S X2 , S X3 , but may be common.
EY1は本図の矢印で示すように、回路的に1段目の単体
出力E11,E12,E13とそれぞれに直結しており、SX1〜SX3
およびSY1のスイッチ走査により、単体出力E11,E12,E13
のいずれか1つを送出する。同様に、2段目の出力EY2
は2段目の単体出力E21,E22,E23とそれぞれ直結してお
り、SX1〜SX3およびSY2のスイッチ走査により、単体出
力E21,E22,E23のいずれか1つを送出し、3段目の出力E
Y3についても同様にして単体出力E31,E32,E33を送出す
る。したがって、信号SX1〜SX3とSY1〜SY3とを切換捜査
することによって、任意の触覚センサ3の1つをアドレ
ス指定でき、指定したセンサ3の出力を得ることができ
る。As indicated by the arrow in this figure, E Y1 is directly connected to the single-stage outputs E 11 , E 12 , and E 13 of the first circuit, and S X1 to S X3
And S Y1 switch scan, single output E 11 , E 12 , E 13
Any one of the above is transmitted. Similarly, the output of the second stage E Y2
Are directly connected to the second-stage single outputs E 21 , E 22 , and E 23 , respectively, and any one of the single outputs E 21 , E 22 , and E 23 can be selected by the switch scanning of S X1 to S X3 and S Y2. To output the 3rd output E
Similarly, for Y3 , the single outputs E 31 , E 32 , and E 33 are sent out. Therefore, by switching between signals S X1 to S X3 and S Y1 to S Y3 , one of the tactile sensors 3 can be addressed and the output of the designated sensor 3 can be obtained.
第5図は、触覚センサ3を9個マトリックス状に並べた
場合を示したが、触覚センサ3を10ケ以上並べた場合に
おいても、その信号処理方法は第5図と同じである。FIG. 5 shows a case where nine tactile sensors 3 are arranged in a matrix, but the signal processing method is the same as that in FIG. 5 when ten or more tactile sensors 3 are arranged.
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、上記の構成を採
用した結果、全体が小型で薄く、しかも検出感度、検出
精度および応答速度等にすぐれた特性を有する触覚セン
サを得ることができる効果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, as a result of adopting the above configuration, a tactile sensor that is small and thin as a whole and has excellent characteristics such as detection sensitivity, detection accuracy, and response speed is provided. There is an effect that can be obtained.
さらに、本発明によればこのような利点があるので、ロ
ボットのハンドにとりつけて高度な作業を行わせる際
に、極めて有効なセンサとなる。また、多層配線基板を
可塑性材料で形成してフレキシブルにすれば、曲面に取
りつけることも可能であり、用途は一層広がる。Further, according to the present invention, since it has such advantages, it becomes an extremely effective sensor when it is attached to the hand of the robot to perform an advanced work. Further, if the multilayer wiring board is made of a plastic material and made flexible, it can be attached to a curved surface, and the application is further expanded.
第1図(A)〜(D)は本発明実施例の原理を示し、本
図(A)は回路図、本図(B)は底面図、本図(C)は
断面図、本図(D)はゲージ位置と応力の関係を示す特
性図、 第2図(A)〜(D)は本発明実施例の触覚センサセル
の製造工程と配線パターンを示し、本図(A),
(B),(C)は断面図、本図(D)は底面図、 第3図(A),(B)は本発明実施例の多層配線基板の
構成を示し、本図(A)は平面図、本図(B)は断面
図、 第4図(A)は本発明実施例の触覚センサの組み立て工
程を示す断面図、本図(B)はその完成状態を示す断面
図、 第5図は本発明実施例の信号処理回路の構成を示す回路
図である。 1……ホイストンブリッジ、2……ダイヤフラム、3…
…触覚センサ、4……シリコンセンサセルの素材、5…
…ストレンゲージ、6……FETスイッチ、7……はんだ
バンプ、8……底付穴、9……触覚センサ、10……接着
場所、11……多層配線基板、12……電極、13……シート
状接着剤、14……縦列信号線層、15……横列信号層、16
……ベース層、17……受圧体、18……保護膜。1 (A) to 1 (D) show the principle of the embodiment of the present invention. FIG. 1 (A) is a circuit diagram, FIG. 1 (B) is a bottom view, FIG. 1 (C) is a sectional view, and FIG. D) is a characteristic diagram showing the relationship between the gauge position and stress, and FIGS. 2A to 2D show the manufacturing process and wiring pattern of the tactile sensor cell of the embodiment of the present invention.
(B) and (C) are sectional views, (D) is a bottom view, and (A) and (B) are configurations of the multilayer wiring board according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 (A) is a plan view, FIG. 4 (B) is a sectional view, FIG. 4 (A) is a sectional view showing an assembling process of the tactile sensor of the embodiment of the present invention, and FIG. 4 (B) is a sectional view showing its completed state. FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of the signal processing circuit according to the embodiment of the present invention. 1 ... Whiston Bridge, 2 ... Diaphragm, 3 ...
… Tactile sensor, 4… Silicon sensor cell material, 5…
… Strain gauge, 6… FET switch, 7… Solder bump, 8… Bottom hole, 9… Tactile sensor, 10… Adhesion location, 11… Multilayer wiring board, 12… Electrode, 13… Sheet adhesive, 14 …… Column signal line layer, 15 …… Row signal layer, 16
…… Base layer, 17 …… Pressure receiver, 18 …… Protective film.
Claims (1)
この底付穴形成部が薄肉部を形成し底付穴形成部周囲が
厚肉部を形成すると共に、他面側の薄肉部部分に半導体
ストレンゲージが形成され、かつ、厚肉部部分に前記半
導体ストレンゲージにより構成されるホイートストンブ
リッジからの出力を制御するスイッチとはんだバンプと
が形成されたシリコンセルと、 このシリコンセルの他面側に熱圧着により接合された、
表面にシート状接着剤とはんだバンプに対応する位置に
設けられた電極とを有し、且つ多層配線を備えた多層配
線基板と、 受圧体を覆うように配設された保護膜と、 を具備して成ることを特徴とする触覚センサ。1. A pressure receiving body for receiving pressure, and a bottomed hole into which the pressure receiving body is fitted is formed on one surface side,
The bottomed hole forming portion forms a thin portion, the periphery of the bottomed hole forming portion forms a thick portion, a semiconductor strain gauge is formed in the thin portion on the other surface side, and the thick portion is A silicon cell in which a switch for controlling the output from the Wheatstone bridge composed of a semiconductor strain gauge and a solder bump are formed, and the other side of the silicon cell is joined by thermocompression bonding,
A multilayer wiring board having a sheet adhesive on the surface and electrodes provided at positions corresponding to the solder bumps and having multilayer wiring; and a protective film arranged so as to cover the pressure receiving body. A tactile sensor characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61301182A JPH0736444B2 (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Tactile sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61301182A JPH0736444B2 (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Tactile sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63155676A JPS63155676A (en) | 1988-06-28 |
| JPH0736444B2 true JPH0736444B2 (en) | 1995-04-19 |
Family
ID=17893766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61301182A Expired - Lifetime JPH0736444B2 (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Tactile sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736444B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1986
- 1986-12-19 JP JP61301182A patent/JPH0736444B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63155676A (en) | 1988-06-28 |
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