[发明专利]光纤传感器、压力传感器、末端执行器以及应力检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及：具有排列着反射特定波长的光的光栅的光纤的光纤传感器；在片体中配置所述光纤传感器的压力传感器；以及配设有该压力传感器的末端执行器，并涉及使用所述光纤传感器、所述压力传感器以及所述末端执行器的应力检测方法。

背景技术

以往，公知有这样的压力传感器：将光纤作为传感器配置于片体，通过检测由物体对所述片体施加了压力(应力)时的所述光纤的变形，检测配置有所述光纤的部位的压力(参照日本特许第3871874号公报和日本特开2002-071323号公报)。

另一方面，还公知有利用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)技术的压力传感器，该MEMS技术将在垂直方向和水平方向被施加的压力(垂直应力、水平应力)作为电信号检测出来(日本特开2009-068988号公报)。

将日本特许第3871874号公报、日本特开2002-071323号公报以及日本特开2009-068988号公报中公开的压力传感器应用于进行复杂组装的FA(Factory Automation：工厂自动化)用工作机械的末端执行器，检测该末端执行器对物体的把持状态，并基于由所述压力传感器检测出的压力对所述末端执行器进行反馈控制，在情况下很有可能产生下述课题。

在将日本特许第3871874号公报和日本特开2002-071323号公报的压力传感器应用于末端执行器的情况下，尽管能检测出被物体所施加的压力(应力)的大小和方向，然而难以将该应力分离为多个方向上的分量来检测。由此，由于不能获知所述末端执行器所把持的物体的状态，因而无法确认该物体是否从所述末端执行器脱落，无法确认是否有效进行了预期的组装。

并且，在将日本特开2009-068988号公报的压力传感器应用于末端执行器的情况下，由于构成该压力传感器的基板由Si晶片构成，因而难以将所述压力传感器附设到具有曲面的末端执行器的曲面部位。而且，为了保护所述Si晶片免受过度应力，并电保护由应力转换得到的电信号免受电磁波噪声和各种浪涌(例如由人体、各种设备的静电引起的静电浪涌)，在需要模压该Si晶片的情况下，具有制造成本上升的缺点。而且，如果需要将施加给物体的应力分离为多个方向的分量检测出来，压力传感器的结构会变得复杂，并且对由所述应力转换得到的电信号的信号处理变得麻烦。

因此，日本特开2009-068988号公报所公开的压力传感器由于其结构复杂且大型化、昂贵，因而不能容易地附设到末端执行器上。如果将所述压力传感器附设到所述末端执行器上，则该末端执行器很有可能整体大型化。

发明内容

本发明就是鉴于上述各种问题而作成的，本发明的目的在于提供一种结构比较简单、能将由物体施加的应力分离为多个方向(垂直方向、水平方向)来检测、避免物体从末端执行器脱落、可靠执行组装工序、并且低廉、适于小型化的光纤传感器、压力传感器以及末端执行器。

本发明涉及的光纤传感器的特征在于，该光纤传感器具有：

应力检测传感器部，其由排列着反射特定波长的光的光栅的光纤构成；以及

应力方向转换部，其将从外部施加的应力转换为排列所述光栅的方向的应力并传递给所述光纤，

所述应力方向转换部具有：从外部被施加应力的平坦部；以及从该平坦部架设至所述光纤的应力传递部，

将所述光纤的、由所述光栅所反射的所述特定波长的光通过的一端部沿着所述应力传递部配置。

根据上述结构，当由物体对平坦部施加垂直应力时，应力方向转换部将所述垂直应力转换为排列光栅的方向的应力，并将转换后的应力经由应力传递部传递给所述光纤。由此，通过转换后的应力使所述光栅发生变形，由该光栅所反射的光的波长(反射波长)发生变化。因此，通过检测所述光栅的所述反射波长的偏移量，能检测出所述垂直应力。

另一方面，当由所述物体对所述平坦部施加了水平应力时，所述平坦部受到所述水平应力而在沿着该平坦部的方向(排列所述光栅的方向)移位。如上所述，由于所述应力传递部将所述平坦部和所述光纤架设起来，因而至少所述应力传递部的所述平坦部侧由于对该平坦部施加的所述水平应力而与所述平坦部一起移位。