JP5519068B1 - 触覚センサ - Google Patents

Abstract

【課題】人型ロボットの指先のように、球面に近い曲面に装着できるようにする。
【解決手段】３行３列の行列を構成するように９組の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３を配置し、隣接する各検出素子間を行方向接続部Ｃ１１１２, ... および列方向接続部Ｃ１１２１, ... によって相互接続する。各接続部はクランク状をなし、両端に接続された一対の検出素子の相互位置関係を、三次元の自由度をもって変化させることができる。各検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３には、上下に対向するように配置された一対の電極層と、これらに挟まれた半球状の弾性変形体とが設けられており、上下の両電極層間の電気抵抗は、加えられた押圧力に応じて変化する。検出回路３００は、個々の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３における電気抵抗の変化を測定することにより、各位置に作用した押圧力を独立して検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、触覚センサに関し、特に、産業機器やロボットなどに取り付け、物体との接触圧を測定するのに適した触覚センサに関する。

触覚センサは、産業機器やロボットなどのハンド部に加わる接触圧を検出するセンサとして広く利用されている。また、二次元平面上の個々の位置に加わる接触圧を独立して検出する機能をもった触覚センサは、いわゆるタッチパネルとして、様々な電子機器用の入力装置としても用いられている。触覚センサに用いる接触圧の検出原理としては、その形態や用途に応じて、静電容量式、感圧抵抗式、コイル式、光学式など、様々な形式が提案されている。

たとえば、下記の特許文献１には、静電容量式のタッチパネルが開示され、特許文献２には、感圧抵抗式のタッチパネルが開示されている。また、特許文献３には、二次元平面上に多数のコイルを配置した触覚センサが開示され、特許文献４には、光ファイバを用いて光学的に剪断応力の検出を行う触覚センサが開示されている。更に、特許文献５には、二次元平面上に配列された多数の接触子の変位を感圧センサで検出する触覚センサが開示され、特許文献６には、押圧により抵抗値が変化するシート状の感圧導電性部材をマトリクス状に配列した触覚センサが開示されている。

一方、ロボットのアーム部などの曲面に合わせた実装が可能になる工夫として、特許文献７には、多数の感圧素子をフレキシブル基板上に配列して構成される柔軟触覚センサが開示されており、特許文献８には、高分子フィルム上に金属層および抵抗体を形成した曲面付着型触覚センサが開示されている。

特開２０１１−０３３４０４号公報 特開２０１２−１９８１３１号公報 特開２０１１−１８５８５８号公報 特開２００９−２７６１２７号公報 特開２００８−１６４５５７号公報 特開２００６−３３７３１５号公報 特開２００７−０１０３８３号公報 特表２０１０−５０１８４９号公報

近年、コンピュータによる制御技術の発展とともに、人型ロボットが脚光を浴びている。将来は、産業界のみならず一般家庭においても、介護や家事などを行う人型ロボットが普及するものと期待される。このような人型ロボットでは、指先の動きを正確に制御することにより、人間と同様、きめ細かな動作を行わせることが可能になるが、そのためには、１本１本の指先に装着する触覚センサが必要になる。

ところが、人型ロボットの指は、人間の指に似せて作られているため、指先の形状も単純な平面や円筒形ではなく、球状に近い任意形状をしている。このため、従来提案されている一般的な触覚センサは、人型ロボットの指先のような任意形状面に装着するのには不適当である。

もちろん、前掲の特許文献７，８には、フレキシブル基板や高分子フィルムを利用することにより、曲面に装着可能な柔軟なシート状の触覚センサが提案されている。しかしながら、このようなシート状の触覚センサは、ロボットのアーム部など、円筒状部分の表面に装着するのには適しているが、人型ロボットの指先のように、球面に近い曲面に装着することは困難である。

そこで本発明は、人型ロボットの指先のように、球面に近い曲面に装着することが可能な触覚センサを提供することを目的とする。

(1) 本発明の第１の態様は、ｍ行ｎ列の行列を構成する位置に配置されたｍ×ｎ個の検出点に作用した個々の外力を検出する触覚センサにおいて、
各検出点の位置に配置され、作用した外力に基づいてその電気的特性に変化が生じるｍ×ｎ個の検出素子と、
行方向に隣接する各検出素子対を相互に接続する行方向接続部と、列方向に隣接する各検出素子対を相互に接続する列方向接続部と、
を有する網状本体部と、
各検出素子に生じた電気的特性の変化に基づいて、当該検出素子が配置されている検出点に作用した外力を検出する検出回路と、
を設け、
行方向接続部および列方向接続部に可撓性をもたせ、行方向もしくは列方向に隣接する任意の検出素子対について、両者の三次元空間上での相互位置関係が、三次元の自由度をもって変化できるように構成したものである。

(2) 本発明の第２の態様は、上述した第１の態様に係る触覚センサにおいて、
各検出素子が、上方に配置された上部個別電極層と、この上部個別電極層に対向するように下方に配置された下部個別電極層と、これら一対の個別電極層間に介挿された中間要素と、を有し、
中間要素は、一対の個別電極層間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、少なくともその一部が弾性変形を生じ、外力が作用しなくなったときに当該間隔を元に復元させる性質をもち、かつ、当該間隔の変化に応じて一対の個別電極層間の電気抵抗を変化させる性質をもち、
検出回路が、上記電気抵抗に基づいて、作用した外力を検出するようにしたものである。

(3) 本発明の第３の態様は、上述した第２の態様に係る触覚センサにおいて、
中間要素が、上部個別電極層の下面から下方に凸となるように隆起した形状をなす個別弾性変形体と、下部個別電極層の上面に形成された個別抵抗体層と、を有し、
個別弾性変形体は導電体もしくは抵抗体から構成されており、その上面は上部個別電極層の下面に接続され、その下端は個別抵抗体層の上面に接触しており、
一対の個別電極層間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、個別弾性変形体が弾性変形を生じて当該間隔が縮み、個別弾性変形体と個別抵抗体層の上面との接触面積が増加することにより、一対の個別電極層間の電気抵抗が減少するようにしたものである。

(4) 本発明の第４の態様は、上述した第２の態様に係る触覚センサにおいて、
中間要素が、上部個別電極層の下面から下方に凸となるように隆起した形状をなす個別弾性変形体を有し、
個別弾性変形体は抵抗体から構成されており、その上面は上部個別電極層の下面に接続され、その下端は下部個別電極層の上面に接触しており、
一対の個別電極層間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、個別弾性変形体が弾性変形を生じて当該間隔が縮み、個別弾性変形体と下部個別電極層の上面との接触面積が増加することにより、一対の個別電極層間の電気抵抗が減少するようにしたものである。

(5) 本発明の第５の態様は、上述した第２の態様に係る触覚センサにおいて、
中間要素が、上面が上部個別電極層の下面に接続され、下面が凹凸構造面を有する個別弾性変形体と、下部個別電極層の上面に形成された個別抵抗体層と、を有し、
個別弾性変形体は導電体もしくは抵抗体から構成されており、凹凸構造面は個別抵抗体層の上面に接触しており、
一対の個別電極層間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、個別弾性変形体が弾性変形を生じて当該間隔が縮み、個別弾性変形体と個別抵抗体層の上面との接触面積が増加することにより、一対の個別電極層間の電気抵抗が減少するようにしたものである。

(6) 本発明の第６の態様は、上述した第２の態様に係る触覚センサにおいて、
中間要素が、上面が上部個別電極層の下面に接続され、下面が凹凸構造面を有する個別弾性変形体を有し、個別弾性変形体は抵抗体から構成されており、凹凸構造面は下部個別電極層の上面に接触しており、
一対の個別電極層間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、個別弾性変形体が弾性変形を生じて当該間隔が縮み、個別弾性変形体と下部個別電極層の上面との接触面積が増加することにより、一対の個別電極層間の電気抵抗が減少するようにしたものである。

(7) 本発明の第７の態様は、上述した第３〜第６の態様に係る触覚センサにおいて、
ｍ行ｎ列の行列状に配置された各検出素子のうち、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の検出素子の上部個別電極層は相互に電気的に接続され、第ｉ番目の行方向導電路を形成し、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の検出素子の下部個別電極層は相互に電気的に接続され、第ｊ番目の列方向導電路を形成し、
検出回路が、第ｉ番目の行方向導電路と第ｊ番目の列方向導電路との間の電気抵抗に基づいて、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された検出点に作用した外力を検出するようにしたものである。

(8) 本発明の第８の態様は、上述した第１〜第７の態様に係る触覚センサにおいて、
行方向接続部および列方向接続部が、クランク状もしくはＳ字状の屈曲構造を有するようにしたものである。

(9) 本発明の第９の態様は、ｍ行ｎ列の行列を構成する位置に配置されたｍ×ｎ個の検出点に作用した個々の外力を検出する触覚センサにおいて、
上部網状部材と、下部網状部材と、検出回路と、を設け、
上部網状部材は、上部支持層と、上部支持層の下面に形成された上部電極層と、上部電極層の下面に形成された変形体層と、を有し、
下部網状部材は、下部支持層と、下部支持層の上面に形成された下部電極層と、下部電極層の上面に形成された抵抗体層と、を有し、
上部支持層は、ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の上部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部列方向接続部と、を有し、
上部電極層は、各上部検出素片の下面に形成されたｍ×ｎ個の上部個別電極層と、各上部行方向接続部の下面に形成された上部行方向接続電極層と、を有し、第ｉ行目に配列された上部個別電極層および第ｉ行目に配列された上部行方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｉ番目の行方向導電路を形成し、
変形体層は、各上部個別電極層の下面から下方に凸となるように隆起した形状をなすｍ×ｎ個の個別弾性変形体を有し、各個別弾性変形体は導電体もしくは抵抗体から構成されており、その上面はそれぞれ上方に位置する個々の上部個別電極層の下面に接続され、
下部支持層は、ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の下部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部列方向接続部と、を有し、
下部電極層は、各下部検出素片の上面に形成されたｍ×ｎ個の下部個別電極層と、各下部列方向接続部の上面に形成された下部列方向接続電極層と、を有し、第ｊ列目に配列された下部個別電極層および第ｊ列目に配列された下部列方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｊ番目の列方向導電路を形成し、
抵抗体層は、各下部個別電極層の上面に形成されたｍ×ｎ個の個別抵抗体層を有し、
上部網状部材は、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体の下端が、第ｉ行第ｊ列目に配置された個別抵抗体層の上面に接触するように、下部網状部材の上方に積層配置されており、
検出回路は、第ｉ番目の行方向導電路と第ｊ番目の列方向導電路との間の電気抵抗に基づいて、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された検出点に作用した外力を検出するようにしたものである。

(10) 本発明の第１０の態様は、ｍ行ｎ列の行列を構成する位置に配置されたｍ×ｎ個の検出点に作用した個々の外力を検出する触覚センサにおいて、
上部網状部材と、下部網状部材と、検出回路と、を設け、
上部網状部材は、上部支持層と、上部支持層の下面に形成された上部電極層と、上部電極層の下面に形成された変形体層と、を有し、
下部網状部材は、下部支持層と、下部支持層の上面に形成された下部電極層と、を有し、
上部支持層は、ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の上部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部列方向接続部と、を有し、
上部電極層は、各上部検出素片の下面に形成されたｍ×ｎ個の上部個別電極層と、各上部行方向接続部の下面に形成された上部行方向接続電極層と、を有し、第ｉ行目に配列された上部個別電極層および第ｉ行目に配列された上部行方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｉ番目の行方向導電路を形成し、
変形体層は、各上部個別電極層の下面から下方に凸となるように隆起した形状をなすｍ×ｎ個の個別弾性変形体を有し、各個別弾性変形体は抵抗体から構成されており、その上面はそれぞれ上方に位置する個々の上部個別電極層の下面に接続され、
下部支持層は、ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の下部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部列方向接続部と、を有し、
下部電極層は、各下部検出素片の上面に形成されたｍ×ｎ個の下部個別電極層と、各下部列方向接続部の上面に形成された下部列方向接続電極層と、を有し、第ｊ列目に配列された下部個別電極層および第ｊ列目に配列された下部列方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｊ番目の列方向導電路を形成し、
上部網状部材は、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体の下端が、第ｉ行第ｊ列目に配置された下部個別電極層の上面に接触するように、下部網状部材の上方に積層配置されており、
検出回路は、第ｉ番目の行方向導電路と第ｊ番目の列方向導電路との間の電気抵抗に基づいて、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された検出点に作用した外力を検出するようにしたものである。

(11) 本発明の第１１の態様は、ｍ行ｎ列の行列を構成する位置に配置されたｍ×ｎ個の検出点に作用した個々の外力を検出する触覚センサにおいて、
上部網状部材と、下部網状部材と、検出回路と、を設け、
上部網状部材は、上部支持層と、上部支持層の下面に形成された上部電極層と、上部電極層の下面に形成された変形体層と、を有し、
下部網状部材は、下部支持層と、下部支持層の上面に形成された下部電極層と、下部電極層の上面に形成された抵抗体層と、を有し、
上部支持層は、ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の上部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部列方向接続部と、を有し、
上部電極層は、各上部検出素片の下面に形成されたｍ×ｎ個の上部個別電極層と、各上部行方向接続部の下面に形成された上部行方向接続電極層と、を有し、第ｉ行目に配列された上部個別電極層および第ｉ行目に配列された上部行方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｉ番目の行方向導電路を形成し、
変形体層は、上面が各上部個別電極層の下面に接続され、下面が凹凸構造面を有するｍ×ｎ個の個別弾性変形体を有し、各個別弾性変形体は導電体もしくは抵抗体から構成されており、
下部支持層は、ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の下部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部列方向接続部と、を有し、
下部電極層は、各下部検出素片の上面に形成されたｍ×ｎ個の下部個別電極層と、各下部列方向接続部の上面に形成された下部列方向接続電極層と、を有し、第ｊ列目に配列された下部個別電極層および第ｊ列目に配列された下部列方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｊ番目の列方向導電路を形成し、
抵抗体層は、各下部個別電極層の上面に形成されたｍ×ｎ個の個別抵抗体層を有し、
上部網状部材は、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体の凹凸構造面が、第ｉ行第ｊ列目に配置された個別抵抗体層の上面に接触するように、下部網状部材の上方に積層配置されており、
検出回路は、第ｉ番目の行方向導電路と第ｊ番目の列方向導電路との間の電気抵抗に基づいて、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された検出点に作用した外力を検出するようにしたものである。

(12) 本発明の第１２の態様は、ｍ行ｎ列の行列を構成する位置に配置されたｍ×ｎ個の検出点に作用した個々の外力を検出する触覚センサにおいて、
上部網状部材と、下部網状部材と、検出回路と、を設け、
上部網状部材は、上部支持層と、上部支持層の下面に形成された上部電極層と、上部電極層の下面に形成された変形体層と、を有し、
下部網状部材は、下部支持層と、下部支持層の上面に形成された下部電極層と、を有し、
上部支持層は、ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の上部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部列方向接続部と、を有し、
上部電極層は、各上部検出素片の下面に形成されたｍ×ｎ個の上部個別電極層と、各上部行方向接続部の下面に形成された上部行方向接続電極層と、を有し、第ｉ行目に配列された上部個別電極層および第ｉ行目に配列された上部行方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｉ番目の行方向導電路を形成し、
変形体層は、上面が各上部個別電極層の下面に接続され、下面が凹凸構造面を有するｍ×ｎ個の個別弾性変形体を有し、各個別弾性変形体は抵抗体から構成されており、
下部支持層は、ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の下部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部列方向接続部と、を有し、
下部電極層は、各下部検出素片の上面に形成されたｍ×ｎ個の下部個別電極層と、各下部列方向接続部の上面に形成された下部列方向接続電極層と、を有し、第ｊ列目に配列された下部個別電極層および第ｊ列目に配列された下部列方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｊ番目の列方向導電路を形成し、
上部網状部材は、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体の凹凸構造面が、第ｉ行第ｊ列目に配置された下部個別電極層の上面に接触するように、下部網状部材の上方に積層配置されており、
検出回路は、第ｉ番目の行方向導電路と第ｊ番目の列方向導電路との間の電気抵抗に基づいて、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された検出点に作用した外力を検出するようにしたものである。

(13) 本発明の第１３の態様は、上述した第９〜第１２の態様に係る触覚センサにおいて、
上部支持層が、行列の第ｉ行第（ｎ＋１）列目（ｉ＝１〜ｍ）に相当する各位置に配置されたｍ個の上部行方向端子支持部と、行列の第ｉ行第ｎ列目（ｉ＝１〜ｍ）に配置されたｍ個の上部検出素片とｍ個の上部行方向端子支持部とをそれぞれ相互に接続するｍ個の上部行方向配線支持部と、を更に有し、
上部電極層が、ｍ個の上部行方向端子支持部の下面に形成されたｍ個の上部行方向端子層と、ｍ個の上部行方向配線支持部の下面に形成されたｍ個の上部行方向配線層と、を更に有し、第ｉ番目の行方向導電路は、第ｉ番目の上部行方向配線層を介して第ｉ番目の上部行方向端子層に電気的に接続されており、
下部支持層が、行列の第（ｍ＋１）行第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に相当する各位置に配置されたｎ個の下部列方向端子支持部と、行列の第ｍ行第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配置されたｎ個の下部検出素片とｎ個の下部列方向端子支持部とをそれぞれ相互に接続するｎ個の下部列方向配線支持部と、を更に有し、
下部電極層が、ｎ個の下部列方向端子支持部の上面に形成されたｎ個の下部列方向端子層と、ｎ個の下部列方向配線支持部の上面に形成されたｎ個の下部列方向配線層と、を更に有し、第ｊ番目の列方向導電路は、第ｊ番目の下部列方向配線層を介して第ｊ番目の下部列方向端子層に電気的に接続されており、
検出回路が、ｍ個の上部行方向端子層およびｎ個の下部列方向端子層に対する配線を介して、各行方向導電路および各列方向導電路に対して電気的に接続されているようにしたものである。

(14) 本発明の第１４の態様は、上述した第９〜第１３の態様に係る触覚センサにおいて、
上部行方向接続部および上部列方向接続部は、それぞれ両端に接続された一対の上部検出素片の三次元空間上での相互位置関係が、三次元の自由度をもって変化できるように、当該一対の上部検出素片を接続する機能を有し、
下部行方向接続部および下部列方向接続部は、それぞれ両端に接続された一対の下部検出素片の三次元空間上での相互位置関係が、三次元の自由度をもって変化できるように、当該一対の下部検出素片を接続する機能を有するようにしたものである。

(15) 本発明の第１５の態様は、上述した第９〜第１３の態様に係る触覚センサにおいて、
上部行方向接続部、上部列方向接続部、下部行方向接続部、下部列方向接続部のそれぞれが、平面形状がクランク状もしくはＳ字状の屈曲構造を有するようにしたものである。

(16) 本発明の第１６の態様は、上述した第９〜第１５の態様に係る触覚センサにおいて、
個別弾性変形体を、所定量のカーボンもしくは金属を含有する導電性ゴムによって構成したものである。

(17) 本発明の第１７の態様は、上述した第９〜第１６の態様に係る触覚センサにおいて、
個別弾性変形体の周囲に、上端が上部個別電極層の下面に接続され、下端が個別抵抗体層もしくは下部個別電極層の上面に接続されたスペーサ部材を設けるようにしたものである。

(18) 本発明の第１８の態様は、上述した第９〜第１７の態様に係る触覚センサにおいて、
上部網状部材と下部網状部材とを積層してなる網状本体部を載置するのに十分な面積をもち、伸縮自在な材料から構成された伸縮性シートを更に設け、下部支持層の下面をこの伸縮性シートの上面に接着するようにしたものである。

(19) 本発明の第１９の態様は、上述した第９〜第１７の態様に係る触覚センサにおいて、
上部網状部材と下部網状部材とを積層してなる網状本体部を載置するのに十分な面積をもち、伸縮自在な材料から構成された上部伸縮性シートおよび下部伸縮性シートを更に設け、上部支持層の上面を上部伸縮性シートの下面に接着し、下部支持層の下面を下部伸縮性シートの上面に接着し、上部伸縮性シートの周囲部と下部伸縮性シートの周囲部とを相互に接着することにより、網状本体部を上部伸縮性シートと下部伸縮性シートとの間に内包させるようにしたものである。

(20) 本発明の第２０の態様は、上述した第３，第４，第９，第１０の態様に係る触覚センサにおいて、
個別弾性変形体が、球もしくは回転楕円体をその中心軸に直交する切断面で切断した立体形状を有し、当該切断面が上部個別電極層の下面に接続されているようにしたものである。

本発明の触覚センサによれば、ｍ行ｎ列の行列状に配置された検出素子を、行方向接続部と列方向接続部とによって相互接続することにより網状本体部を形成し、しかも、行方向接続部および列方向接続部には可撓性をもたせ、行方向もしくは列方向に隣接する任意の検出素子対について、両者の三次元空間上での相互位置関係が、三次元の自由度をもって変化できるように構成したため、人型ロボットの指先のように、球面に近い曲面に装着することが可能になる。

本発明の基本的実施形態に係る触覚センサの網状本体部の上面図および検出回路のブロック図である。 図１に示す触覚センサの網状本体部の側面図である。 図２に示す触覚センサの上部支持層１１０の上面図である。 図３に示す上部支持層１１０を切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（図(a) ）および切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（図(b) ）である。 図２に示す触覚センサの上部電極層１２０の上方から見た平面形状を示すパターン図である（位置関係を明確にするため、上部支持層１１０の平面形状を併せて描いてある。ハッチングは、上部電極層１２０の平面形状を示すためのものであり、断面を示すものではない）。 図２に示す触覚センサの上部支持層１１０および上部電極層１２０を、図５の切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（図(a) ）および切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（図(b) ）である。 図２に示す触覚センサの変形体層１３０の上方から見た平面形状を示すパターン図である（位置関係を明確にするため、上部支持層１１０の平面形状を併せて描いてある。ハッチングは、変形体層１３０の平面形状を示すためのものであり、断面を示すものではない）。 図２に示す触覚センサの上部支持層１１０、上部電極層１２０、変形体層１３０を、図７の切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（図(a) ）および切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（図(b) ）である。 図２に示す触覚センサの下部支持層２１０の平面図である。 図９に示す下部支持層２１０を切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（図(a) ）および切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（図(b) ）である。 図２に示す触覚センサの下部電極層２２０の上方から見た平面形状を示すパターン図である（位置関係を明確にするため、下部支持層２１０の平面形状を併せて描いてある。ハッチングは、下部電極層２２０の平面形状を示すためのものであり、断面を示すものではない）。 図２に示す触覚センサの下部支持層２１０および下部電極層２２０を、図１１の切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（図(a) ）および切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（図(b) ）である。 図２に示す触覚センサの抵抗体層２３０の上方から見た平面形状を示すパターン図である（位置関係を明確にするため、下部支持層２１０の平面形状を併せて描いてある。ハッチングは、抵抗体層２３０の平面形状を示すためのものであり、断面を示すものではない）。 図２に示す触覚センサの下部支持層２１０、下部電極層２２０、抵抗体層２３０を、図１３の切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（図(a) ）および切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（図(b) ）である。 本発明の基本的実施形態に係る触覚センサの網状本体部の上面図である。 図１５に示す触覚センサの網状本体部を、切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（図(a) ）および切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（図(b) ）である。 図１５に示す触覚センサの網状本体部における検出素子Ｄ１２の位置に押圧力が作用した状態において、当該網状本体部を、切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（図(a) ）および切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（図(b) ）である。 図１５に示す触覚センサの網状本体部における検出素子Ｄ１２の位置に押圧力が作用した状態において、各検出素子についての変形体層１３０の抵抗体層２３０に対する接触面積を示す平面図である（ハッチングは、接触部分を示すためのものであり、断面を示すものではない）。 図１５に示す網状本体部の等価回路を示す回路図である。 図１９に示す等価回路に基づいて、各検出点に作用した個々の外力を求める式を示す図である。 端子部にスルーホールを設けた変形例を示す上面図（図(a) ）および側断面図（図(b) ）である。 抵抗体層を省略した変形例を示す側断面図である。 検出素子の構造に関するバリエーションを示す側断面図である。 個々の検出素子にスペーサ部材を設けた変形例を示す側断面図である。 静電容量を測定するタイプの検出素子を利用した変形例を示す側断面図である。 伸縮性シートを付加した変形例を示す上面図である。 図２６に示す変形例を切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図である。 一対の伸縮性シートを用いたサンドイッチ構造を有する変形例を示す側断面図である。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。

＜＜＜ §１． 基本的実施形態に係る触覚センサの全体構造 ＞＞＞
はじめに、本発明の基本的実施形態に係る触覚センサの全体構造を説明する。図１に示すとおり、この触覚センサは、網状本体部１００＋２００と検出回路３００とによって構成される。図１の上段は、網状本体部１００＋２００の上面図、下段は検出回路３００のブロック図である。ここでは、各部の配置を説明する便宜上、図示のとおり、ＸＹＺ三次元座標系を定義することにする。具体的には、図１上段の上面図では、図の右方向にＸ軸、図の上方向にＹ軸、図の紙面垂直方向にＺ軸が定義されている。

一方、図２は、図１に示す触覚センサの網状本体部の側面図であり、図の右方向にＸ軸、図の上方向にＺ軸、図の紙面垂直方向にＹ軸が定義されている。図示のとおり、網状本体部は、上部網状部材１００と下部網状部材２００とを上下に積層することにより構成される構造体であり、ここでは便宜上、符号「１００＋２００」で示すことにする。この網状本体部１００＋２００は、本発明に係る触覚センサの物理的な構造部分に相当する。検出回路３００は、この網状本体部１００＋２００の各部の電気的特性（電気抵抗）の変化に基づいて、各部に作用した外力を検出する機能を果たす。

図１の上面図に示されているとおり、この基本的実施形態の場合、ＸＹ平面上に３行３列の行列が定義されており、行列の第１行目Ｘ１，第２行目Ｘ２，第３行目Ｘ３はＸ軸に平行な方向を向き、行列の第１列目Ｙ１，第２列目Ｙ２，第３列目Ｙ３はＹ軸に平行な方向を向いている。この３行３列の行列を構成する位置に、合計９個の検出点Ｐ１１〜Ｐ３３が配置されており、各検出点Ｐ１１〜Ｐ３３の位置には、作用した外力に基づいてその電気的特性に変化が生じる検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３が配置されている。各検出点Ｐ１１〜Ｐ３３に作用した個々の外力は、検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３によってそれぞれ独立して検出されることになる。

なお、本願明細書では、便宜上、３行３列の行列を構成する位置に配置された９個の検出点Ｐ１１〜Ｐ３３に作用した外力を、各検出点の位置に配置された９個の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３によって検出する例を実施例として述べるが、本発明における検出点（検出素子）の配置は、３行３列の行列に限定されるものではなく、５行５列、４行８列など、任意の行列配置であってかまわない。要するに、本発明に係る触覚センサは、ｍ行ｎ列の行列を構成する位置に配置されたｍ×ｎ個の検出点に作用した個々の外力を、それぞれ独立して検出する機能をもったセンサであり、作用した外力に基づいてその電気的特性に変化が生じるｍ×ｎ個の検出素子が各検出点の位置に配置されていればよい。

図示の例は、ｍ＝ｎ＝３として、３行３列の行列を定義した一実施例ということになる。したがって、以下の具体的な説明では、図示のとおり３行３列の行列を定義した実施例についての説明を行うが、一般論としては、任意のｍ，ｎ（但し、ｍ≧２，ｎ≧２）について定義されたｍ行ｎ列の行列を定義して、本発明を実施することが可能である。そこで、本願明細書では、一般論としての説明を行う際には、変数ｉ（ｉ＝１〜ｍ）を行列の行番号を示すパラメータとして用い、変数ｊ（ｊ＝１〜ｎ）を行列の列番号を示すパラメータとして用いることにする。

結局、本発明に係る触覚センサでは、ｍ行ｎ列の行列の第ｉ行第ｊ列目に配置された検出点Ｐｉｊの位置に、第ｉ行第ｊ列目の検出素子Ｄｉｊが配置されており、検出点Ｐｉｊに作用した外力が、検出素子Ｄｉｊによって検出されることになる。

図１の上面図に示されているとおり、９個の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３は、行方向接続部および列方向接続部（いずれも、４桁の数字に文字Ｃを冠した符号で示す）によって相互に接続されている。

たとえば、検出素子Ｄ１１とＤ１２とは、行方向接続部Ｃ１１１２によって相互に接続されており、検出素子Ｄ１２とＤ１３とは、行方向接続部Ｃ１２１３によって相互に接続されている。ここで、行方向接続部Ｃ１１１２の符号に含まれる４桁の数字「１１１２」は、検出素子Ｄ１１，Ｄ１２に含まれる数字「１１」，「１２」を羅列したものであり、行方向接続部Ｃ１２１３の符号に含まれる４桁の数字「１２１３」は、検出素子Ｄ１２，Ｄ１３に含まれる数字「１２」，「１３」を羅列したものである。

同様に、検出素子Ｄ１１とＤ２１とは、列方向接続部Ｃ１１２１によって相互に接続されており、検出素子Ｄ２１とＤ３１とは、列方向接続部Ｃ２１３１によって相互に接続されている。ここで、列方向接続部Ｃ１１２１の符号に含まれる４桁の数字「１１２１」は、検出素子Ｄ１１，Ｄ２１に含まれる数字「１１」，「２１」を羅列したものであり、列方向接続部Ｃ２１３１の符号に含まれる４桁の数字「２１３１」は、検出素子Ｄ２１，Ｄ３１に含まれる数字「２１」，「３１」を羅列したものである。

結局、図１に示す実施形態の場合、９個の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３は、６組の行方向接続部Ｃ１１１２，Ｃ１２１３，Ｃ２１２２，Ｃ２２２３，Ｃ３１３２，Ｃ３２３３によって相互に行方向に接続され、６組の列方向接続部Ｃ１１２１，Ｃ２１３１，Ｃ１２２２，Ｃ２２３２，Ｃ１３２３，Ｃ２３３３によって相互に列方向に接続されている。６組の行方向接続部は、行方向に隣接する各検出素子対を相互に接続する役割を果たし、６組の列方向接続部は、列方向に隣接する各検出素子対を相互に接続する役割を果たす。より具体的には、各行方向接続部は、検出素子ＤｉｊとＤｉ（ｊ＋１）とを相互に接続する役割を果たし（但し、ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ−１）、各列方向接続部は、検出素子ＤｉｊとＤ（ｉ＋１）ｊとを相互に接続する役割を果たす（但し、ｉ＝１〜ｍ−１，ｊ＝１〜ｎ）。

更に、図示の実施例の場合、配線の便宜を考慮して、行列の第４列目に相当する各位置に、行方向配線部Ｗｘ１〜Ｗｘ３を介して行方向端子部Ｔｘ１〜Ｔｘ３が設けられており、行列の第４行目に相当する各位置に、列方向配線部Ｗｙ１〜Ｗｙ３を介して列方向端子部Ｔｙ１〜Ｔｙ３が設けられている。これら各端子部Ｔｘ１〜Ｔｘ３，Ｔｙ１〜Ｔｙ３と検出回路３００との間には配線が施され、検出回路３００は、特定の検出素子Ｄｉｊに生じた電気的特性の変化に基づいて、当該検出素子Ｄｉｊが配置されている検出点Ｐｉｊに作用した外力を検出する機能を果たす。

図１の上面図に示すとおり、各行方向接続部および各列方向接続部Ｃ１１２１〜Ｃ３２３３は、平面形状がクランク状の屈曲構造を有しており、行方向もしくは列方向に隣接する任意の検出素子対について、両者の三次元空間上での相互位置関係が、三次元の自由度をもって変化できるような可撓性を有している。このため、９個の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３の相互位置は、それぞれ三次元の自由度をもって自由に変化させることができる。

別言すれば、図１および図２には、９個の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３が同一の平面上（ＸＹ平面に平行な平面上）に配置されている基本形態が示されているが、この網状本体部は、可撓性を有する行方向接続部および列方向接続部を屈曲させることにより任意曲面に沿った形状に変形させることが可能である。このように、本発明に係る触覚センサは、網状本体部を任意曲面に沿った形状に変形させた状態で対象物に取り付けることが可能であり、たとえば、人型ロボットの指先のように、球面に近い曲面に装着することができる。この場合、９個の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３および９個の検出点Ｐ１１〜Ｐ３３は、球面に近い曲面上に定義されたｍ行ｎ列の行列状に配置された状態になる。

図示の例のように、行方向接続部および列方向接続部を平面形状（ＸＹ平面への投影像）がクランク状の部材によって構成すると、両端に接続された一対の検出素子の相互位置関係を三次元の自由度をもって自由に変化させる構造を容易に実現することができる。たとえば、一対の検出素子Ｄ１１，Ｄ１２を接続する行方向接続部Ｃ１１１２として、図示のような平面形状がクランク状の部材を用いると、当該部材は、図のＸ軸方向に伸縮可能であるため、検出素子Ｄ１１，Ｄ１２のＸ軸方向に関する相互位置は所定の自由度をもって変化させることができる。

また、行方向接続部Ｃ１１１２のクランク状構造部を構成する一対のＵ字状部の姿勢の変化により、検出素子Ｄ１１，Ｄ１２のＹ軸方向に関する相互位置も所定の自由度をもって変化させることができる。更に、上記Ｕ字状部の上面側の開閉状態と下面側の開閉状態とを別個に調整すれば、検出素子Ｄ１１，Ｄ１２のＺ軸方向に関する相互位置も所定の自由度をもって変化させることができる。

なお、図示の実施例では、行方向接続部および列方向接続部を、平面形状がクランク状の部材、すなわち、直角に屈曲させた構造体によって構成しているが、屈曲部分は必ずしも直角構造面にする必要はなく、曲面構造によって構成してもかまわない。たとえば、平面形状（ＸＹ平面への投影像）がＳ字状となる屈曲構造を採用した場合にも、同様に、三次元の自由度をもって自由に変化させる構造を実現することができる。

このように、クランク状もしくはＳ字状の屈曲構造を採用すると、両端点間の距離を容易に伸縮させることができるので、いわば絆創膏を指先に張り付けるように、網状本体部を人型ロボットの指先部分に装着することができるようになる。特に、図示する実施例のようなクランク状の屈曲構造は、直線的な加工によって実現することができるので、量産品としての触覚センサを製造する上では好ましい。

また、図示の実施例では、行方向配線部Ｗｘ１〜Ｗｘ３および列方向配線部Ｗｙ１〜Ｗｙ３もある程度の可撓性を有しており、行方向端子部Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３とこれに隣接配置された検出素子Ｄ１３，Ｄ２３，Ｄ３３との相互位置関係や、列方向端子部Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３とこれに隣接配置された検出素子Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ３３との相互位置関係も、ある程度の自由度をもって変化させることができる。もちろん、行方向配線部Ｗｘ１〜Ｗｘ３および列方向配線部Ｗｙ１〜Ｗｙ３についても、クランク状もしくはＳ字状の屈曲構造を採用してもかまわない。

図１の上面図に示す網状本体部１００＋２００は、実際には、図２の側面図に示すとおり、上部網状部材１００と下部網状部材２００とを上下に積層することにより構成される構造体である。図示のとおり、上部網状部材１００は、上から順に、上部支持層１１０，上部電極層１２０，変形体層１３０の３層を積層した構造を有し、下部網状部材２００は、下から順に、下部支持層２１０，下部電極層２２０，抵抗体層２３０の３層を積層した構造を有する。これら各層の平面形状は、§２において詳述する。

図２の下方に示されている矢印Ｄは検出領域Ｄの区間を示しており、矢印Ｃは接続領域Ｃの区間を示しており、矢印Ｗは配線領域Ｗの区間を示している。ここで、検出領域Ｄは、図１の上面図において、検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３が配置された個々の正方形領域であり、接続領域Ｃは、検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３を相互に接続するための各接続部Ｃ１１１２〜Ｃ３２３３が配置された個々の領域であり、配線領域Ｗは、各配線部Ｗｘ１〜Ｗｘ３，Ｗｙ１〜Ｗｙ３およ各端子部Ｔｘ１〜Ｔｘ３，Ｔｙ１〜Ｔｙ３が配置された個々の領域である。

したがって、図１の上面図に正方形で示されている１つの検出素子は、実際には、図２の側面図において検出領域Ｄに配置された６層（上から下に順に、１１０，１２０，１３０，２３０，２２０，２１０の各層）からなる構造体によって構成されていることになる。また、図１の上面図にクランク状の部材として描かれている各接続部は、実際には、上部網状部材１００側の接続領域Ｃに配置された上方部材と、下部網状部材２００側の接続領域Ｃに配置された下方部材と、によって構成されていることになる。

図２に示すとおり、上部網状部材１００は、上部支持層１１０と、この上部支持層１１０の下面に形成された上部電極層１２０と、この上部電極層１２０の下面に形成された変形体層１３０と、を有し、下部網状部材２００は、下部支持層２１０と、この下部支持層２１０の上面に形成された下部電極層２２０と、この下部電極層２２０の上面に形成された抵抗体層２３０と、を有している。

ここで、上部電極層１２０のうち、各検出領域Ｄに位置する正方形状の部分は上部個別電極層を形成し、下部電極層２２０のうち、各検出領域Ｄに位置する正方形状の部分は下部個別電極層を形成する。そして、各検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３における外力検出は、上方に配置された上部個別電極層と、この上部個別電極層に対向するように下方に配置された下部個別電極層と、これら一対の個別電極層間に介挿された中間要素（図２に示す実施形態の場合は、変形体層１３０と抵抗体層２３０のうち、各検出領域Ｄに位置する部分）とを利用して行われる。

すなわち、上記中間要素は、上下一対の個別電極層間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、少なくともその一部が弾性変形を生じ、外力が作用しなくなったときに当該間隔を元に復元させる性質をもち、かつ、当該間隔の変化に応じて上下一対の個別電極層間の電気抵抗を変化させる性質をもっている。したがって、検出回路３００は、この電気抵抗に基づいて、作用した外力を検出することができる。このような外力検出の具体的な原理については、§３で詳述する。

＜＜＜ §２． 基本的実施形態に係る触覚センサの各部の構造 ＞＞＞
続いて、§１で述べた基本的実施形態に係る触覚センサを構成する網状本体部１００＋２００の各部の構造を、図３〜図１４を参照しながら詳細に説明する。この図３〜図１４においても、図１，図２に示されたＸＹＺ三次元座標系と同一の座標系を定義して各部の配置を示すことにする。なお、本願の各図は、触覚センサの構造を図面として明瞭に示すため、各部の実際の寸法比とは異なる寸法比で描かれている。そこで、以下の説明では、必要に応じて、各部の実寸を数値として例示することにする。

図２の側面図に示すとおり、網状本体部１００＋２００は、上部網状部材１００と下部網状部材２００とによって構成されており、全体的には、図１の上面図に示すとおり、９個の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３を各接続部によって縦横に接続した網状構造を有している。

＜２−１．上部網状部材１００の構造＞
ここでは、まず、上部網状部材１００の構造について説明する。図２に示すとおり、上部網状部材１００は、上部支持層１１０、上部電極層１２０、変形体層１３０の３層構造からなる。図３は、図２に示す触覚センサの上部支持層１１０のみを示す上面図である。この図３に示されている上部支持層１１０の平面形状は、図１に示されている網状本体部１００＋２００全体の平面形状とほぼ同じであるが、列方向配線部Ｗｙ１〜Ｗｙ３および列方向端子部Ｔｙ１〜Ｔｙ３は、下部網状部材２００の構成要素であるため、図３には描かれていない。

図３に示すとおり、この上部支持層１１０は、３行３列の行列を構成するように配置された９個の正方形状の上部検出素片１１０（Ｄ１１）〜１１０（Ｄ３３）と、行方向に隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部行方向接続部１１０（Ｃ１１１２），１１０（Ｃ１２１３），１１０（Ｃ２１２２），１１０（Ｃ２２２３），１１０（Ｃ３１３２），１１０（Ｃ３２３３）と、列方向に隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部列方向接続部１１０（Ｃ１１２１），１１０（Ｃ２１３１），１１０（Ｃ１２２２），１１０（Ｃ２２３２），１１０（Ｃ１３２３），１１０（Ｃ２３３３）と、を有している。ここで、上部行方向接続部および上部列方向接続部は、図示のとおり、平面形状がクランク状（もしくはＳ字状でもよい）の屈曲構造を有する。

なお、これらの各部材の符号の前半部「１１０」は、当該部材が上部支持層１１０の一部分を構成することを示しており、後半部の括弧内の符号は、図１に示す網状本体部１００＋２００の各部分に対応することを示している。たとえば、上部検出素片１１０（Ｄ１１）の符号「１１０（Ｄ１１）」は、当該部材が、上部支持層１１０のうちの検出素子Ｄ１１に所属する部分であることを示している。以下に述べる各部材についても同様である。

ここに示す実施例の場合、配線の便宜を考慮して、この上部支持層１１０の右端部分には、更に、行列の第４列目に相当する各位置に３個の上部行方向端子支持部１１０（Ｔｘ１），１１０（Ｔｘ２），１１０（Ｔｘ３）が設けられており、行列の第３列目に配置された３個の上部検出素片１１０（Ｄ１３），１１０（Ｄ２３），１１０（Ｄ３３）と、上記上部行方向端子支持部１１０（Ｔｘ１），１１０（Ｔｘ２），１１０（Ｔｘ３）とをそれぞれ相互に接続するための上部行方向配線支持部１１０（Ｗｘ１），１１０（Ｗｘ２），１１０（Ｗｘ３）が設けられている。

一般論で述べれば、上部支持層１１０は、ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の上部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部列方向接続部と、を有している。ここで、上部行方向接続部および上部列方向接続部は、それぞれ両端に接続された一対の上部検出素片の三次元空間上での相互位置関係が、三次元の自由度をもって変化できるように、当該一対の上部検出素片を接続する機能を有する。

また、上部支持層１１０は、配線の便宜を考慮して、行列の第ｉ行第（ｎ＋１）列目（ｉ＝１〜ｍ）に相当する各位置に配置されたｍ個の上部行方向端子支持部と、行列の第ｉ行第ｎ列目（ｉ＝１〜ｍ）に配置されたｍ個の上部検出素片と前記ｍ個の上部行方向端子支持部とをそれぞれ相互に接続するｍ個の上部行方向配線支持部と、を更に有している。

図４(a) は、図３に示す上部支持層１１０を切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（行方向断面図）であり、左から右に向かって、上部検出素片１１０（Ｄ１１），上部行方向接続部１１０（Ｃ１１１２），上部検出素片１１０（Ｄ１２），上部行方向接続部１１０（Ｃ１２１３），上部検出素片１１０（Ｄ１３），上部行方向配線支持部１１０（Ｗｘ１），上部行方向端子支持部１１０（Ｔｘ１）が連続配置されている状態が示されている。

一方、図４(b) は、図３に示す上部支持層１１０を切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（列方向断面図）であり、右から左に向かって、上部検出素片１１０（Ｄ１１），上部列方向接続部１１０（Ｃ１１２１），上部検出素片１１０（Ｄ２１），上部列方向接続部１１０（Ｃ２１３１），上部検出素片１１０（Ｄ３１）が連続配置されている状態が示されている。

図４に示すとおり、上部支持層１１０は、一定の厚みをもった平板によって構成され、上部網状部材１００の支持媒体として機能する。§１で述べたとおり、行方向接続部および列方向接続部は、クランク状（Ｓ字状でもよい）の屈曲構造を有しているため可撓性をもち、隣接する各上部検出素片の三次元空間上での相互位置関係は、三次元の自由度をもって変化させることができる。したがって、この上部支持層１１０は、人型ロボットの指先のように、球面に近い曲面に装着することが可能である。

上部支持層１１０の材質は、各上部検出素片の部分が上部電極層および変形体層の支持媒体として機能することができ、行方向接続部および列方向接続部の部分が上記可撓性を有するという条件を満たす材質であれば、どのような材質を用いてもかまわない。実用上は、加工の便宜を考慮して、ポリイミドやＰＥＴなどの樹脂によって上部支持層１１０を構成すればよい。あるいは、ガラスエポキシ基板やセラミック基板によって上部支持層１１０を構成してもかまわない。

ここに示す実施例の場合、厚み０．１ｍｍのポリイミドのシートを、図３に示すような形状に加工して上部支持層１１０として用いている。また、上部検出素片１１０（Ｄ１１）〜１１０（Ｄ３３）は、一辺が２ｍｍの正方形となるようにし、隣接する一対の上部検出素片の間隔（上部行方向接続部および上部列方向接続部の両端点距離）を、１．６ｍｍに設定している。一方、上部行方向接続部および上部列方向接続部の幅は、０．４ｍｍに設定し、十分な可撓性が得られるようにしている。

図５は、図２に示す触覚センサの上部電極層１２０の平面形状を示すパターン図であり、上方から見たパターンを示す。位置関係を明確にするため、上部支持層１１０の平面形状を併せて描いてある。実際には、上部電極層１２０は、上部支持層１１０の下面に形成される層である。図に太線枠で囲ってハッチングを施した部分が、上部電極層１２０を構成するパターンである（ハッチングは、上部電極層１２０の平面形状を示すためのものであり、断面を示すものではない）。結局、上部電極層１２０は、上部支持層１１０の下面における上部列方向接続部を除く全領域（ハッチングした領域）に形成されていることになる。

ここでは、上部検出素片１１０（Ｄ１１）〜１１０（Ｄ３３）の下面に形成された電極層を、それぞれ上部個別電極層１２０（Ｄ１１）〜１２０（Ｄ３３）と呼び、上部行方向接続部１１０（Ｃ１１１２），１１０（Ｃ１２１３），１１０（Ｃ２１２２），１１０（Ｃ２２２３），１１０（Ｃ３１３２），１１０（Ｃ３２３３）の下面に形成された電極層を、それぞれ上部行方向接続電極層１２０（Ｃ１１１２），１２０（Ｃ１２１３），１２０（Ｃ２１２２），１２０（Ｃ２２２３），１２０（Ｃ３１３２），１２０（Ｃ３２３３）と呼ぶことにする。また、上部行方向配線支持部１１０（Ｗｘ１）〜１１０（Ｗｘ３）の下面に形成された電極層を、それぞれ上部行方向配線層１２０（Ｗｘ１）〜１２０（Ｗｘ３）と呼び、上部行方向端子支持部１１０（Ｔｘ１）〜１１０（Ｔｘ３）の下面に形成された電極層を、それぞれ上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）〜１２０（Ｔｘ３）と呼ぶことにする。

図示のとおり、上部電極層１２０は、電気的に独立した３つの群に分けられる。すなわち、行列の第１行目には、上部個別電極層１２０（Ｄ１１），上部行方向接続電極層１２０（Ｃ１１１２），上部個別電極層１２０（Ｄ１２），上部行方向接続電極層１２０（Ｃ１２１３），上部個別電極層１２０（Ｄ１３），上部行方向配線層１２０（Ｗｘ１），上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）からなる相互に電気的に接続された第１電極群が形成されている。これら第１電極群は、第１番目の行方向導電路を形成し、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）は、この第１番目の行方向導電路に対する外部配線用の端子として機能する。

同様に、行列の第２行目には、上部個別電極層１２０（Ｄ２１），上部行方向接続電極層１２０（Ｃ２１２２），上部個別電極層１２０（Ｄ２２），上部行方向接続電極層１２０（Ｃ２２２３），上部個別電極層１２０（Ｄ２３），上部行方向配線層１２０（Ｗｘ２），上部行方向端子層１２０（Ｔｘ２）からなる相互に電気的に接続された第２電極群が形成されている。これら第２電極群は、第２番目の行方向導電路を形成し、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ２）は、この第２番目の行方向導電路に対する外部配線用の端子として機能する。

そして、行列の第３行目には、上部個別電極層１２０（Ｄ３１），上部行方向接続電極層１２０（Ｃ３１３２），上部個別電極層１２０（Ｄ３２），上部行方向接続電極層１２０（Ｃ３２３３），上部個別電極層１２０（Ｄ３３），上部行方向配線層１２０（Ｗｘ３），上部行方向端子層１２０（Ｔｘ３）からなる相互に電気的に接続された第３電極群が形成されている。これら第３電極群は、第３番目の行方向導電路を形成し、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ３）は、この第３番目の行方向導電路に対する外部配線用の端子として機能する。

一般論で述べれば、上部電極層１２０は、各上部検出素片の下面に形成されたｍ×ｎ個の上部個別電極層１２０（Ｄｉｊ）と、各上部行方向接続部の下面に形成された上部行方向接続電極層と、を有し、第ｉ行目に配列された上部個別電極層および第ｉ行目に配列された上部行方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｉ番目の行方向導電路を形成する。また、上部電極層１２０は、ｍ個の上部行方向端子支持部の下面に形成されたｍ個の上部行方向端子層１２０（Ｔｘｉ）と、ｍ個の上部行方向配線支持部の下面に形成されたｍ個の上部行方向配線層１２０（Ｗｘｉ）と、を更に有し、第ｉ番目の行方向導電路は、第ｉ番目の上部行方向配線層１２０（Ｗｘｉ）を介して第ｉ番目の上部行方向端子層１２０（Ｔｘｉ）に電気的に接続されている。この上部行方向端子層１２０（Ｔｘｉ）は、この第ｉ番目の行方向導電路に対する外部配線用の端子として機能することになる。

図６(a) は、図３に示す上部支持層１１０の下面に図５に示す上部電極層１２０を形成した状態を、図５の切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（行方向断面図）であり、図６(b) は、同じ状態を、図５の切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（列方向断面図）である。図６(a) に示すように、行方向に関しては、上部電極層１２０が連続して形成され、行方向導電路が形成されているが、図６(b) に示すように、列方向に関しては、上部電極層１２０は離散的に形成されているため、各行方向導電路は、互いに電気的に独立している。

上部電極層１２０の材質は、導電性を有し、かつ、クランク状の行方向接続部の撓みに応じて撓みを生じることが可能な材料であれば、どのような材料を用いてもかまわないが、実用上は、金属層によって上部電極層１２０を構成するのが好ましい。ここに示す実施例の場合、上部支持層１１０の下面の所定領域（図５にハッチングを施して示す領域）に、印刷の手法を用いて厚み０．０５ｍｍ程度の銅箔を形成し、この銅箔を上部電極層１２０として用いている。この程度の厚みの銅箔であれば、クランク状の行方向接続部が撓みを生じても、これに応じた撓みを生じることができ、行方向導電路に断線が生じることはない。

図７は、図２に示す触覚センサの変形体層１３０の平面形状を示すパターン図であり、上方から見たパターンを示す。ここでも位置関係を明確にするため、上部支持層１１０の平面形状を併せて描いてある。実際には、変形体層１３０は、上部支持層１１０の下面に形成された上部電極層１２０の更に下面に形成される層である。図に太線枠で囲ってハッチングを施した部分が、変形体層１３０を構成するパターンである（ハッチングは、変形体層１３０の平面形状を示すためのものであり、断面を示すものではない）。

ここに示す実施例では、変形体層１３０は、正方形状をした各上部個別電極層１２０（Ｄ１１）〜１２０（Ｄ３３）の下面に接合された半球状（幾何学的に正確な半球ではなく、若干扁平している形状）の個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）によって構成されているため、図７のパターン図では、各個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）は円形のパターンを構成している。

図８(a) は、図２に示す触覚センサの上部網状部材１００（すなわち、上部支持層１１０、上部電極層１２０、変形体層１３０の積層構造体）を、図７の切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（行方向断面図）であり、図８(b) は、切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（列方向断面図）である。ここで述べる基本的実施形態の場合、個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）は、図示のとおり、各検出領域Ｄに配置された半球状の部材であり、弾性変形を生じる導電性材料によって構成されている。

個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）の材質は、弾性変形を生じる導電性材料（後述する変形例の場合は、弾性変形を生じる抵抗体材料）であれば、どのような材料を用いてもかまわないが、実用上は、導電性ゴムを用いるのが最適である。導電性ゴムは、主材となるゴム原料に所定量のカーボンや金属を添加したものであり、主材と添加物との割合を調整することにより抵抗率を調整することができる。

ここに示す実施例の場合、ほぼ導体としての性質を呈するように添加物の割合を調整した導電性ゴムを、半球状に成形したものを個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）として用いている。なお、各個別弾性変形体の実寸は、直径２ｍｍ、高さ０．５ｍｍであり、正確には幾何学的な半球よりも扁平したものになっている。

個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）の形状を半球状とするのは、§３で述べるように、下方に接することになる抵抗体層２３０との接触面積が、作用する外力に応じて変化するようにするためである。逆に言えば、作用する外力に応じて抵抗体層２３０との接触面積が変化する形状であれば、個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）の形状は必ずしも半球状である必要はない。

要するに、個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）は、上部個別電極層１２０（Ｄ１１）〜１２０（Ｄ３３）の下面から下方に凸となるように隆起した形状を有していればよいので、回転楕円体を切断した形状、放物線をその中心軸まわりに回転させた回転体形状、あるいは円錐形状などであってもかまわない。ただ、実用上は、作用した外力と接触面積との関係ができるだけ線形に近くなるように、球もしくは回転楕円体をその中心軸に直交する切断面で切断した立体形状を有する個別弾性変形体を用意し、当該切断面を上部個別電極層の下面に接続して用いるようにするのが好ましい。

一般論で述べれば、変形体層１３０は、ｍ行ｎ列の行列状に配置された各上部個別電極層の下面から、下方に凸となるように隆起した形状をなすｍ×ｎ個の個別弾性変形体によって構成されており、各個別弾性変形体は導電体（この実施例の場合は導電性ゴム）からなり、その上面はそれぞれ上方に位置する個々の上部個別電極層の下面に接続されていることになる。

＜２−２．下部網状部材２００の構造＞
続いて、下部網状部材２００の構造について説明する。図２に示すとおり、下部網状部材２００は、下部支持層２１０、下部電極層２２０、抵抗体層２３０の３層構造からなる。図９は、図２に示す触覚センサの下部支持層２１０のみを示す上面図である。この図９に示されている下部支持層２１０の主たる構造は、図３に示す上部支持層１１０の構造とほぼ同じであり、両者の相違は、配線支持部および端子支持部の位置のみである。

すなわち、図３に示す上部支持層１１０の場合、上部行方向配線支持部１１０（Ｗｘ１）〜１１０（Ｗｘ３）および上部行方向端子支持部１１０（Ｔｘ１）〜１１０（Ｔｘ３）が図の右方に配置されていたのに対して、図９に示す下部支持層２１０の場合、下部列方向配線支持部２１０（Ｗｙ１）〜２１０（Ｗｙ３）および下部列方向端子支持部１１０（Ｔｙ１）〜１１０（Ｔｙ３）は、図の下方に配置されている。このため、上部網状部材１００の下方に下部網状部材２００を積層配置すると、図１の上面図に示すように、両者の形状は平面的にほとんどの部分が重なり合い、下部網状部材２００の列方向配線部Ｗｙ１〜Ｗｙ３および列方向端子部Ｔｙ１〜Ｔｙ３のみが、上部網状部材１００の下方から食み出した状態になる。

図９に示すとおり、下部支持層２１０は、３行３列の行列を構成するように配置された９個の正方形状の下部検出素片２１０（Ｄ１１）〜２１０（Ｄ３３）と、行方向に隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部行方向接続部２１０（Ｃ１１１２），２１０（Ｃ１２１３），２１０（Ｃ２１２２），２１０（Ｃ２２２３），２１０（Ｃ３１３２），２１０（Ｃ３２３３）と、列方向に隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部列方向接続部２１０（Ｃ１１２１），２１０（Ｃ２１３１），２１０（Ｃ１２２２），２１０（Ｃ２２３２），２１０（Ｃ１３２３），２１０（Ｃ２３３３）と、を有している。ここで、下部行方向接続部および下部列方向接続部は、図示のとおり、平面形状がクランク状（もしくはＳ字状でもよい）の屈曲構造を有する。

更に、ここに示す実施例の場合、配線の便宜を考慮して、この下部支持層２１０の下端部分には、更に、行列の第４行目に相当する各位置に３個の下部列方向端子支持部２１０（Ｔｙ１），２１０（Ｔｙ２），２１０（Ｔｙ３）が設けられており、行列の第３行目に配置された３個の下部検出素片２１０（Ｄ３１），２１０（Ｄ３２），２１０（Ｄ３３）と、上記下部列方向端子支持部２１０（Ｔｙ１），２１０（Ｔｙ２），２１０（Ｔｙ３）とをそれぞれ相互に接続するための下部列方向配線支持部２１０（Ｗｙ１），２１０（Ｗｙ２），２１０（Ｗｙ３）が設けられている。

一般論で述べれば、下部支持層２１０は、ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の下部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部列方向接続部と、を有している。ここで、下部行方向接続部および下部列方向接続部は、それぞれ両端に接続された一対の下部検出素片の三次元空間上での相互位置関係が、三次元の自由度をもって変化できるように、当該一対の下部検出素片を接続する機能を有する。

また、下部支持層２１０は、配線の便宜を考慮して、行列の第（ｍ＋１）行第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に相当する各位置に配置されたｎ個の下部列方向端子支持部と、行列の第ｍ行第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配置されたｎ個の下部検出素片と前記ｎ個の下部列方向端子支持部とをそれぞれ相互に接続するｎ個の下部列方向配線支持部と、を更に有している。

図１０(a) は、図９に示す下部支持層２１０を切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（行方向断面図）であり、左から右に向かって、下部検出素片２１０（Ｄ１１），下部行方向接続部２１０（Ｃ１１１２），下部検出素片２１０（Ｄ１２），下部行方向接続部２１０（Ｃ１２１３），下部検出素片２１０（Ｄ１３）が連続配置されている状態が示されている。

一方、図１０(b) は、図９に示す下部支持層２１０を切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（列方向断面図）であり、右から左に向かって、下部検出素片２１０（Ｄ１１），下部列方向接続部２１０（Ｃ１１２１），下部検出素片２１０（Ｄ２１），下部列方向接続部２１０（Ｃ２１３１），下部検出素片２１０（Ｄ３１），下部列方向配線支持部２１０（Ｗｙ１），下部列方向端子支持部２１０（Ｔｙ１）が連続配置されている状態が示されている。

図１０に示すとおり、下部支持層２１０は、一定の厚みをもった平板によって構成され、下部網状部材２００の支持媒体として機能する。§１で述べたとおり、行方向接続部および列方向接続部は、クランク状（Ｓ字状でもよい）の屈曲構造を有しているため可撓性をもち、隣接する各下部検出素片の三次元空間上での相互位置関係は、三次元の自由度をもって変化させることができる。したがって、この下部支持層２１０は、上部支持層１１０と同様に、人型ロボットの指先のように、球面に近い曲面に装着することが可能である。

下部支持層２１０の材質は、各下部検出素片の部分が下部電極層および抵抗体層の支持媒体として機能することができ、行方向接続部および列方向接続部の部分が上記可撓性を有するという条件を満たす材質であれば、どのような材質を用いてもかまわない。実用上は、上部支持層１１０と同様に、ポリイミドやＰＥＴなどの樹脂によって下部支持層２１０を構成すればよい。あるいは、ガラスエポキシ基板やセラミック基板によって下部支持層２１０を構成してもかまわない。

ここに示す実施例の場合、厚み０．１ｍｍのポリイミドのシートを、図９に示すような形状に加工して下部支持層２１０として用いている。また、下部検出素片２１０（Ｄ１１）〜２１０（Ｄ３３）は、上部検出素片１１０（Ｄ１１）〜１１０（Ｄ３３）と同様に、一辺が２ｍｍの正方形となるようにし、隣接する一対の下部検出素片の間隔（下部行方向接続部および下部列方向接続部の両端点距離）を、１．６ｍｍに設定している。一方、下部行方向接続部および下部列方向接続部の幅は、０．４ｍｍに設定し、十分な可撓性が得られるようにしている。

図１１は、図２に示す触覚センサの下部電極層２２０の平面形状を示すパターン図であり、上方から見たパターンを示す。位置関係を明確にするため、下部支持層２１０の平面形状を併せて描いてある。下部電極層２２０は、下部支持層２１０の上面に形成される層であるため、図１１は、下部支持層２１０の上面に下部電極層２２０を形成した状態を示す上面図に相当する。図に太線枠で囲ってハッチングを施した部分が、下部電極層２２０を構成するパターンである（ハッチングは、下部電極層２２０の平面形状を示すためのものであり、断面を示すものではない）。結局、下部電極層２２０は、下部支持層２１０の上面における下部行方向接続部を除く全領域（ハッチングした領域）に形成されていることになる。

ここでは、下部検出素片２１０（Ｄ１１）〜２１０（Ｄ３３）の上面に形成された電極層を、それぞれ下部個別電極層２２０（Ｄ１１）〜２２０（Ｄ３３）と呼び、下部列方向接続部２１０（Ｃ１１２１），２１０（Ｃ２１３１），２１０（Ｃ１２２２），２１０（Ｃ２２３２），２１０（Ｃ１３２３），２１０（Ｃ２３３３）の上面に形成された電極層を、それぞれ下部列方向接続電極層２２０（Ｃ１１２１），２２０（Ｃ２１３１），２２０（Ｃ１２２２），２２０（Ｃ２２３２），２２０（Ｃ１３２３），２２０（Ｃ２３３３）と呼ぶことにする。また、下部列方向配線支持部２１０（Ｗｙ１）〜２１０（Ｗｙ３）の上面に形成された電極層を、それぞれ下部列方向配線層２２０（Ｗｙ１）〜２２０（Ｗｙ３）と呼び、下部列方向端子支持部２１０（Ｔｙ１）〜２１０（Ｔｙ３）の上面に形成された電極層を、それぞれ下部列方向端子層２２０（Ｔｙ１）〜２２０（Ｔｙ３）と呼ぶことにする。

図示のとおり、下部電極層２２０は、電気的に独立した３つの群に分けられる。すなわち、行列の第１列目には、下部個別電極層２２０（Ｄ１１），下部列方向接続電極層２２０（Ｃ１１２１），下部個別電極層２２０（Ｄ２１），下部列方向接続電極層２２０（Ｃ２１３１），下部個別電極層２２０（Ｄ３１），下部列方向配線層２２０（Ｗｙ１），下部列方向端子層２２０（Ｔｙ１）からなる相互に電気的に接続された第１電極群が形成されている。これら第１電極群は、第１番目の列方向導電路を形成し、下部列方向端子層２２０（Ｔｙ１）は、この第１番目の列方向導電路に対する外部配線用の端子として機能する。

同様に、行列の第２列目には、下部個別電極層２２０（Ｄ１２），下部列方向接続電極層２２０（Ｃ１２２２），下部個別電極層２２０（Ｄ２２），下部列方向接続電極層２２０（Ｃ２２３２），下部個別電極層２２０（Ｄ３２），下部列方向配線層２２０（Ｗｙ２），下部列方向端子層２２０（Ｔｙ２）からなる相互に電気的に接続された第２電極群が形成されている。これら第２電極群は、第２番目の列方向導電路を形成し、下部列方向端子層２２０（Ｔｙ２）は、この第２番目の列方向導電路に対する外部配線用の端子として機能する。

そして、行列の第３列目には、下部個別電極層２２０（Ｄ１３），下部列方向接続電極層２２０（Ｃ１３２３），下部個別電極層２２０（Ｄ２３），下部列方向接続電極層２２０（Ｃ２３３３），下部個別電極層２２０（Ｄ３３），下部列方向配線層２２０（Ｗｙ３），下部列方向端子層２２０（Ｔｙ３）からなる相互に電気的に接続された第３電極群が形成されている。これら第３電極群は、第３番目の列方向導電路を形成し、下部列方向端子層２２０（Ｔｙ３）は、この第３番目の列方向導電路に対する外部配線用の端子として機能する。

一般論で述べれば、下部電極層２２０は、各下部検出素片の上面に形成されたｍ×ｎ個の下部個別電極層２２０（Ｄｉｊ）と、各下部列方向接続部の上面に形成された下部列方向接続電極層２２０（Ｗｙｊ）と、を有し、第ｊ列目に配列された下部個別電極層および第ｊ列目に配列された下部列方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｊ番目の列方向導電路を形成する。また、下部電極層２２０は、ｎ個の下部列方向端子支持部の上面に形成されたｎ個の下部列方向端子層２２０（Ｔｙｊ）と、ｎ個の下部列方向配線支持部の上面に形成されたｎ個の下部列方向配線層２２０（Ｗｙｊ）と、を更に有し、第ｊ番目の列方向導電路は、第ｊ番目の下部列方向配線層２２０（Ｗｙｊ）を介して第ｊ番目の下部列方向端子層２２０（Ｔｙｊ）に電気的に接続されている。この下部列方向端子層２２０（Ｔｙｊ）は、この第ｊ番目の列方向導電路に対する外部配線用の端子として機能することになる。

図１２(a) は、図９に示す下部支持層２１０の上面に図１１に示す下部電極層２２０を形成した状態を、図１１の切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（行方向断面図）であり、図１２(b) は、同じ状態を、図１１の切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（列方向断面図）である。図１２(b) に示すように、列方向に関しては、下部電極層２２０が連続して形成され、列方向導電路が形成されているが、図１２(a) に示すように、行方向に関しては、下部電極層２２０は離散的に形成されているため、各列方向導電路は、互いに電気的に独立している。

下部電極層２２０の材質は、導電性を有し、かつ、クランク状の列方向接続部の撓みに応じて撓みを生じることが可能な材料であれば、どのような材料を用いてもかまわない。実用上は、上部電極層１２０と同様に、金属層によって下部電極層２２０を構成するのが好ましい。ここに示す実施例の場合、下部支持層２１０の上面の所定領域（図１１にハッチングを施して示す領域）に、印刷の手法を用いて厚み０．０５ｍｍ程度の銅箔を形成し、この銅箔を下部電極層２２０として用いている。この程度の厚みの銅箔であれば、クランク状の列方向接続部が撓みを生じても、これに応じた撓みを生じることができ、列方向導電路に断線が生じることはない。

図１３は、図２に示す触覚センサの抵抗体層２３０の平面形状を示すパターン図であり、上方から見たパターンを示す。ここでも位置関係を明確にするため、下部支持層２１０の平面形状を併せて描いてある。抵抗体層２３０は、下部支持層２１０の上面に形成された下部電極層２２０の更に上面に形成される層であるため、図１３は、３層からなる下部網状部材２００の上面図に相当する。図に太線枠で囲ってハッチングを施した部分が、抵抗体層２３０を構成するパターンである（ハッチングは、抵抗体層２３０の平面形状を示すためのものであり、断面を示すものではない）。

ここに示す実施例では、抵抗体層２３０は、正方形状をした各下部個別電極層２２０（Ｄ１１）〜２２０（Ｄ３３）の上面に形成された同じ正方形状の個別抵抗体層２３０（Ｄ１１）〜２３０（Ｄ３３）によって構成されている。なお、抵抗体層２３０は、図１１に示す下部列方向接続電極層２２０（Ｃ１１２１），２２０（Ｃ２１３１），２２０（Ｃ１２２２），２２０（Ｃ２２３２），２２０（Ｃ１３２３），２２０（Ｃ２３３３）の上面にも形成されるようにしてもかまわない。この場合、抵抗体層２３０を構成する平面パターンは、図１１に示す下部電極層２２０の平面パターンと同じになる。

図１４(a) は、図２に示す触覚センサの下部網状部材２００（すなわち、下部支持層２１０、下部電極層２２０、抵抗体層２３０の積層構造体）を、図１３の切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（行方向断面図）であり、図１４(b) は、切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（列方向断面図）である。ここで述べる基本的実施形態の場合、個別抵抗体層２３０（Ｄ１１）〜２３０（Ｄ３３）は、平面形状が、下部個別電極層２２０（Ｄ１１）〜２２０（Ｄ３３）と同じ正方形をした電気抵抗を有する層によって構成されており、後述するように、その上面には、それぞれ個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）の下端が接触することになる。

個別抵抗体層２３０（Ｄ１１）〜２３０（Ｄ３３）の材質は、後述する検出動作に適した電気抵抗を有する材料であれば、どのような材料を用いてもかまわない。ここに示す実施例の場合、ρ＝２０Ω・ｍ程度の電気抵抗率を有する厚膜抵抗体を材料として用い、これを厚み０．０５ｍｍ程度の層に形成したものを個別抵抗体層２３０（Ｄ１１）〜２３０（Ｄ３３）として用いている。

要するに、抵抗体層２３０は、ｍ行ｎ列の行列状に配置された各下部個別電極層の上面（すなわち、個々の検出領域Ｄ）に形成されたｍ×ｎ個の個別抵抗体層によって構成すればよい。

＜２−３．網状本体部１００＋２００の構造＞
図２の側面図に示す網状本体部１００＋２００は、§２−１で述べた上部網状部材１００と§２−２で述べた下部網状部材２００とを、図のように上下に積層することにより構成され、本発明に係る触覚センサの物理的な構造部分となる構成要素である。図１５は、この網状本体部１００＋２００の上面図である。本発明に係る触覚センサは、この網状本体部１００＋２００に、更に検出回路３００を付加することにより構成され、ｍ行ｎ列の行列を構成する位置に配置されたｍ×ｎ個の検出点に作用した個々の外力を、それぞれ独立して検出する機能を有する。

図１５に示す実施例の場合、３行３列の行列を構成する位置に合計９個の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３が配置されており、９箇所の検出点に作用した外力が、行方向端子部Ｔｘ１〜Ｔｘ３および列方向端子部Ｔｙ１〜Ｔｙ３に形成されている各端子層を介して電気的に検出されることになる。

図１６(a) は、図１５に示す触覚センサの網状本体部を、切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図（行方向断面図）であり、図１６(b) は、切断線ｂ−ｂ′の位置で切断した側断面図（列方向断面図）である。図示のとおり、上部網状部材１００は、上部支持層１１０、上部電極層１２０、変形体層１３０の３層構造をなし、下部網状部材２００は、下部支持層２１０、下部電極層２２０、抵抗体層２３０の３層構造をなす。そして、変形体層１３０を構成する９個の個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）の下端が、抵抗体層２３０を構成する９個の個別抵抗体層２３０（Ｄ１１）〜２３０（Ｄ３３）の上面にそれぞれ接触するように、上部網状部材１００が下部網状部材２００の上方に積層配置されることになる。

一般論で述べれば、上部網状部材１００は、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体１３０（Ｄｉｊ）の下端が、第ｉ行第ｊ列目に配置された個別抵抗体層２３０（Ｄｉｊ）の上面に接触するように、下部網状部材２００の上方に積層配置されることになる。

なお、各個別弾性変形体１３０（Ｄｉｊ）の下端と各個別抵抗体層２３０（Ｄｉｊ）の上面とは、必要に応じて、両者の接触点位置において相互に接着するようにする。両者を接着しておけば、これら接着点において、上部網状部材１００と下部網状部材２００との位置関係が固定されることになるので、上部網状部材１００と下部網状部材２００とが図の横方向にずれるのを防ぐことができる。あるいは、上部網状部材１００の周囲部分に上部枠体を設け、下部網状部材２００の周囲部分に下部枠体を設け、これら上下の枠体を相互に接着する構造を採用すれば、上部網状部材１００と下部網状部材２００とを直接接着する必要はない。

＜＜＜ §３． 基本的実施形態に係る触覚センサの動作原理 ＞＞＞
ここでは、これまで述べてきた基本的実施形態に係る触覚センサの動作原理を説明する。図１５に示す網状本体部１００＋２００は、既に述べたとおり、３行３列に配置された９個の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３を有している。これら検出素子の基本構造は、図１６(a) ，(b) の側断面図に示すとおり、上部電極層１２０および下部電極層２２０と、これら両電極層の間に挟まれた中間要素とによって構成されている。

これまで述べてきた基本的実施形態の場合、両電極層の間に挟まれた中間要素は、上部個別電極層の下面から下方に凸となるように隆起した形状（図示の例の場合は扁平した半球状）をなす個別弾性変形体と、下部個別電極層の上面に形成された個別抵抗体層と、によって構成される。たとえば、図１６(a) の中央に示す検出素子Ｄ１２の場合、両電極層１２０，２２０の間に挟まれた中間要素は、個別弾性変形体１３０（Ｄ１２）と個別抵抗体層２３０（Ｄ１２）とによって構成されている。ここで、個別弾性変形体１３０（Ｄ１２）は導電体からなり、その上面は上部個別電極層１２０（Ｄ１２）の下面に固定され、その下端は個別抵抗体層２３０（Ｄ１２）の上面に接触している。

いま、図１５に示す上面図において、行Ｘ１，列Ｙ２に配置された検出素子Ｄ１２の上面（上部検出素片１１０（Ｄ１２）の上面）に、外力として、図の紙面垂直方向への押圧力Ｆ１２が作用した場合を考えてみよう。このような押圧力が加わると、検出素子Ｄ１２の内部構造に変化が生じる。図１７(a) ，(b) は、図１６(a) ，(b) に示す網状本体部１００＋２００に対して、このような押圧力Ｆ１２が加わったときの各部の変形状態を示す側断面図である。

押圧力Ｆ１２は、検出素子Ｄ１２に対してのみ加えられているので、図１７(a) に示すように、検出素子Ｄ１２内の個別弾性変形体１３０（Ｄ１２）が上下に潰れるように弾性変形を生じることになる。このため、検出素子Ｄ１２の上部検出素片１１０（Ｄ１２）は下方へ変位するが、当該変位は、隣接する上部検出素片１１０（Ｄ１１），１１０（Ｄ１３），１１０（Ｄ２２）にはほとんど伝達されない。これは、クランク状をした行方向接続部および列方向接続部が撓みを生じ、変位成分を吸収してしまうためである。したがって、図１７(a) において、検出素子Ｄ１２の左に隣接する検出素子Ｄ１１の個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）や右に隣接する検出素子Ｄ１３の個別弾性変形体１３０（Ｄ１３）についての実質的な変形は生じない。図１７(b) に示す各検出素子の個別弾性変形体についても、同様に実質的な変形は生じない。

図１７(a) に示すとおり、上下に潰れるように弾性変形を生じた個別弾性変形体１３０（Ｄ１２）は、下端が押し潰され、個別抵抗体層２３０（Ｄ１２）の上面に対する接触面積が増加することになる。図１８は、検出素子Ｄ１２の上面に下方への押圧力Ｆ１２が作用した状態において、変形体層１３０各部の抵抗体層２３０に対する接触面積を示す平面図である。図において、黒丸もしくはハッチングを施した円で示す接触面Ｓ１１〜Ｓ３３は、各検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３についての個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）と個別抵抗体層２３０（Ｄ１１）〜２３０（Ｄ３３）との接触部分を示すものである。図示のとおり、押圧力Ｆ１２が作用した検出素子Ｄ１２についての接触面Ｓ１２の面積のみが、他の接触面に比べて増加している。

このように、個別弾性変形体１３０（Ｄ１２）と個別抵抗体層２３０（Ｄ１２）との接触面Ｓ１２の面積が増加すると、上部個別電極層１２０（Ｄ１２）と下部個別電極層２２０（Ｄ１２）との間の電気抵抗Ｒ１２は減少する。これは、個別弾性変形体１３０（Ｄ１２）が導電性をもった弾性材料（導電性ゴム）によって構成されており、個別抵抗体層２３０（Ｄ１２）が電気抵抗をもった材料によって構成されているためである。接触面Ｓ１２の面積が増加すれば、それだけ個別抵抗体層２３０（Ｄ１２）内の電流路が広がり、電気抵抗は減少する。

要するに、上下一対の個別電極層１２０（Ｄ１２）／２２０（Ｄ１２）の間隔を縮める方向に外力Ｆ１２が作用すると、個別弾性変形体１３０（Ｄ１２）が弾性変形を生じて両電極層の間隔が縮み、個別弾性変形体１３０（Ｄ１２）と個別抵抗体層２３０（Ｄ１２）の上面との接触面積が増加することにより、当該一対の個別電極層間の電気抵抗Ｒ１２が減少することになる。

作用した外力Ｆ１２の大きさと、接触面Ｓ１２の面積との関係は、個別弾性変形体１３０（Ｄ１２）の形状や弾性率に応じて決まるため、外力Ｆ１２の大きさと電気抵抗Ｒ１２との関係は、数学的には複雑な関数によって表現されることになるが、少なくとも、電気抵抗Ｒ１２の値は外力Ｆ１２の大きさに応じて単調減少する一価関数になるので、予め当該一価関数を実測やシミュレーションなどの方法によって求めておけば、電気抵抗Ｒ１２を測定することにより、作用した外力Ｆ１２の値を一義的に決定することができる。

§２で述べたとおり、本発明に係る触覚センサでは、ｍ行ｎ列の行列状に配置された各検出素子のうち、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の検出素子の上部個別電極層は相互に電気的に接続され、第ｉ番目の行方向導電路を形成し、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の検出素子の下部個別電極層は相互に電気的に接続され、第ｊ番目の列方向導電路を形成している。

一方、検出回路３００は、ｍ個の上部行方向端子層およびｎ個の下部列方向端子層に対する配線を介して、各行方向導電路および各列方向導電路に対して電気的に接続されている。したがって、検出回路３００は、第ｉ番目の行方向導電路と第ｊ番目の列方向導電路との間の電気抵抗Ｒｉｊに基づいて、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された検出点Ｐｉｊに作用した外力Ｆｉｊを検出することができる。

たとえば、これまで述べてきた３行３列の行列状に９個の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３を配置した実施例の場合、図５に示すとおり、第１行目に配列された３個の検出素子Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３の上部個別電極層１２０（Ｄ１１），１２０（Ｄ１２），１２０（Ｄ１３）は相互に電気的に接続され、第１番目の行方向導電路を形成している。同様に、第２行目に配列された３個の検出素子Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３の上部個別電極層１２０（Ｄ２１），１２０（Ｄ２２），１２０（Ｄ２３）は相互に電気的に接続され、第２番目の行方向導電路を形成しており、第３行目に配列された３個の検出素子Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ３３の上部個別電極層１２０（Ｄ３１），１２０（Ｄ３２），１２０（Ｄ３３）は相互に電気的に接続され、第３番目の行方向導電路を形成している。

そして、第１番目の行方向導電路は、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）に対する配線を介して検出回路３００に接続され、第２番目の行方向導電路は、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ２）に対する配線を介して検出回路３００に接続され、第３番目の行方向導電路は、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ３）に対する配線を介して検出回路３００に接続されている。

一方、図１１に示すとおり、第１列目に配列された３個の検出素子Ｄ１１，Ｄ２１，Ｄ３１の下部個別電極層２２０（Ｄ１１），２２０（Ｄ２１），２２０（Ｄ３１）は相互に電気的に接続され、第１番目の列方向導電路を形成している。同様に、第２列目に配列された３個の検出素子Ｄ１２，Ｄ２２，Ｄ３２の下部個別電極層２２０（Ｄ１２），２２０（Ｄ２２），２２０（Ｄ３２）は相互に電気的に接続され、第２番目の列方向導電路を形成しており、第３列目に配列された３個の検出素子Ｄ１３，Ｄ２３，Ｄ３３の下部個別電極層２２０（Ｄ１３），２２０（Ｄ２３），２２０（Ｄ３３）は相互に電気的に接続され、第３番目の列方向導電路を形成している。

そして、第１番目の列方向導電路は、下部列方向端子層２２０（Ｔｙ１）に対する配線を介して検出回路３００に接続され、第２番目の列方向導電路は、下部列方向端子層２２０（Ｔｙ２）に対する配線を介して検出回路３００に接続され、第３番目の列方向導電路は、下部列方向端子層２２０（Ｔｙ３）に対する配線を介して検出回路３００に接続されている。

このような各導電路の構成を考慮すると、図１５に示す網状本体部１００＋２００は、電気的には、図１９に示す等価回路に置き換えることができる。この等価回路における位置Ｐ１１〜Ｐ３３は、網状本体部１００＋２００に定義された検出点に対応し、個々の検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３の位置に対応する。

また、等価回路上の端子Ｔｘ１〜Ｔｘ３は、図５に示す上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）〜１２０（Ｔｘ３）に対応し、これら端子Ｔｘ１〜Ｔｘ３からそれぞれ左方に伸びる配線は、各行方向電流路に対応する。同様に、等価回路上の端子Ｔｙ１〜Ｔｙ３は、図１１に示す下部列方向端子層２２０（Ｔｙ１）〜２２０（Ｔｙ３）に対応し、これら端子Ｔｙ１〜Ｔｙ３からそれぞれ上方に伸びる配線は、各列方向電流路に対応する。そして、抵抗素子Ｒ１１〜Ｒ３３は、それぞれ検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３における、個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）と個別抵抗体層２３０（Ｄ１１）〜２３０（Ｄ３３）とによって構成される可変抵抗要素に対応する。

図１９の等価回路の各端子Ｔｘ１〜Ｔｘ３，Ｔｙ１〜Ｔｙ３と検出回路３００との間には配線がなされ、検出回路３００は、所定の端子間の電気抵抗を測定することにより、所定の検出点に作用した外力を検出する処理を行う。たとえば、上例のように、検出素子Ｄ１２（検出点Ｐ１２）に作用した外力Ｆ１２は、抵抗素子Ｒ１２の電気抵抗を測定することにより検出できるので、検出回路３００は、端子Ｔｘ１と端子Ｔｙ２との間の電気抵抗Ｑ１２（実質的に、抵抗素子Ｒ１２の抵抗Ｒ１２）を測定することにより、外力Ｆ１２を検出できる。

一般論として、検出回路３００は、ｍ行ｎ列の行列状に配置された各検出素子のうち、第ｉ行第ｊ列目に配列された検出素子Ｄｉｊの位置（検出点Ｐｉｊの位置）に作用した外力Ｆｉｊを、第ｉ番目の行方向導電路に接続された端子Ｔｘｉと第ｊ番目の列方向導電路に接続された端子Ｔｙｊとの間の電気抵抗Ｑｉｊ（実質的に、検出素子Ｄｉｊについての個別弾性変形体１３０（Ｄｉｊ）と個別抵抗体層２３０（Ｄｉｊ）とによって構成される抵抗素子Ｒｉｊの抵抗）を測定することにより検出することができる。

図２０は、図１９に示す等価回路に基づいて、各検出点Ｐ１１〜Ｐ３３に作用した個々の外力Ｆ１１〜Ｆ３３を求める式を示す図である。たとえば、図１７(a) に示すように、検出点Ｐ１２（検出素子Ｄ１２）に外力Ｆ１２が作用した場合、当該外力は、所定の関数ｆを用いて、Ｆ１２＝ｆ（Ｑ１２）なる式で求めることができる。ここで、Ｑ１２は、図１９の等価回路に示す端子Ｔｘ１−Ｔｙ２間の抵抗値である。一般に、第ｉ行第ｊ列目に配列された検出素子Ｄｉｊの位置（検出点Ｐｉｊの位置）に作用した外力Ｆｉｊは、Ｆｉｊ＝ｆ（Ｑｉｊ）なる式で求めることができる。ここで、Ｑｉｊは、図１９の等価回路に示す端子Ｔｘｉ−Ｔｙｊ間の抵抗値（実質的に抵抗素子Ｒｉｊの抵抗値）である。

なお、上記式に示す所定の関数ｆは、端子Ｔｘｉ−Ｔｙｊ間の抵抗値Ｑｉｊ（抵抗素子Ｒｉｊの抵抗値）と作用した外力Ｆｉｊとの関係を示すものである。前述したとおり、両者の関係は、個別弾性変形体の形状や弾性率に応じて決まるが、Ｆｉｊが増加すると抵抗値Ｑｉｊが減少する関係にある一価関数（近似的には、反比例を示す関数）になる。そこで、実用上は、サンプル製品となる触覚センサの代表検出素子について、加える外力Ｆ（下方への押圧力）の大きさを徐々に変化させながら、当該代表検出素子についての抵抗値Ｑを測定し、両者の関係Ｆ＝f（Ｑ）を示す関数ｆをグラフとして求め、当該グラフを数値テーブルとして用意しておくようにすればよい。実際の製品となる触覚センサの検出回路３００は、当該数値テーブルを利用して、測定された抵抗値Ｑに対応する外力Ｆを検出値として出力すればよい。

＜＜＜ §４． 種々の変形例 ＞＞＞
これまで、本発明に係る触覚センサを、その基本的実施形態について説明した。ここでは、この基本的実施形態に対するいくつかの変形例を述べておく。

＜４−１．端子部にスルーホールを設けた変形例＞
図１の上面図には、検出回路３００から行方向端子部Ｔｘ１〜Ｔｘ３および列方向端子部Ｔｙ１〜Ｔｙ３に対して配線を施した状態が示されているが、実際の配線は、図５に示す上部電極層１２０における上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）〜１２０（Ｔｘ３）および図１１に示す下部電極層２２０における下部列方向端子層２２０（Ｔｙ１）〜２２０（Ｔｙ３）に対して行われる。別言すれば、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）〜１２０（Ｔｘ３）および下部列方向端子層２２０（Ｔｙ１）〜２２０（Ｔｙ３）は、検出回路３００に対する配線用のパッドとして機能する。

ここで、下部列方向端子層２２０（Ｔｙ１）〜２２０（Ｔｙ３）は、図１６(b) に示すとおり、下部支持層２１０の上面に形成されている層であるのに対して、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）〜１２０（Ｔｘ３）は、図１６(a) に示すとおり、上部支持層１１０の下面に形成されている層になる。したがって、網状本体部１００＋２００の上面から配線を行う一般的な工程を考慮すると、上部支持層１１０の下面に形成されている上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）〜１２０（Ｔｘ３）に対する配線作業は、効率的ではない。ここで述べる変形例は、このような配線作業の便宜を考慮し、端子部にスルーホールを設け、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）〜１２０（Ｔｘ３）に対する配線を上面側から行えるようにしたものである。

図２１(a) は、この変形例に係る行方向端子部Ｔｘ１の上面図、図２１(b) はその側断面図である。図示の行方向端子部Ｔｘ１は、図１の右上に示されている行方向端子部Ｔｘ１に対応するものであり、実際には、他の行方向端子部Ｔｘ２，Ｔｘ３についても、同様にスルーホールが設けられる。

図２１(a) の上面図には、上部行方向配線支持部１１０（Ｗｘ１）および上部行方向補助端子層１４０（Ｔｘ１）の上面が示されており、当該上面から紙面垂直方向に円形のスルーホールＨが形成されている状態が示されている。また、図２１(a) には、上下端子接続部１５０（Ｔｘ１）の外周部輪郭が破線の円で描かれている。

図２１(b) の側断面図に示すとおり、上部行方向配線支持部１１０（Ｗｘ１）の下面には、上部行方向配線層１２０（Ｗｘ１）が形成されており、上部行方向端子支持部１１０（Ｔｘ１）の下面には、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）が形成されている（これらの構成は、既に§２−１で述べたとおりである）。ここに示す変形例では、上部行方向端子支持部１１０（Ｔｘ１）の上面に上部行方向補助端子層１４０（Ｔｘ１）を形成し、スルーホールＨを介して、上下の端子層を接続するようにしている。

すなわち、上部行方向端子支持部１１０（Ｔｘ１）を上下に貫通するスルーホールＨを設け、その内側に、導体からなる円筒状の上下端子接続部１５０（Ｔｘ１）を形成する。上部行方向補助端子層１４０（Ｔｘ１）は、この上下端子接続部１５０（Ｔｘ１）によって、上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）に電気的に接続される。したがって、検出回路３００からの配線は、下面側に配置された上部行方向端子層１２０（Ｔｘ１）に対して行う代わりに、上面側に配置された上部行方向補助端子層１４０（Ｔｘ１）に対して行うことが可能になり、配線作業の効率化を図ることができる。

＜４−２．検出素子の構造に関する変形例＞
これまで述べてきた基本的実施形態に用いられている検出素子Ｄｉｊは、導電体からなる個別弾性変形体１３０（Ｄｉｊ）と、その下方に配置された個別抵抗体層２３０（Ｄｉｊ）とを相互に接触させ、両者の接触面Ｓｉｊの面積に応じて生じる抵抗変化を検出回路３００で測定することにより、検出点Ｐｉｊに作用した外力Ｆｉｊを検出する構成を採用していた。ここでは、この検出素子の構造に関するいくつかの変形例を示しておく。

図２２は、抵抗体層２３０を省略した変形例を示す側断面図である。この変形例は、図１６(a) に示す基本的実施形態の構造において、下部網状部材２００の最上層に形成されていた抵抗体層２３０を除去するとともに、上部網状部材１００の最下層に形成されている導電体からなる変形体層１３０の代わりに、抵抗体からなる変形体層１３５を形成したものである。図では、便宜上、導電体からなる変形体層１３０（図１６(a) ）には網目状ハッチングを施し、抵抗体からなる変形体層１３５（図２２）にはドットによるハッチングを施し、両者を区別している。

図２２に示す個別弾性変形体１３５（Ｄ１１）〜１３５（Ｄ３３）は、図１６(a) に示す個別弾性変形体１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）と同様に、扁平半球状の構造体であるが、導電体ではなく抵抗体であるため、それ自身が電気抵抗を有している。上下一対の個別電極層間には、この個別弾性変形体を通して電流を流すことができるが、その際の電気抵抗は、個別弾性変形体の形状変化に応じて変化する。

たとえば、図２２の中央に配置されている検出素子Ｄ１２の上面に、図の下方への押圧力Ｆ１２が作用すると、個別弾性変形体１３５（Ｄ１２）は、図１７に示す個別弾性変形体１３０（Ｄ１２）と同様に、上下方向に潰れる変形を生じ、一対の個別電極層間の間隔が縮み、接触面Ｓ１２の面積が増加することになる。その結果、当該一対の個別電極層間の電気抵抗は減少する。これは、個別弾性変形体１３５（Ｄ１２）が上下方向に潰れるため、一対の個別電極層間の電流路が短くなるとともに、接触面Ｓ１２の面積増加により電流路が広がるためである。したがって、これまで述べてきた基本的実施形態と同様に、各検出素子Ｄ１１〜Ｄ３３の電気抵抗に基づいて、各検出点Ｐ１１〜Ｐ３３に作用した外力Ｆ１１〜Ｆ３３の検出が可能になる。

図２３は、検出素子の構造に関するバリエーションを示す側断面図である。いずれも、便宜上、単一の検出素子のみを抽出した状態を示している。

図２３(a) は、§１〜§３で述べた基本的実施形態で利用していた検出素子の構造を示しており、上部網状部材１００の構成要素として、上部支持層１１０，上部電極層１２０，変形体層１３０（導電体）が設けられており、下部網状部材２００の構成要素として、下部支持層２１０，下部電極層２２０，抵抗体層２３０が設けられている。上部支持層１１０に対して図の下方への押圧力が加わると、変形体層１３０が弾性変形を生じ、抵抗体層２３０の上面に対する接触面の面積が増加する。その結果、上部端子Ｔｘと下部端子Ｔｙとの間の電気抵抗に変化が生じ、これを検出回路で測定することにより、作用した外力の検出が行われる。

一方、図２３(b) は、図２２に示す変形例に係る検出素子の構造を示している。この変形例では、上述したように、図２３(a) に示す導電体からなる変形体層１３０の代わりに、電気抵抗をもった変形体層１３５が用いられ、個別抵抗体層２３０が省略されている。この変形例では、上部支持層１１０に対して図の下方への押圧力が加わると、抵抗体からなる変形体層１３５が弾性変形を生じ、その結果、上部端子Ｔｘと下部端子Ｔｙとの間の電気抵抗に変化が生じ、これを検出回路で測定することにより、作用した外力の検出が行われる。

ここで、図２３(a) に示す導電体からなる変形体層１３０（個別弾性変形体）も、図２３(b) に示す抵抗体からなる変形体層１３５（個別弾性変形体）も、実際には、所定量のカーボンや金属を含有する導電性ゴムによって構成することができる。両者の相違は、カーボンや金属の含有率の差にすぎない。ここでは、便宜上、導電体からなる変形体層１３０と抵抗体からなる変形体層１３５とを明確に区別した説明を行ったが、実際には、両者間に明確な境界があるわけではない。本発明における「導電性ゴム」は、金属のような導体に近い導電性を有するものから、本発明に係る検出原理上、有意な電気抵抗の変化を検出可能な抵抗体に至るまで、幅広く含むものであり、その抵抗率は、ゴムに添加するカーボンや金属の含有率によって調整可能である。

したがって、図２３(a) に示す変形体層１３０を構成する導電性ゴムは、これまでの基本的実施形態では、導体として説明したが、添加するカーボンや金属の含有率を減らすことにより、抵抗体によって構成することも可能である。

このように、図２３(a) に示す構造（抵抗体層２３０を設ける構造）を採用しつつ、変形体層１３０を抵抗体によって構成した場合でも、検出素子に作用した外力を上部端子Ｔｘと下部端子Ｔｙとの間の電気抵抗の変化に基づいて検出することが可能である。この場合、変形体層１３０自身の変形に起因する変形体層１３０内部の電気抵抗の変化と、抵抗体層２３０に対する接触面の面積に起因する抵抗体層２３０内部の電気抵抗の変化との相乗効果によって、両端子Ｔｘ，Ｔｙ間の電気抵抗が変化するので、より効率的な検出が可能になる。

これに対して、図２３(b) に示す構造（抵抗体層２３０を省略した構造）を採用した場合は、抵抗体層２３０を設ける必要がないため、全体の構造は単純化される。ただ、変形体層１３５を金属と同等の導電性を有する導電性ゴムによって構成すると、有意な電気抵抗の変化を検出することができなくなるので、変形体層１３５は、有意な電気抵抗の検出が可能な程度の抵抗体によって構成しておく必要がある。

一方、図２３(c) に示す変形例は、図２３(a) に示す検出素子における半球状の変形体層１３０を、下面が凹凸構造面を有する変形体層１６０に置き換えたものである。図２３(c) の変形体層１６０は、図２３(a) の変形体層１３０と同じ導電体からなる導電性ゴムである。ただ、図２３(a) の変形体層１３０が、上部電極層１２０の下面から下方に凸となるように隆起した半球状をなし、その下端の一部分が抵抗体層２３０の上面に接触する構造をなすのに対して、図２３(c) に示す変形体層１６０は、下面が凹凸構造面を有し、複数の凸状部分が抵抗体層２３０の上面に接触する構造をなす。

図示の例の場合、変形体層１６０の下面は、断面が鋸歯状をした多数の円錐状突起を配置した凹凸構造面をなしているが、この凹凸構造面は、断面が波型をした多数の突起によって構成してもよいし、断面が他の形状をした多数の突起によって構成してもよい。要するに、変形体層１６０の下面に形成される凹凸構造面は、いわゆる梨地状面と呼ばれている多数の凹凸構造が形成された面になっていればよい。変形体層１６０は、導電性ゴムなどの弾性変形を生じる材料から構成されているため、上部支持層１１０に下方への押圧力が加わると、変形体層１６０の下面に形成された凹凸構造面の凸部が潰れ、変形体層１６０自身の厚みが減るとともに、抵抗体層２３０の上面に対する接触面の面積が増加する。

したがって、図２３(a) に示す半球状の変形体層１３０の代わりに、図２３(c) に例示するような下面が凹凸構造面を有する変形体層１６０を用いた場合にも、両端子Ｔｘ，Ｔｙ間の電気抵抗を測定することにより、作用した外力の検出が可能である。もちろん、変形体層１６０は、必ずしも導電体によって構成する必要はなく、抵抗体によって構成してもかまわない。

また、図２３(d) に示す変形例は、図２３(b) に示す検出素子における半球状の変形体層１３５を、下面が凹凸構造面を有する変形体層１６５に置き換えたものである。図２３(d) の変形体層１６５は、図２３(b) の変形体層１３５と同様に、ある程度の電気抵抗を有する抵抗体からなる導電性ゴムによって構成されている。ただ、図２３(b) の変形体層１３５が、上部電極層１２０の下面から下方に凸となるように隆起した半球状をなし、その下端の一部分が下部電極層２２０の上面に接触する構造をなすのに対して、図２３(d) に示す変形体層１６５は、下面が凹凸構造面を有し、複数の凸状部分が抵抗体層２３０の上面に接触する構造をなす。この凹凸構造面も、いわゆる梨地状面と呼ばれている多数の凹凸構造が形成された面になっていれば、具体的な形状はどのようなものでもかまわない。

やはり変形体層１６５は、導電性ゴムなどの弾性変形を生じる材料から構成されているため、上部支持層１１０に下方への押圧力が加わると、変形体層１６５の下面に形成された凹凸構造面の凸部が潰れ、変形体層１６５自身の厚みが減るとともに、下部電極層２２０の上面に対する接触面の面積が増加する。したがって、図２３(b) に示す半球状の変形体層１３５の代わりに、図２３(d) に例示するような下面が凹凸構造面を有する変形体層１６５を用いた場合にも、両端子Ｔｘ，Ｔｙ間の電気抵抗を測定することにより、作用した外力の検出が可能である。

この図２３(a) 〜(d) に示す４通りのバリエーションに係る検出素子の中間要素（上部個別電極層と下部個別電極層との間に介挿された要素）の構成、およびこれら４通りのバリエーションに係る検出素子をｍ行ｎ列に配置してなる網状本体部の構成をまとめると、次の(1) 〜(4) に示すとおりである。

(1) 図２３(a) に示すバリエーション
図２３(a) に示す検出素子の中間要素は、上部個別電極層１２０の下面から下方に凸となるように隆起した形状をなす個別弾性変形体１３０と、下部個別電極層２２０の上面に形成された個別抵抗体層２３０と、によって構成される。ここで、個別弾性変形体１３０は導電体もしくは抵抗体から構成されており、その上面は上部個別電極層１２０の下面に接続され、その下端は個別抵抗体層２３０の上面に接触している。そして、一対の個別電極層１２０，２２０間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、個別弾性変形体１３０が弾性変形を生じて当該間隔が縮み、個別弾性変形体１３０と個別抵抗体層２３０の上面との接触面積が増加することにより、当該一対の個別電極層１２０，２２０間の電気抵抗が減少することになる。

このような検出素子をｍ行ｎ列に配置してなる網状本体部を構成するには、上部網状部材１００を、上部支持層１１０と、この上部支持層１１０の下面に形成された上部電極層１２０と、この上部電極層１２０の下面に形成された変形体層１３０と、によって構成し、下部網状部材２００を、下部支持層２１０と、この下部支持層２１０の上面に形成された下部電極層２２０と、この下部電極層２２０の上面に形成された抵抗体層２３０と、によって構成すればよい。

ここで、変形体層１３０は、上部電極層１２０を構成する個々の上部個別電極層の下面から下方に凸となるように隆起した形状をなすｍ×ｎ個の個別弾性変形体によって構成されるようにする。しかも、各個別弾性変形体は導電体もしくは抵抗体から構成されるようにし、その上面はそれぞれ上方に位置する個々の上部個別電極層の下面に接続されるようにする。また、抵抗体層２３０は、下部電極層２２０を構成する個々の下部個別電極層の上面に形成されたｍ×ｎ個の個別抵抗体層によって構成されるようにする。

そして、上部網状部材１００を、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体１３０（Ｄｉｊ）の下端が、第ｉ行第ｊ列目に配置された個別抵抗体層２３０（Ｄｉｊ）の上面に接触するように、下部網状部材２００の上方に積層配置すればよい。

(2) 図２３(b) に示すバリエーション
図２３(b) に示す検出素子の中間要素は、上部個別電極層１２０の下面から下方に凸となるように隆起した形状をなす個別弾性変形体１３５によって構成される。ここで、個別弾性変形体１３５は抵抗体から構成されており、その上面は上部個別電極層１２０の下面に接続され、その下端は下部個別電極層２２０の上面に接触している。そして、一対の個別電極層１２０，２２０間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、個別弾性変形体１３５が弾性変形を生じて当該間隔が縮み、個別弾性変形体１３５と下部個別電極層２２０の上面との接触面積が増加することにより、当該一対の個別電極層１２０，２２０間の電気抵抗が減少することになる。

このような検出素子をｍ行ｎ列に配置してなる網状本体部を構成するには、上部網状部材１００を、上部支持層１１０と、この上部支持層１１０の下面に形成された上部電極層１２０と、この上部電極層１２０の下面に形成された変形体層１３５と、によって構成し、下部網状部材２００を、下部支持層２１０と、この下部支持層２１０の上面に形成された下部電極層２２０と、によって構成すればよい。

ここで、変形体層１３５は、上部電極層１２０を構成する個々の上部個別電極層の下面から下方に凸となるように隆起した形状をなすｍ×ｎ個の個別弾性変形体によって構成されるようにする。しかも、各個別弾性変形体は抵抗体から構成されるようにし、その上面はそれぞれ上方に位置する個々の上部個別電極層の下面に接続されるようにする。

そして、上部網状部材１００を、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体１３５（Ｄｉｊ）の下端が、第ｉ行第ｊ列目に配置された下部個別電極層２２０（Ｄｉｊ）の上面に接触するように、下部網状部材２００の上方に積層配置すればよい。

(3) 図２３(c) に示すバリエーション
図２３(c) に示す検出素子の中間要素は、上面が上部個別電極層１２０の下面に接続され、下面が凹凸構造面を有する個別弾性変形体１６０と、下部個別電極層２２０の上面に形成された個別抵抗体層２３０と、によって構成される。ここで、個別弾性変形体１６０は導電体もしくは抵抗体から構成されており、その下面となる凹凸構造面は個別抵抗体層２３０の上面に接触している。そして、一対の個別電極層１２０，２２０間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、個別弾性変形体１６０が弾性変形を生じて当該間隔が縮み、個別弾性変形体１６０と個別抵抗体層２３０の上面との接触面積が増加することにより、当該一対の個別電極層１２０，２２０間の電気抵抗が減少することになる。

このような検出素子をｍ行ｎ列に配置してなる網状本体部を構成するには、上部網状部材１００を、上部支持層１１０と、この上部支持層１１０の下面に形成された上部電極層１２０と、この上部電極層１２０の下面に形成された変形体層１６０と、によって構成し、下部網状部材２００を、下部支持層２１０と、この下部支持層２１０の上面に形成された下部電極層２２０と、この下部電極層２２０の上面に形成された抵抗体層２３０と、によって構成すればよい。

ここで、変形体層１６０は、上面が上部電極層１２０を構成する個々の上部個別電極層の下面に接続され、下面が凹凸構造面を有するｍ×ｎ個の個別弾性変形体によって構成されるようにする。しかも、各個別弾性変形体は導電体もしくは抵抗体から構成されるようにし、その上面はそれぞれ上方に位置する個々の上部個別電極層の下面に接続されるようにする。また、抵抗体層２３０は、下部電極層２２０を構成する個々の下部個別電極層の上面に形成されたｍ×ｎ個の個別抵抗体層によって構成されるようにする。

そして、上部網状部材１００を、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体１６０（Ｄｉｊ）の凹凸構造面が、第ｉ行第ｊ列目に配置された個別抵抗体層２３０（Ｄｉｊ）の上面に接触するように、下部網状部材２００の上方に積層配置すればよい。

(4) 図２３(d) に示すバリエーション
図２３(d) に示す検出素子の中間要素は、上面が上部個別電極層１２０の下面に接続され、下面が凹凸構造面を有する個別弾性変形体１６５によって構成される。ここで、個別弾性変形体１６５は抵抗体から構成されており、その下面となる凹凸構造面は下部個別電極層２２０の上面に接触している。そして、一対の個別電極層１２０，２２０間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、個別弾性変形体１６５が弾性変形を生じて当該間隔が縮み、個別弾性変形体１６５と下部個別電極層２２０の上面との接触面積が増加することにより、当該一対の個別電極層１２０，２２０間の電気抵抗が減少することになる。

このような検出素子をｍ行ｎ列に配置してなる網状本体部を構成するには、上部網状部材１００を、上部支持層１１０と、この上部支持層１１０の下面に形成された上部電極層１２０と、この上部電極層１２０の下面に形成された変形体層１６５と、によって構成し、下部網状部材２００を、下部支持層２１０と、この下部支持層２１０の上面に形成された下部電極層２２０と、によって構成すればよい。

ここで、変形体層１６５は、上面が上部電極層１２０を構成する個々の上部個別電極層の下面に接続され、下面が凹凸構造面を有するｍ×ｎ個の個別弾性変形体によって構成されるようにする。しかも、各個別弾性変形体は抵抗体から構成されるようにし、その上面はそれぞれ上方に位置する個々の上部個別電極層の下面に接続されるようにする。

そして、上部網状部材１００を、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体１６５（Ｄｉｊ）の凹凸構造面が、第ｉ行第ｊ列目に配置された下部個別電極層２２０（Ｄｉｊ）の上面に接触するように、下部網状部材２００の上方に積層配置すればよい。

＜４−３．スペーサ部材を設けた変形例＞
図２４は、個々の検出素子にスペーサ部材を設けた変形例を示す側断面図である。この図２４に示す検出素子は、基本的には、図２３(a) に示す検出素子と同様の構造を有しており、上から下に向かって順に、上部支持層１１０Ａ，上部電極層１２０Ａ，変形体層１３０Ａ，抵抗体層２３０Ａ，下部電極層２２０Ａ，下部支持層２１０Ａという６層構造を有する。ここで、各部の機能も、図２３(a) に示す検出素子の各部の機能と同じである。

ただ、図２４に示す検出素子の各層の幅は、図２３(a) に示す検出素子の各層の幅よりも若干広くなっており、変形体層１３０Ａ（個別弾性変形体）の周囲に、上端が上部電極層１２０Ａ（上部個別電極層）の下面に接続され、下端が抵抗体層２３０Ａ（個別抵抗体層）の上面に接続されたスペーサ部材１７０が挿入されている。スペーサ部材１７０の平面形状は、個別弾性変形体１３０Ａの周囲を取り囲む矩形枠状をなし、個別弾性変形体１３０Ａは、四方をスペーサ部材１７０によって囲まれたセル内に配置されている。

このように、個々の検出素子の個別弾性変形体の周囲にスペーサ部材１７０を設け、その上端を上部電極層１２０Ａの下面に接着し、その下端を抵抗体層２３０Ａの上面に接着するようにすれば、上部網状部材１００と下部網状部材２００とを、個々の検出素子の位置でしっかりと固定することができる。

図１６(a) ，(b) に示す基本的実施形態に係る構造の場合、上部網状部材１００と下部網状部材２００とを相互に接着し、両者がＸＹ平面に沿った方向にずれることがないようにするには、各個別弾性変形体１３０（Ｄｉｊ）の下端を各抵抗体層２３０（Ｄｉｊ）の上面に接着するか、もしくは、上部網状部材１００の周囲部分に上部枠体を設け、下部網状部材２００の周囲部分に下部枠体を設け、これら上下の枠体を相互に接着する構造を採る必要がある。図２４に示すスペーサ部材１７０を設ける変形例では、このスペーサ部材１７０が上部網状部材１００と下部網状部材２００とを相互に接合する役割を果たすことになるので、個別弾性変形体１３０（Ｄｉｊ）の下端を接着したり、枠体を設けたりする必要はない。

図２４は、図２３(a) のバリエーションにスペーサ部材１７０を設けた変形例であるが、もちろん当該変形例は、図２３(b) 〜図２３(d) のバリエーションにも適用可能である。図２３(b) ，図２３(d) のバリエーションに適用する場合は、スペーサ部材１７０の上端を上部電極層１２０（上部個別電極層）の下面に接続し、下端を下部電極層２２０（下部個別電極層）の上面に接続すればよい。

なお、このようなスペーサ部材１７０を介挿する変形例の場合にも、上部支持層１１０Ａに加えられた下方への押圧力によって、変形体層１３０Ａが上下方向に潰れ、上部電極層１２０Ａと下部電極層２２０Ａとの間隔が縮む必要があるので、スペーサ部材１７０は、ゴムや樹脂（たとえば、ポリイミドやＰＥＴ）などの弾性変形材料によって構成しておくようにする。

＜４−４．静電容量を測定するタイプの検出素子を利用した変形例＞
図２５は、個々の検出素子として、静電容量を測定するタイプの素子を用いる変形例を示す側断面図である。この図２５に示す検出素子は、図２４に示す検出素子から、変形体層１３０Ａと抵抗体層２３０Ａとを除去した構造を有している。すなわち、この検出素子は、上から下に向かって順に、上部支持層１１０Ａ，上部電極層１２０Ａ，スペーサ部材１７０で囲まれた空間層，下部電極層２２０Ａ，下部支持層２１０Ａという５層構造を有する。

前述したように、スペーサ部材１７０は、弾性変形する材料によって構成されているため、上部支持層１１０Ａに下方への押圧力が加えられると、このスペーサ部材１７０が上下方向に潰れるように変形し、上部電極層１２０Ａと下部電極層２２０Ａとの間隔が縮むことになる。そこで、この上部電極層１２０Ａと下部電極層２２０Ａとの対向部分によって構成される容量素子の静電容量値を測定することができれば、当該静電容量値は両電極の間隔を示す測定値として利用することができ、作用した押圧力の大きさを示す値として利用することができる。

この場合、検出回路３００は、所定の端子間の電気抵抗を測定する代わりに、所定の端子間の静電容量を測定すればよい。もっとも、このような静電容量を測定するタイプの検出素子を用いた測定は、実際には、配線部分の浮遊容量の影響を受けやすいため、正確な測定値を得ることが難しい。これを改善するためには、個々の検出素子に、静電容量値を電圧値などに変換する機能をもたせる必要があり、全体的な構造が複雑になる。したがって、実用上は、この静電容量を測定するタイプの検出素子を用いる例よりも、これまで述べてきた電気抵抗を測定するタイプの検出素子を用いる例の方が好ましい。

＜４−５．伸縮性シートを付加した変形例＞
最後に、網状本体部１００＋２００に、伸縮性シートを付加した変形例を述べておく。図２６は、このような変形例の上面図、図２７は、この変形例を切断線ａ−ａ′の位置で切断した側断面図である。この変形例は、図１５，図１６に示す基本的実施形態に用いられている網状本体部１００＋２００を、伸縮性シート４００の上に載せて接着したものである。

伸縮性シート４００は、上部網状部材１００と下部網状部材２００とを積層してなる網状本体部を載置するのに十分な面積をもったシートであれば、どのような形状のものでもかまわない。図示の例では、網状本体部１００＋２００の平面形状よりもひとまわり大きな正方形状のシートを伸縮性シート４００として用いている。また、伸縮性シート４００は、伸縮自在な材料から構成されたものであれば、ゴムシートや織物のシートなど、どのような材質のものでもかまわない。特に、シリコーンゴムのシートによって伸縮性シート４００を構成すれば、人間の皮膚のような感触を得ることができるので、人型ロボットに装着して利用するのに最適である。

図２７の側断面図に示されているとおり、網状本体部１００＋２００は、伸縮性シート４００の上面に載置され、下部支持層２１０の下面を伸縮性シート４００の上面に接着することにより固定される。伸縮性シート４００は、自由に伸縮するので、人型ロボットの手や指などの曲面部分に容易に貼り付けることができる。

図２８は、一対の伸縮性シート４５０，４６０を用いたサンドイッチ構造を有する変形例を示す側断面図である。この変形例では、上部網状部材１００と下部網状部材２００とを積層してなる網状本体部を載置するのに十分な面積をもち、伸縮自在な材料から構成された上部伸縮性シート４５０および下部伸縮性シート４６０を用意し、網状本体部１００＋２００を挟み込む構造が採用されている。

具体的には、上部支持層１１０の上面は上部伸縮性シート４５０の下面に接着され、下部支持層２１０の下面は下部伸縮性シート４６０の上面に接着されている。そして、上部伸縮性シート４５０の周囲部と下部伸縮性シート４６０の周囲部とを相互に接着することにより、網状本体部１００＋２００を上部伸縮性シート４５０と下部伸縮性シート４６０との間に内包させた構造が実現されている。

図示の例は、上部伸縮性シート４５０をシリコーンゴムによって構成し、下部伸縮性シート４６０を織物のシートによって構成した例である。このため、装着前の状態では、下部伸縮性シート４６０はほぼ平面の状態を維持し、上部伸縮性シート４５０は周囲部が下方に大きく湾曲して下部伸縮性シート４６０の周囲部に接合された状態になっている。もちろん、織物からなる下部伸縮性シート４６０も伸縮自在であるため、人型ロボットの手や指などの曲面部分に容易に貼り付けることができる。この場合、人型ロボットの手や指などの外皮部分はシリコーンゴムからなる上部伸縮性シート４５０によって構成されることになり、人型ロボットの皮膚として機能することになる。

１００：上部網状部材
１１０，１１０Ａ：上部支持層
１１０（Ｄ１１）〜１１０（Ｄ３３）：上部検出素片
１１０（Ｃ１１１２），１１０（Ｃ１２１３）：上部行方向接続部
１１０（Ｃ２１２２），１１０（Ｃ２２２３）：上部行方向接続部
１１０（Ｃ３１３２），１１０（Ｃ３２３３）：上部行方向接続部
１１０（Ｃ１１２１），１１０（Ｃ２１３１）：上部列方向接続部
１１０（Ｃ２１２２），１１０（Ｃ２２３２）：上部列方向接続部
１１０（Ｃ１３２３），１１０（Ｃ２３３３）：上部列方向接続部
１１０（Ｗｘ１）〜１１０（Ｗｘ３）：上部行方向配線支持部
１１０（Ｔｘ１）〜１１０（Ｔｘ３）：上部行方向端子支持部
１２０，１２０Ａ：上部電極層
１２０（Ｄ１１）〜１２０（Ｄ３３）：上部個別電極層
１２０（Ｃ１１１２），１２０（Ｃ１２１３）：上部行方向接続電極層
１２０（Ｃ２１２２），１２０（Ｃ２２２３）：上部行方向接続電極層
１２０（Ｃ３１３２），１２０（Ｃ３２３３）：上部行方向接続電極層
１２０（Ｗｘ１）〜１２０（Ｗｘ３）：上部行方向配線層
１２０（Ｔｘ１）〜１２０（Ｔｘ３）：上部行方向端子層
１３０，１３０Ａ：変形体層（導電性ゴム）
１３０（Ｄ１１）〜１３０（Ｄ３３）：個別弾性変形体
１３５：変形体層（導電性ゴム）
１３５（Ｄ１１）〜１３５（Ｄ３３）：個別弾性変形体
１４０（Ｔｘ１）：上部行方向補助端子層
１５０（Ｔｘ１）：上下端子接続部
１６０：変形体層（導電性ゴム）
１６５：変形体層（導電性ゴム）
１７０：スペーサ部材
２００：下部網状部材
２１０，２１０Ａ：下部支持層
２１０（Ｄ１１）〜２１０（Ｄ３３）：下部検出素片
２１０（Ｃ１１１２），２１０（Ｃ１２１３）：下部行方向接続部
２１０（Ｃ２１２２），２１０（Ｃ２２２３）：下部行方向接続部
２１０（Ｃ３１３２），２１０（Ｃ３２３３）：下部行方向接続部
２１０（Ｃ１１２１），２１０（Ｃ２１３１）：下部列方向接続部
２１０（Ｃ２１２２），２１０（Ｃ２２３２）：下部列方向接続部
２１０（Ｃ１３２３），２１０（Ｃ２３３３）：下部列方向接続部
２１０（Ｗｙ１）〜２１０（Ｗｙ３）：下部列方向配線支持部
２１０（Ｔｙ１）〜２１０（Ｔｙ３）：下部列方向端子支持部
２２０，２２０Ａ：下部電極層
２２０（Ｄ１１）〜１２０（Ｄ３３）：下部個別電極層
２２０（Ｃ１１２１），２２０（Ｃ２１３１）：下部列方向接続電極層
２２０（Ｃ２１２２），２２０（Ｃ２２３２）：下部列方向接続電極層
２２０（Ｃ１３２３），２２０（Ｃ２３３３）：下部列方向接続電極層
２２０（Ｗｙ１）〜２２０（Ｗｙ３）：下部列方向配線層
２２０（Ｔｙ１）〜２２０（Ｔｙ３）：下部列方向端子層
２３０，２３０Ａ：抵抗体層
２３０（Ｄ１１）〜２３０（Ｄ３３）：個別抵抗体層
３００：検出回路
４００：伸縮性シート
４５０：上部伸縮性シート
４６０：下部伸縮性シート
ａ−ａ′：切断線
ｂ−ｂ′：切断線
Ｃ：接続領域
Ｃ１１１２，Ｃ１２１３：行方向接続部
Ｃ２１２２，Ｃ２２２３：行方向接続部
Ｃ３１３２，Ｃ３２３３：行方向接続部
Ｃ１１２１，Ｃ２１３１：列方向接続部
Ｃ１２２２，Ｃ２２３２：列方向接続部
Ｃ１３２３，Ｃ２３３３：列方向接続部
Ｄ：検出領域
Ｄ１１〜Ｄ３３：検出素子
Ｆ１１〜Ｆ３３：押圧力
ｆ：変換関数
Ｈ：スルーホール
ｉ：行列の行番号
ｊ：行列の列番号
ｍ：行列の総行数
ｎ：行列の総列数
Ｐ１１〜Ｐ３３：検出点
Ｑ１１〜Ｑ３３：端子間の抵抗値
Ｒ１１〜Ｒ３３：抵抗素子
Ｓ１１〜Ｓ３３：接触面
Ｔｘ：上部端子
Ｔｘ１〜Ｔｘ３：行方向端子部（等価回路上の端子）
Ｔｙ：下部端子
Ｔｙ１〜Ｔｙ３：列方向端子部（等価回路上の端子）
Ｗ：配線領域
Ｗｘ１〜Ｗｘ３：行方向配線部
Ｗｙ１〜Ｗｙ３：列方向配線部
Ｘ：ＸＹＺ三次元座標系の座標軸
Ｘｉ：行列の第ｉ行目
Ｙ：ＸＹＺ三次元座標系の座標軸
Ｙｊ：行列の第ｊ列目
Ｚ：ＸＹＺ三次元座標系の座標軸

Claims (15)

1. ｍ行ｎ列の行列を構成する位置に配置されたｍ×ｎ個の検出点に作用した個々の外力を検出する触覚センサであって、
   前記各検出点の位置に配置され、作用した外力に基づいてその電気的特性に変化が生じるｍ×ｎ個の検出素子と、
   行方向に隣接する各検出素子対を相互に接続する行方向接続部と、列方向に隣接する各検出素子対を相互に接続する列方向接続部と、
   を有する網状本体部と、
   前記各検出素子に生じた電気的特性の変化に基づいて、当該検出素子が配置されている検出点に作用した外力を検出する検出回路と、
   を備え、
   前記行方向接続部および前記列方向接続部は可撓性を有し、行方向もしくは列方向に隣接する任意の検出素子対について、両者の三次元空間上での相互位置関係が、三次元の自由度をもって変化できるように構成されており、
   前記各検出素子が、上方に配置された上部個別電極層と、この上部個別電極層に対向するように下方に配置された下部個別電極層と、これら一対の個別電極層間に介挿された中間要素と、を有し、
   前記中間要素は、前記上部個別電極層の下面に形成された個別弾性変形体と、前記下部個別電極層の上面に形成された個別抵抗体層と、を有し、前記個別弾性変形体は抵抗体から構成されており、その上面は前記上部個別電極層の下面に接続され、その下端は前記個別抵抗体層の上面に接触しており、
   前記個別弾性変形体は、前記一対の個別電極層間の間隔を縮める方向に外力が作用すると、弾性変形を生じて前記間隔が縮み、外力が作用しなくなったときに前記間隔を元に復元させる性質をもち、かつ、弾性変形を生じて前記間隔が縮んだときには、前記個別弾性変形体と前記個別抵抗体層の上面との接触面積が増加することにより、前記一対の個別電極層間の電気抵抗が減少し、
   検出回路が、前記電気抵抗に基づいて、作用した外力を検出することを特徴とする触覚センサ。
2. 請求項１に記載の触覚センサにおいて、
   個別弾性変形体が、上部個別電極層の下面から下方に凸となるように隆起した形状をなすことを特徴とする触覚センサ。
3. 請求項１に記載の触覚センサにおいて、
   個別弾性変形体が、上面が上部個別電極層の下面に接続され、下面が個別抵抗体層の上面に接触した凹凸構造面を有することを特徴とする触覚センサ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の触覚センサにおいて、
   ｍ行ｎ列の行列状に配置された各検出素子のうち、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の検出素子の上部個別電極層は相互に電気的に接続され、第ｉ番目の行方向導電路を形成し、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の検出素子の下部個別電極層は相互に電気的に接続され、第ｊ番目の列方向導電路を形成し、
   検出回路が、前記第ｉ番目の行方向導電路と前記第ｊ番目の列方向導電路との間の電気抵抗に基づいて、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された検出点に作用した外力を検出することを特徴とする触覚センサ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の触覚センサにおいて、
   行方向接続部および列方向接続部が、クランク状もしくはＳ字状の屈曲構造を有することを特徴とする触覚センサ。
6. ｍ行ｎ列の行列を構成する位置に配置されたｍ×ｎ個の検出点に作用した個々の外力を検出する触覚センサであって、
   上部網状部材と、下部網状部材と、検出回路と、を備え、
   前記上部網状部材は、上部支持層と、前記上部支持層の下面に形成された上部電極層と、前記上部電極層の下面に形成された変形体層と、を有し、
   前記下部網状部材は、下部支持層と、前記下部支持層の上面に形成された下部電極層と、前記下部電極層の上面に形成された抵抗体層と、を有し、
   前記上部支持層は、前記ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の上部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部列方向接続部と、を有し、
   前記上部電極層は、前記各上部検出素片の下面に形成されたｍ×ｎ個の上部個別電極層と、前記各上部行方向接続部の下面に形成された上部行方向接続電極層と、を有し、第ｉ行目に配列された上部個別電極層および第ｉ行目に配列された上部行方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｉ番目の行方向導電路を形成し、
   前記変形体層は、前記各上部個別電極層の下面から下方に凸となるように隆起した形状をなすｍ×ｎ個の個別弾性変形体を有し、前記各個別弾性変形体は抵抗体から構成されており、その上面はそれぞれ上方に位置する個々の上部個別電極層の下面に接続され、
   前記下部支持層は、前記ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の下部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部列方向接続部と、を有し、
   前記下部電極層は、前記各下部検出素片の上面に形成されたｍ×ｎ個の下部個別電極層と、前記各下部列方向接続部の上面に形成された下部列方向接続電極層と、を有し、第ｊ列目に配列された下部個別電極層および第ｊ列目に配列された下部列方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｊ番目の列方向導電路を形成し、
   前記抵抗体層は、前記各下部個別電極層の上面に形成されたｍ×ｎ個の個別抵抗体層を有し、
   前記上部網状部材は、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体の下端が、第ｉ行第ｊ列目に配置された個別抵抗体層の上面に接触するように、前記下部網状部材の上方に積層配置されており、
   前記検出回路は、前記第ｉ番目の行方向導電路と前記第ｊ番目の列方向導電路との間の電気抵抗に基づいて、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された検出点に作用した外力を検出することを特徴とする触覚センサ。
7. ｍ行ｎ列の行列を構成する位置に配置されたｍ×ｎ個の検出点に作用した個々の外力を検出する触覚センサであって、
   上部網状部材と、下部網状部材と、検出回路と、を備え、
   前記上部網状部材は、上部支持層と、前記上部支持層の下面に形成された上部電極層と、前記上部電極層の下面に形成された変形体層と、を有し、
   前記下部網状部材は、下部支持層と、前記下部支持層の上面に形成された下部電極層と、前記下部電極層の上面に形成された抵抗体層と、を有し、
   前記上部支持層は、前記ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の上部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の上部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の上部検出素片を相互に接続する可撓性をもった上部列方向接続部と、を有し、
   前記上部電極層は、前記各上部検出素片の下面に形成されたｍ×ｎ個の上部個別電極層と、前記各上部行方向接続部の下面に形成された上部行方向接続電極層と、を有し、第ｉ行目に配列された上部個別電極層および第ｉ行目に配列された上部行方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｉ番目の行方向導電路を形成し、
   前記変形体層は、上面が前記各上部個別電極層の下面に接続され、下面が凹凸構造面を有するｍ×ｎ個の個別弾性変形体を有し、前記各個別弾性変形体は抵抗体から構成されており、
   前記下部支持層は、前記ｍ行ｎ列の行列を構成するように配置されたｍ×ｎ個の下部検出素片と、第ｉ行目（ｉ＝１〜ｍ）に配列されたｎ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部行方向接続部と、第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配列されたｍ個の下部検出素片のうち、それぞれ隣接する一対の下部検出素片を相互に接続する可撓性をもった下部列方向接続部と、を有し、
   前記下部電極層は、前記各下部検出素片の上面に形成されたｍ×ｎ個の下部個別電極層と、前記各下部列方向接続部の上面に形成された下部列方向接続電極層と、を有し、第ｊ列目に配列された下部個別電極層および第ｊ列目に配列された下部列方向接続電極層は相互に電気的に接続され、第ｊ番目の列方向導電路を形成し、
   前記抵抗体層は、前記各下部個別電極層の上面に形成されたｍ×ｎ個の個別抵抗体層を有し、
   前記上部網状部材は、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された個別弾性変形体の凹凸構造面が、第ｉ行第ｊ列目に配置された個別抵抗体層の上面に接触するように、前記下部網状部材の上方に積層配置されており、
   前記検出回路は、前記第ｉ番目の行方向導電路と前記第ｊ番目の列方向導電路との間の電気抵抗に基づいて、第ｉ行第ｊ列目（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に配置された検出点に作用した外力を検出することを特徴とする触覚センサ。
8. 請求項６または７に記載の触覚センサにおいて、
   上部支持層が、行列の第ｉ行第（ｎ＋１）列目（ｉ＝１〜ｍ）に相当する各位置に配置されたｍ個の上部行方向端子支持部と、行列の第ｉ行第ｎ列目（ｉ＝１〜ｍ）に配置されたｍ個の上部検出素片と前記ｍ個の上部行方向端子支持部とをそれぞれ相互に接続するｍ個の上部行方向配線支持部と、を更に有し、
   上部電極層が、前記ｍ個の上部行方向端子支持部の下面に形成されたｍ個の上部行方向端子層と、前記ｍ個の上部行方向配線支持部の下面に形成されたｍ個の上部行方向配線層と、を更に有し、第ｉ番目の行方向導電路は、第ｉ番目の上部行方向配線層を介して第ｉ番目の上部行方向端子層に電気的に接続されており、
   下部支持層が、行列の第（ｍ＋１）行第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に相当する各位置に配置されたｎ個の下部列方向端子支持部と、行列の第ｍ行第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）に配置されたｎ個の下部検出素片と前記ｎ個の下部列方向端子支持部とをそれぞれ相互に接続するｎ個の下部列方向配線支持部と、を更に有し、
   下部電極層が、前記ｎ個の下部列方向端子支持部の上面に形成されたｎ個の下部列方向端子層と、前記ｎ個の下部列方向配線支持部の上面に形成されたｎ個の下部列方向配線層と、を更に有し、第ｊ番目の列方向導電路は、第ｊ番目の下部列方向配線層を介して第ｊ番目の下部列方向端子層に電気的に接続されており、
   検出回路が、前記ｍ個の上部行方向端子層および前記ｎ個の下部列方向端子層に対する配線を介して、各行方向導電路および各列方向導電路に対して電気的に接続されていることを特徴とする触覚センサ。
9. 請求項６〜８のいずれかに記載の触覚センサにおいて、
   上部行方向接続部および上部列方向接続部は、それぞれ両端に接続された一対の上部検出素片の三次元空間上での相互位置関係が、三次元の自由度をもって変化できるように、前記一対の上部検出素片を接続する機能を有し、
   下部行方向接続部および下部列方向接続部は、それぞれ両端に接続された一対の下部検出素片の三次元空間上での相互位置関係が、三次元の自由度をもって変化できるように、前記一対の下部検出素片を接続する機能を有することを特徴とする触覚センサ。
10. 請求項６〜８のいずれかに記載の触覚センサにおいて、
    上部行方向接続部、上部列方向接続部、下部行方向接続部、下部列方向接続部のそれぞれが、平面形状がクランク状もしくはＳ字状の屈曲構造を有することを特徴とする触覚センサ。
11. 請求項６〜１０のいずれかに記載の触覚センサにおいて、
    個別弾性変形体が、所定量のカーボンもしくは金属を含有する導電性ゴムによって構成されていることを特徴とする触覚センサ。
12. 請求項６〜１１のいずれかに記載の触覚センサにおいて、
    個別弾性変形体の周囲に、上端が上部個別電極層の下面に接続され、下端が個別抵抗体層もしくは下部個別電極層の上面に接続されたスペーサ部材を設けたことを特徴とする触覚センサ。
13. 請求項６〜１２のいずれかに記載の触覚センサにおいて、
    上部網状部材と下部網状部材とを積層してなる網状本体部を載置するのに十分な面積をもち、伸縮自在な材料から構成された伸縮性シートを更に設け、下部支持層の下面を前記伸縮性シートの上面に接着したことを特徴とする触覚センサ。
14. 請求項６〜１２のいずれかに記載の触覚センサにおいて、
    上部網状部材と下部網状部材とを積層してなる網状本体部を載置するのに十分な面積をもち、伸縮自在な材料から構成された上部伸縮性シートおよび下部伸縮性シートを更に設け、上部支持層の上面を前記上部伸縮性シートの下面に接着し、下部支持層の下面を前記下部伸縮性シートの上面に接着し、前記上部伸縮性シートの周囲部と前記下部伸縮性シートの周囲部とを相互に接着することにより、前記網状本体部を前記上部伸縮性シートと前記下部伸縮性シートとの間に内包させたことを特徴とする触覚センサ。
15. 請求項２または６に記載の触覚センサにおいて、
    個別弾性変形体が、球もしくは回転楕円体をその中心軸に直交する切断面で切断した立体形状を有し、前記切断面が上部個別電極層の下面に接続されていることを特徴とする触覚センサ。

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