力觉传感器组件

技术领域

本发明涉及一种力觉传感器组件。

背景技术

例如，在专利文献1的力觉传感器组件中，使光入射到超表面图案且透过超表面图案，同时使用在反射层被反射的光来获取同超表面图案与反射层之间的间隔相关的信息。该间隔根据在第2基板的主面的法线方向上作用的力的大小来确定，因此，该力觉传感器组件能够使用光学上的方法，来检测作用于第2基板的沿着一轴向的力的大小。

专利文献1：日本特开2020-94973号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1的图29所示的力觉传感器组件中，根据施加于第2基板的载荷，反射层与超表面图案之间的间隔d(空气隙d)变窄。在使用了该力觉传感器组件的情况下，通过使用光学上的方法来测量间隔d，能够检测与测量出的间隔d对应的载荷。

然而，对这样的力觉传感器组件而言，在施加了比设计时假定的载荷大的载荷的情况下，存在第2基板和超表面图案中的至少任一者破损的可能性。

本发明的一技术方案的力觉传感器组件是鉴于上述的课题而做成的，其目的在于提供一种即使在施加了比设计时假定的载荷大的载荷的情况下也不会破损的力觉传感器组件。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明的一技术方案的力觉传感器组件具备力觉传感器、壳体和力传递部。力觉传感器包括根据外力而挠曲的应变发生体，并根据应变发生体的挠曲量来检测外力。壳体收纳力觉传感器。力传递部向应变发生体传递外力。该力传递部以与应变发生体接触的状态收纳于壳体，该力传递部的包括顶端在内的一部分自所述壳体的表面向该壳体外突出。而且，力传递部的一部分的自壳体的表面突出的突出量被设定为，即使在顶端与壳体的表面位于同一平面上的情况下，力觉传感器也不会破损。

发明的效果

根据本发明的一技术方案，能够提供一种即使在施加了比设计时假定的载荷大的载荷的情况下也不会破损的力觉传感器组件。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的力觉传感器组件的主要部分的剖视图。

图2表示本发明的实施方式2的力觉传感器组件的主要部分的结构，图2的(a)是该主要部分的外观图，图2的(b)是该主要部分所具备的预载调整机构的立体图，图2的(c)是图2的(a)中的切割线A－A'处的向视剖视图。

图3是这样的图：表示本发明的实施方式1的力觉传感器组件的一实施方式，且以剖视图示出了主要部分。

图4的(a)～图4的(c)的各图分别是构成图1等所示的主要部分所具备的力觉传感器的第1基板、第2基板以及间隔件的俯视图。

图5是这样的图：表示本发明的实施方式1的力觉传感器组件的另一实施方式，且以剖视图示出了主要部分。

图6是作为本发明的一技术方案的获取装置的一例的机械手的概略立体图。

附图标记说明

50、力觉传感器组件；1、力觉传感器组件的主要部分；2、壳体；3、力传递部；31、流体弹簧；311、弹性体；312、流体；32、突出部；10、力觉传感器；11、第1基板；12、第2基板；13、间隔件；14、超表面图案；15、保护层；16、反射层；17、硬涂层；20、光源；22A、第1光纤；23、光学循环器；24、光纤；25、准直透镜；26、光纤；26A、第2光纤；27、光检测部；29、开口区域；60、力觉传感器系统；70、机械手(获取装置)；71、指部(与被获取物接触的区域)；P

具体实施方式

〔实施方式1〕

以下，详细地说明本发明的力觉传感器组件的一实施方式。首先，说明力觉传感器组件的主要部分的结构。

＜力觉传感器组件的主要部分＞

图1是本实施方式的力觉传感器组件的主要部分的剖视图。力觉传感器组件50的主要部分1具备壳体2、力传递部3和力觉传感器10。

力传递部3的包括顶端在内的一部分自壳体2的表面向壳体2外突出，对该顶端作用点载荷F

(壳体2)

壳体2收纳有力觉传感器10。若将壳体2中收纳有力觉传感器10的空间设为收纳空间S，则力觉传感器10配置于收纳空间S中的底部。

壳体2在位于与底部相反的一侧的上部设有开口部21。在开口部21配置有力传递部3，呈由力传递部3封闭了开口部21的结构，由此，收纳空间S大致被密闭。

壳体2能够由阻燃树脂等硬质材料构成。自收纳空间S中的底部到开口部21的长度(高度)是一定的。

此外，将力传递部3以及力觉传感器10向壳体2的收纳空间S进行的设置能够通过开口部21来进行，但例如也可以在壳体2的底部等设置另外的开口，并通过该开口来进行设置。

(力传递部3)

力传递部3配设于壳体2的开口部21，该力传递部3的包括顶端在内的一部分自壳体2的表面向壳体2外突出，以便能够承受自壳体2的开口部侧外作用的点载荷F

力传递部3具有流体弹簧31和突出部32，该流体弹簧31由内部包含流体312的弹性体311构成。

流体弹簧31具备：弹性体311，其设有中空部分；以及流体312，其填充于该中空部分。弹性体311的一部分作为力传递部3的所述一部分而向壳体2外突出。流体弹簧31是所谓的隔膜，其以作为弹簧的伸缩方向与点载荷F

弹性体311优选由不锈钢等金属材料构成，但不限于此。

流体312优选为油或空气，但不限于此。

突出部32是这样的结构：介于弹性体311与力觉传感器10的开口部21侧的表面(硬涂层17)之间，并且自弹性体311突出。在本例中，突出部32由从弹性体311朝向力觉传感器10突出的大致半球体的结构体构成，大致半球面的顶端区域与力觉传感器10的开口部21侧的表面接触。

突出部32成为在沿着流体弹簧31的中心轴线(弹簧最大程度伸缩的部位)的位置最大程度突出的结构。

突出部32由与弹性体311相比不易变形的材料构成即可，例如能够由硅酮等树脂材料构成，但不限于此。突出部32由适当的方法接合于弹性体311即可。

以上这样的力传递部3能够向力觉传感器10的开口部21侧的表面(硬涂层17)传递点载荷F

(力觉传感器10)

力觉传感器10包括根据外力而挠曲的应变发生体。在图1的例子中，将根据外力而挠曲的应变发生体图示为第2基板12。第2基板12至少在与力传递部3的突出部32相对的区域具有硬涂层17，该硬涂层17具有防滑构造。由于力传递部3的突出部32为球面体，因此，存在这样的情况：根据点载荷F

力觉传感器10为这样的力觉传感器即可：包括应变发生体，且根据该应变发生体的挠曲量来检测所述外力。作为一例，能够采用后述的超材料传感器来作为力觉传感器10。关于第2基板12和硬涂层17，之后将进行叙述。

＜作用于力传递部3的点载荷(外力)＞

力传递部3的一部分的自壳体2的表面突出的突出量被设定为，即使在力传递部3的顶端(流体弹簧31的顶端)与壳体2的表面位于同一平面上的情况下，力觉传感器也不会破损。突出量相当于图1所示的长度P。

总之，在图1所示的例子中，带来从壳体2外部作用于力传递部3的点载荷F

为了如上所述地确定图1所示的长度P，需要适当地设定壳体2、力传递部3、以及力觉传感器10的相对位置。对于将力传递部3向壳体2的开口部21进行的设置，既可以设置定位机构，也可以成为能够对位置进行微调的结构。

此外，若为图1所示的力觉传感器组件50的主要部分1能够利用主要部分1单体来检测外力的结构，便能够仅由主要部分1来构成力觉传感器组件。另一方面，若为如后述的实施方式3那样基于向超材料传感器进行的光的输入输出来检测外力的方式的力觉传感器组件，则除了具有主要部分1以外，还具有力觉传感器组件所具备的结构。

对于本实施方式的力觉传感器组件，即使在向力传递部施加有比设计时假定的载荷大的载荷的情况下，也不会将力传递部的顶端压入到比相对于壳体的表面为同一平面靠里的位置。因此，本实施方式能够提供一种即使在施加了比设计时假定的载荷大的载荷的情况下也不会破损的力觉传感器组件。另外，在力传递部中，以内部包含流体的弹性体为流体弹簧，由此，能够降低在对力传递部作用的外力的方向相对于第2基板的主面的法线方向具有倾斜的情况下可能产生的外力的损耗。因此，本实施方式的力觉传感器组件能够提高检测外力时的精度。另外，通过设有突出部32，能够使外力作用于作为应变发生体的力觉传感器10(第2基板12)的预定的位置。另外，在本实施方式中，在第2基板12，至少在与力传递部3的突出部32相对的区域设有防滑构造，因此能够减少突出部32的滑动，作为结果，能够降低外力的损耗。因此，本力觉传感器组件能够提高检测外力时的精度。

〔实施方式2〕

以下说明本发明的另一实施方式。此外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中已说明的构件相同的功能的构件标注相同的附图标记并且不重复其说明。

如图2中的(a)所示，力觉传感器组件的主要部分1的表面被盖部5覆盖，且在传感器面的中央，力传递部3的突出部分以被盖部5覆盖的状态自传感器面突出。在图2中的(b)示出整体的预载调整机构4的一部分在主要部分的侧面暴露。

如图2中的(c)的剖视图所示，力觉传感器组件的主要部分1在被盖部5覆盖的部分中配设有壳体2。在壳体2的收纳空间S配设有包括应变发生体(第2基板12)的力觉传感器10。

在力觉传感器10的第2基板12侧设有向第2基板12传递外力的力传递部3。

(力传递部3)

力传递部3作为一例为正圆的球面体，其与壳体2的开口部21嵌合地被配设。

球面体的力传递部3的朝向壳体2的收纳空间S侧的端部与力觉传感器10接触。另一方面，球面体的力传递部3的自壳体2的开口部21向外的端部自壳体2的表面突出。

(壳体2)

壳体2的开口部21构成为，具有与球面体的力传递部3的直径相等的内径D2，但在靠外的区域，内径朝向外侧而变窄，内径D1比球面体的力传递部3的直径小。由此，能够抑制球面体的力传递部3自开口部21向外不妥地移动。

在壳体2的与开口部21侧相反的一侧即壳体2的底部也设有底部侧的开口区域29。例如能够经由该开口区域29将与力觉传感器10连接的结构(后述的光纤等)向主要部分1外引出。另外，该开口区域29能够用作将力传递部3、力觉传感器10以及预载调整机构4配设于收纳空间S时的通路，但也可以在壳体2设置其他开口，并将该开口用作通路。

(盖部5)

作为一例，盖部5能够由将壳体2的开口部21及其周边覆盖的保护罩来实现。通过由盖部5覆盖，能够防止灰尘自开口部21向收纳空间S侵入的情况。作为一例，盖部5能够由树脂构成。

(预载调整机构4)

预载调整机构4用于对力觉传感器10在收纳空间S内的位置也就是力觉传感器10的主面的法线方向上的位置进行调整，由此，对施加于所述应变发生体的预载进行调整。在此，预载是在所述外力未被施加于所述力传递部的状态下该力传递部施加于所述应变发生体的力。

预载调整机构4具备弹性体的管42，该弹性体的管42在内部包含流体41，弹性体的管42的一部分构成环状，其他部分构成直部。环状的部分相邻地配置于力觉传感器10的与应变发生体(第2基板12)侧相反的一侧。弹性体的管42能够在内部封入流体，能够根据流体的封入量来调整弹性体的管42的管径。通过将这样的预载调整机构4配置于力觉传感器10的与应变发生体(第2基板12)侧相反的一侧，来对力觉传感器10在收纳空间S内的位置也就是力觉传感器10的主面的法线方向上的位置进行调整。

直部自壳体2的侧面向外部暴露。此外，图中暴露的直管成为在管端开口的结构，但这示出了在力觉传感器组件的制造过程中为了如上所述调整流体的量而开口的状态，在力觉传感器组件出厂时，管端由适当的方法封闭。

弹性体的管42能够由具有耐摩擦性的材料构成，作为一例，能够由聚缩醛树脂(POM)构成。作为一例，流体41能够采用油，但不限于此。

如本实施方式那样，使用超表面图案和反射层的光学性的力觉传感器表现出相对于超表面图案与反射层的间隔的变化不是线性的光的响应特性。因此，例如能够在出厂前使用预载调整机构来调整预载，因此能够扩大可实现的响应特性的变化。

＜作用于力传递部3的点载荷(外力)＞

与上述的实施方式1同样地，在本实施方式中，力传递部3的一部分的自壳体2的表面突出的突出量也被设定为，即使在力传递部3的顶端(流体弹簧31的顶端)与壳体2的表面位于同一平面上的情况下，力觉传感器也不会破损。突出量相当于图2中的(c)所示的长度P。

总之，与图1所示的例子同样地，在图2中的(c)所示的例子中，带来从壳体2外部作用于力传递部3的点载荷F

〔实施方式3〕

以下说明本发明的另一实施方式。此外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中已说明的构件相同的功能的构件标注相同的附图标记并且不重复其说明。

使用图3和图4说明上述的各实施方式的力觉传感器10的一方式和具备该力觉传感器10的力觉传感器组件的一方式。

此外，为了便于说明，图3省略了对上述的实施方式中已说明的壳体2、力传递部3以及盖部5的图示。

(力觉传感器10的结构)

力觉传感器10是超材料传感器。具体而言，力觉传感器10具备第1基板11、第2基板12(应变发生体)、间隔件13、超表面图案14、保护层15、反射层16和硬涂层17(应变发生体)。在力觉传感器10中，在使点载荷F

＜第1基板11＞

作为构成第1基板11的材料，采用了无碱玻璃。无碱玻璃不含碱性成分，因此表面不易被药品、水侵蚀，电绝缘性优异。不过，构成第1基板11的材料是在后述的光L1的波长范围具有透光性的固体的材料即可，能够从市场上可得的材料中适当选择。作为构成第1基板11的材料的其他例子，能举出石英和聚碳酸酯树脂。此外，在本实施方式中，将光L1的波长范围设为1400nm以上且1600nm以下。

在本实施方式中，俯视第1基板11时的形状(参照图4的(a))是1边为4cm的正方形。另外，在本实施方式中，第1基板11的厚度为500μm。第1基板11的形状和厚度并不限定于上述的例子，能够适当进行确定。第1基板11的优选的厚度为500μm以上且2000μm以下。

第1基板11包括彼此相对的一对主面即主面111和主面112。在图3所示的状态下，以主面111位于上侧且主面112位于下侧的方式来配置第1基板11。主面111为第1主面的一例。

此外，在力觉传感器10中，如上所述，使点载荷F

如图3和图4的(a)所示，超表面图案14设于第1基板11的主面111。此外，在图4的(a)中，超表面图案14被保护层15覆盖，因此由虚线来进行图示。

超表面图案14包括周期性地配置的多个(图4的(a)中为25个)子图案141。在本实施方式中，以5行5列的矩阵状来配置子图案141。不过，图4的(a)是用于易懂地表示子图案141的示意图。实际的超表面图案14由更多的(例如在100行100列的配置的情况下为10000个)子图案141构成。

在本实施方式中，各子图案141(即超表面图案14)为金属制(在本实施方式中为铝)。图4的(a)所示的超表面图案14例如能够通过在主面111形成有铝的整面膜之后使用光刻的技术来获得。铝的耐腐蚀性较佳，且比金廉价。不过，超表面图案14不限于铝，也可以是其他的金属制(例如金、银、铜)。此外，金虽然容易加工且具有耐腐蚀性，但是是昂贵的。另外，在本实施方式中，形成子图案141的铝不是合金而是纯铝。即使是铝的纯度较高的纯铝，也含有少量杂质。在此，根据铝的纯度不同，而超表面图案14的性能不同。这是因为：由于光学常数(折射率、消光系数)根据铝的纯度变化而变化，因此铝的纯度对光学特性产生影响。

各子图案141是一边的长度为300nm的正方形形状。另外，各子图案141的厚度(即超表面图案14的厚度)为30nm。各子图案141的优选的厚度为20nm以上且60nm以下。根据各子图案141的厚度变化，而超表面图案14的性能变化。各子图案141的厚度的下限值的标准为集肤深度。此外，所谓的集肤深度是指因集肤效应而确定的集肤的深度，是指在对金属照射了具有某频率的电磁波的情况下电磁场密度变高的区域的深度。若各子图案141的厚度接近集肤深度，则光不会充分地反射等，由此，光学特性劣化。另一方面，若各子图案141的厚度较厚，则会产生其他谐振模式、或谐振波长发生偏移。另外，若各子图案141的厚度较厚，则制作的难度提升。

不过，超表面图案14中的周期性的配置、构成超表面图案14的材料、各子图案141的形状、各子图案141的大小、以及各子图案141的厚度并不限定于上述的内容，能够参考现有技术来适当确定。

此外，在力觉传感器10中，出于减少或防止在清洗时超表面图案14氧化的目的，具备后述的保护层15。还考虑采用以金和铂为代表的不易被氧化的材料来作为构成超表面图案14的材料，以在不使用保护层15的情况下抑制超表面图案14的氧化。然而，金和铂是昂贵的，因此在削减力觉传感器10的制造成本的观点方面，并不理想。

如图4的(a)所示，保护层15被设为完全覆盖第1基板11的主面111上的构成超表面图案14的各子图案141。保护层15与第1基板11同样地具有透光性。

在本实施方式中，保护层15为石英玻璃(SiO

设置保护层15的目的在于，在对设有超表面图案14的第1基板11进行清洗的工序中，减少或者防止因超表面图案14直接暴露于清洗液(例如纯水等)中而可能产生的超表面图案14的氧化(特别是其表面处的氧化)。因此，保护层15除了具有透光性以外，还优选由致密的膜构成，以不使清洗液透过。

保护层15能够减少或防止上述的超表面图案14的氧化即可。在保护层15中，构成的材料、其成膜的方法、厚度等能够适当进行确定。

＜第2基板12＞

第2基板12是构成为在作用有点载荷F

在本实施方式中，俯视第2基板12时的形状(参照图4的(b))与第1基板11相同，是1边为4cm的正方形。另外，在本实施方式中，第2基板12的厚度为300μm。第2基板12的形状和厚度构成为在作用有点载荷F

第2基板12包括彼此相对的一对主面即主面121和主面122。作为第2主面的一例的主面121与第1基板11的主面111相对。另外，与主面121相对的主面122为第3主面的一例。在图3所示的状态下，以主面121位于下侧且主面122位于上侧的方式来配置第2基板12。

如图3和图4的(b)所示，反射层16设于第2基板12的主面121。反射层16是通过对光L1进行反射来生成作为反射光的光L2的金属膜。在本实施方式中，采用了铝来作为构成反射层16的材料。不过，构成反射层16的材料是对光L1进行反射的固体的材料即可，能够从市场上可得的金属中适当选择。作为构成反射层16的材料的其他例子，能举出金和银。在此，反射层16的材料与超表面的金属相同时，能使处理简化，在成本方面也是有利的。另外，第2基板12并非仅为反射率较高的金属即可。在力觉传感器组件50中，通过表面等离子体激元来使第2基板12与超表面图案14成为一体，由此，构成光学谐振器。因此，认为当第2基板12的金属变化时，对光学特性也产生影响。

在本实施方式中，反射层16的厚度为50nm。反射层16的厚度并不限定于上述的例子，能够适当进行确定。反射层16的优选的厚度为50nm以上且100nm以下。

不过，在反射层16中，构成的材料、其成膜方法、厚度等能够适当进行确定。

如图3所示，硬涂层17设于主面122。在本实施方式中，硬涂层17被设为覆盖整个第2基板12。硬涂层17也可以被设为还覆盖第2基板12的侧面。

硬涂层17是与设于智能手机、显示面板等的表面的包覆层同样地构成的包覆层。在本实施方式中，采用了硅酮树脂来作为构成硬涂层17的材料。不过，构成硬涂层17的材料并不限定于此。作为构成硬涂层17的材料的其他例子，能举出丙烯酸树脂和氟树脂。

硬涂层17相比于构成第2基板12的材料(在本实施方式中为聚碳酸酯)较硬，因此不易受损。另外，硬涂层17具有不易使气体透过的特性。

优选的是，硬涂层17覆盖第2基板12的表面中的包括力传递部3的接触区域在内的尽可能较宽的区域。

此外，也可以是，在第2基板12为树脂制的情况下，在第2基板12的与第1基板11相对的一侧的面即主面121也设有与硬涂层17相同的包覆层。

在第2基板12为树脂制的情况下，能够利用硬涂层来抑制可能从树脂产生的气体所流出的量。

＜间隔件13＞

如图3所示，间隔件13是用于限定第1基板11与第2基板12的间隔(无负载时的间隔)的构件。使用了光固化型树脂来作为用于将间隔件13接合于第1基板11和第2基板12的各基板的接合构件。不过，接合构件并不限定于此，能够从市场上可得的接合构件中适当选择。

在本实施方式中，以使保护层15与反射层16的间隔G成为190nm的方式确定了间隔件13的厚度。另外，将使点载荷F

这样，间隔件13介于第1基板11与第2基板12之间，由此，第1基板11与第2基板12的间隔被固定。具体而言，如图4的(c)所示，采用了外缘的形状和内缘的形状均为正方形的环状的框体来作为间隔件13。在本实施方式中，对于间隔件13，其外缘的1边的长度为4cm，且轮廓的形状与第1基板11以及第2基板12是相同的。不过，间隔件13的外缘的形状并不限定于此，能够适当进行确定。

＜内部空间10S＞

如图3所示，力觉传感器10通过如下方式来获得：将设有超表面图案14和保护层15的第1基板11、间隔件13、以及设有反射层16和硬涂层17的第2基板12按照该设有超表面图案14和保护层15的第1基板11、间隔件13、以及设有反射层16和硬涂层17的第2基板12的顺序层叠起来，之后将上述各构件接合。因此，超表面图案14、保护层15和反射层16被收纳于由第1基板11、第2基板12和间隔件13包围而得到的内部空间10S。

在图3所示的力觉传感器10中，内部空间10S被密闭。不过，在本发明的一方式中，内部空间10S也可以不被密闭。在未将内部空间10S密闭的情况下，在第1基板11、第2基板12、间隔件13中的至少任一者设置使内部空间10S与力觉传感器10的外部空间(图1等的收纳空间S)连通的通气孔即可。

在本实施方式的力觉传感器10中，设于第1基板11的超表面图案14由保护层保护。因此，即使对于在主面111形成有超表面图案14后的工序中对包括超表面图案14的第1基板11进行清洗的情况，也能够防止超表面图案14直接暴露于清洗液中。假设在超表面图案直接暴露于清洗液的情况下，则存在超表面图案的表面氧化的可能性。对于力觉传感器10，即使对于在制造工序中对包括超表面图案14的第1基板11进行清洗的情况，也能够抑制超表面图案14可能产生的氧化等不良影响。因此，力觉传感器10能够获得设计时所确定的期望的响应特性。

在力觉传感器10中，第2基板12优选为金属制或树脂制。根据上述的结构，与第2基板12为玻璃制的情况不同，即使在对第2基板12作用有超过假定的力的情况下，也能够降低第2基板12破裂的可能性。因此，在这样的力觉传感器10中，能够提高作用有超过假定的力的情况下的安全性。

另外，在采用金属制或树脂制的第2基板12的情况下，相比于采用玻璃制的第2基板的情况，能够使构成第2基板12的材料的杨氏模量以及泊松比的选择范围扩大。力觉传感器10的响应特性(例如可检测的力的范围、可检测的力的分辨率等)依赖于作用有点载荷F

力觉传感器10还具备硬涂层17。在采用了树脂来作为构成第2基板12的材料的情况下，在制造出力觉传感器10之后，也存在从第2基板12继续产生气体的可能性。根据上述的结构，第2基板12的主面122被硬涂层17覆盖。构成硬涂层17的材料除了硬度较高以外，还能够抑制气体的透过。因此，在力觉传感器10中，能够抑制可能从第2基板12产生的气体的量。

另外，在力觉传感器10中，优选内部空间10S被密闭。根据上述的结构，能够抑制异物(例如空气中的灰尘等)向内部空间10S侵入的情况。因此，在力觉传感器10中，能够容易地维持设计时假定的响应特性。

另外，在力觉传感器10中，也能采用内部空间10S与力觉传感器10的外部空间连通的结构。根据上述的结构，由于内部空间10S未被密闭，因此即使在外部空间的压力变化的情况下，也能够将第1基板11与第2基板12的无负载时的间隔G保持为预定的间隔。因此，对于力觉传感器10的一变形例，不管外部空间中的压力如何，均能够表现出设计时假定的响应特性。

通过将以上的结构的力觉传感器10收纳于图1和图2所示的壳体2的收纳空间S，能构成上述的各实施方式的力觉传感器组件的主要部分1，作为主要部分1以外的力觉传感器组件的结构，使用图3来进行说明。

(力觉传感器组件50的其他结构)

在力觉传感器组件50中，除了包括主要部分1以外，还包括光学循环器23、光纤24和准直透镜25。

光学循环器23是具有3个端口P1、P2、P3的光学元件。光学循环器23构成为，将入射到端口P1的光自端口P2射出，将入射到端口P2的光自端口P3射出，将自端口P3入射来的光自端口P1射出。此外，也可以具备光学组合器来代替光学循环器23。

光纤24将自光学循环器23的端口P2射出的光L1向准直透镜25射出，并且将自准直透镜25入射来的光L2向端口P2入射。

准直透镜25将自光纤24的一个端部射出的光L1转换成准直光。由准直透镜25进行了准直化后的光L1通过由反射层16反射而转换成光L2，并在相同路径上朝向相反方向传播。光L2经由准直透镜25向光纤24的一个端部入射。在此，准直透镜25使与光L1同样为准直光的光L2高效地耦合于光纤24的一个端部。

〔力觉传感器系统60的结构〕

如图3所示，在力觉传感器系统60中，除了具备上述的力觉传感器组件50以外，还具备光源20、光纤22、光纤26和光检测部27。

光源20构成为将波长范围为1400nm以上且1600nm以下的光L1射出。在本实施方式中，使用放射近红外线的发光二极管(LED)来作为光源20。不过，光源20并不限定于LED，能够从市场上可得的光源中适当选择。另外，光源20设有滤波器，该滤波器设于该LED的后级，且将光L1的波长范围限定为1400nm以上且1600nm以下。

光检测部27是用于测量光L2的光谱(在本实施方式中为反射光谱)的结构。在本实施方式中，光检测部27具备：分光器，其对光L2进行分光；以及光电二极管，其将分光后的光L2的各波长分量的光转换成电信号。

图3的插入图是示意性地表示作为力觉传感器10的输入光的光L1和作为力觉传感器10的输出光的光L2各自的光谱的曲线图。在插入图中，用实线来图示光L1的光谱，用虚线来图示光L2的光谱。

从插入图可知，对于光L2的光谱，在其与光L1的光谱用中心波长彼此来进行比较的情况下，以偏移量Δλ向长波长侧偏移。偏移量Δλ是根据图3所示的间隔G而确定的量。另外，间隔G是根据在使点载荷F

〔变形例〕

图3所示的方式是利用一个端口P

图5是表示包括力觉传感器组件50的力觉传感器系统60的变形例的结构图。此外，作为力觉传感器组件50的主要部分1的一部分的力觉传感器10的结构表示为剖视图，且与图3所示的力觉传感器10的剖视图相同。

在图5的方式中，在第1基板11，在主面112侧设有使光朝向内部空间10S入射的入射端口P

在入射端口P

第1光纤22A以一末端处的光轴沿着第1基板11的法线方向的方式设置。第1光纤22A的另一末端被连接于图3所示的光源20。

由扩散透镜25A扩散并入射到内部空间10S的光L1由反射层16反射而成为反射光即光L2，且通过第1基板11进入射出端口P

在射出端口P

第2光纤26A以光轴沿着第1基板11的法线方向的方式设置。第2光纤26A的另一末端被连接于图3所示的光检测部27，由射出端口P

〔实施方式4〕

以下说明本发明的另一实施方式。此外，为了便于说明，对具有与上述实施方式中已说明的构件相同的功能的构件标注相同的附图标记并且不重复其说明。

上述的各实施方式的力觉传感器组件50的主要部分1能够安装于对被获取物(载荷负载物体Ob)进行握持来获取的机械手(获取装置)的指部。图6是示出了机械手的一例的概略立体图。在机械手70设有指部71，指部71具有与被获取物接触的区域。上述的各实施方式的力觉传感器组件50的主要部分1配设于指部71。这样将主要部分1配设于指部71，由此，力觉传感器10能够经由力传递部3来检测指部71握持着被获取物的情况。

作为应用力觉传感器组件50的主要部分1的对象，不限于机械手。例如，若为在获取被获取物的获取装置(器具)安装主要部分1的方式，则能够用于检测已获取被获取物的情况。另外，例如，若为在医疗用(手术用)的钳子(获取装置)安装主要部分1的方式，则能够用于检测已由钳子夹住被获取物(例如组织)的情况。

本实施方式是外力经由力传递部3高精度地向力觉传感器10传递的结构，因此即使是mN左右的较小的力，也能够进行检测。因此，在前述那样的机械手、钳子的应用例中，不会以过度的力抓住或夹住被获取物，从而能够避免被获取物因该力而损伤的情况。

〔附记事项〕

本发明并不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，通过将在不同的实施方式分别被公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。