壓力分布傳感器、壓力分布測量方法以及機械手的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及壓力分布傳感器、壓力分布測量方法以及機械手。
【背景技術】
[0002]作為電流驅動型的致動器元件，已知離子傳導性高分子致動器(1nic PolymerMetal Composite、IPMC:離子聚合物金屬復合材料。有時也被稱為ICPF (1nic ConductingPolymergel Film:離子導電聚合物凝膠膜))(例如專利文獻I以及2)。IPMC包含在離子導電性高分子(高分子電解質凝膠)的兩面接合了電極的接合體。若在該電極間施加電壓，則陽離子移動，隨之水分子也移動，從而一面膨脹，另一面收縮。即，若施加電壓則IPMC彎曲。IPMC具有柔軟、輕量、無聲、容易小型化等特征。
[0003]IPMC能夠作為位移傳感器來使用。專利文獻3公開了一種技術，將帶狀的IPMC縱橫編織而成的形成物作為壓力傳感器來使用。
[0004]對于如專利文獻3那樣編織了致動器片段(actuator segment)的形態的傳感器而言，需要使用適于該傳感器的驅動方法。
[0005]專利文獻1:JP特開平4-275078號公報
[0006]專利文獻2:JP特開平11-169393號公報
[0007]專利文獻3:JP特開號公報

【發明內容】

[0008]本發明提供一種在編織了致動器片段的形態的傳感器中測量壓力分布的技術。
[0009]本發明提供一種壓力分布傳感器，其具有:傳感器元件，其將具有第I電極以及第2電極的電流驅動型的多個致動器片段沿第I方向以及與該第I方向不同的第2方向進行配置；和與所述致動器片段的數量相應的傳感電路，所述傳感電路具有:第I端子，其與所述第I電極電連接；第2端子，其與所述第2電極電連接；第3端子，其輸入用于選擇所述第I電極以及所述第2電極中的一方的電極選擇信號；第4端子，其輸入用于從所述多個致動器片段中選擇致動器片段的片段選擇信號；和第5端子，其輸出從通過所述片段選擇信號而選擇的致動器片段中經由通過所述電極選擇信號而選擇的電極所得到的信號。
[0010]根據該壓力分布傳感器，能夠使用編織了致動器片段的形態的傳感器元件來測量壓力分布。
[0011]在所述傳感器元件中，所述多個致動器片段也可以在第I方向以及第2方向上分別交替地編織。
[0012]根據該壓力分布傳感器，能夠用與I個致動器片段相當的分辨率來測量壓力分布。
[0013]此外，本發明在具有沿著第I方向以及與該第I方向不同的第2方向配置了具有第I電極以及第2電極的電流驅動型的多個致動器片段的傳感器元件的壓力分布傳感器中，提供一種壓力分布測量方法，所述壓力分布測量方法具有:供給用于根據所述傳感器元件中的所述多個致動器片段的編法來選擇所述第I電極以及所述第2電極中的一方的電極選擇信號的步驟；供給從所述多個致動器片段中沿著所述第I方向I個單位I個單位地依次選擇一部分的致動器片段的片段選擇信號的步驟；輸出從通過所述片段選擇信號而選擇的致動器片段中經由通過所述電極選擇信號而選擇的電極所得到的信號的步驟。
[0014]根據該壓力分布測量方法，能夠使用編織了致動器片段的形態的傳感器元件來測量壓力分布。
[0015]所述片段選擇信號也可以包含在相當于在所述第I方向上編法的表面和背面發生改變的位置的定時，不選擇I個單位的所述致動器片段的期間。
[0016]而且，本發明提供一種機械手，其具有:傳感器元件，其沿著第I方向以及與該第I方向不同的第2方向配置了具有第I電極以及第2電極的電流驅動型的多個致動器片段；和與所述致動器片段的數量相應的傳感電路，所述傳感電路具有:第I端子，其與所述第I電極電連接；第2端子，其與所述第2電極電連接；第3端子，其輸入用于選擇所述第I電極以及所述第2電極中的一方的電極選擇信號；第4端子，其輸入用于從所述多個致動器片段中選擇致動器片段的片段選擇信號；和第5端子，其輸出從通過所述片段選擇信號而選擇的致動器片段中經由通過所述電極選擇信號而選擇的電極所得到的信號。
[0017]根據該機械手，能夠進行與壓力分布相應的控制。
【附圖說明】
[0018]圖1是例示一實施方式所涉及的壓力分布傳感器I的構成的圖。
[0019]圖2是表示致動器片段11的結構的圖。
[0020]圖3是說明IPMC致動器的動作原理的圖。
[0021]圖4是表示傳感器元件10的結構的立體圖。
[0022]圖5是說明傳感電路20的電路構成的圖。
[0023]圖6是例示致動器片段11與傳感電路20的接點構成的圖。
[0024]圖7是表不壓力分布傳感器I的動作的時序圖。
[0025]圖8是表示變形例I所涉及的機械手100的圖。
【具體實施方式】
[0026]1.構成
[0027]圖1是例示一實施方式所涉及的壓力分布傳感器I的構成的圖。壓力分布傳感器I具有傳感器元件10和傳感電路20。壓力分布傳感器I是通過傳感器元件10來測量壓力分布的裝置。傳感電路20的詳細情況在后面敘述。
[0028]傳感器元件10具有多個致動器片段11。在該例中，致動器片段11具有沿I個方向較長地延伸的形狀(例如帶狀的形狀)。致動器片段11沿著縱向以及橫向來配置(具體來說是編織)。分別將傳感器元件10中的橫向定義為X方向，將縱向定義為Y方向。以下，為了進行說明，將長邊方向朝向X軸方向的致動器片段11表示為致動器片段111，將長邊方向朝向Y軸方向的致動器片段11表示為致動器片段112。在該例中，傳感器元件10具有m個致動器片段111和η個致動器片段112。另外，在不特別區分朝向時僅表示為致動器片段11。
[0029]此外，對一個致動器片段111與其他的致動器片段111進行區分時，將從上面數第i個致動器片段111表示為致動器片段111 (i)。同樣地，將從左面數第j個致動器片段112表示為致動器片段112 (j)。
[0030]圖2是表示致動器片段11的結構的圖。致動器片段11是電流驅動型的致動器，在該例中是離子傳導性高分子(1nic Polymer Metal Composite, I PMC)致動器。致動器片段11具有離子交換膜15、電極16和電極17。作為離子交換膜15，使用陽離子交換膜以及陰離子交換膜的哪一個都可以。作為陽離子交換膜，例如可以使用具有磺基或羧基的氟樹脂系離子交換膜或聚苯乙烯磺酸膜。作為電極16以及電極17，例如可以使用鉑、銥、鈀以及釕等貴金屬、導電性高分子、或石墨等。
[0031]IPMC是觸感具有橡膠那樣的彈性、輕量、能用剪刀簡單地剪開的加工性良好的材料。
[0032]圖3是說明IPMC致動器的動作原理的圖。在使IPMC致動器執行動作時，需要離子交換膜15為含水狀態。若在電極16(陽極)以及電極17(陰極)間施加電壓，則陽離子向陰極側移動。此時，伴隨陽離子的移動而水分子在離子交換膜15內也向陰極側移動。伴隨水分子的移動，在陽極側和陰極側在水分量上產生差。此時，水分量多的部分(陰極側)膨脹，水分量少的部分(陽極側)收縮。即，離子交換膜15向陽極側彎曲。
[0033]在此，IPMC致動器的彎曲因離子的移動即電流而起。這就是“電流驅動型”的來由。另外，若即使施加了電壓，離子的移動也停住(電流不再流動)，則由于水分子的擴散，水分量的差隨著時間而緩和。即，離子交換膜15的彎曲返回到原樣。
[0034]再次參照圖1。致動器片段111以及致動器片段112分別交替地編織。即，例如若對于致動器片段111(1)與致動器片段112的交點進行觀察，則致動器片段112逐個交替地露出于上面(表面)。即在致動器片段111(1)與致動器片段112(1)