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专利名称：光纤传感器、压力传感器、末端执行器以及应力检测方法
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。在此，使光从外部入射到所述光纤，并使该入射光通过所述光纤的沿着所述应力 传递部配置的一端部并引导至所述光栅，另一方面，在使特定波长的光(反射光)从所述光 栅通过所述光纤的一端部射出到外部的情况下，由于向所述平坦部施加所述水平应力而使 所述应力传递部的一部分与所述平坦部一起一体地移位时，所述光纤的一端部伴随所述移 位而弯曲，所述光纤发生弯曲损失。由于该弯曲损失的产生而使通过所述光纤的一端部出 射到外部的所述反射光的强度(反射波强度)变化。因此，在本发明中，通过检测由所述弯曲损失引起的所述反射波的强度的变化量， 从而检测与所述反射波的强度对应的所述水平应力。因此，根据上述结构，能以比较简单的结构，将被物体被施加的应力(垂直应力、 水平应力)分离为多个方向(垂直方向、水平方向)来检测。即，在本发明中，可利用从一 根光纤所输出的反射光(一个输出信号)，容易检测所述垂直应力和所述水平应力。并且，在将所述光纤传感器搭载在机械手等的末端执行器上，而且该末端执行器 把持物体的情况下，所述光纤传感器可将被所述物体施加给所述末端执行器的外力(垂直 应力、水平应力)分离为多个方向上的分量来检测，因而能够容易地把握在所述末端执行 器的空间坐标内所述外力如何作用。由此，能可靠避免在所述末端执行器把持所述物体过程中该物体滑落。并且，通过 将所述光纤传感器装设到所述末端执行器上，能使以往困难的组装作业自动化。例如在将本发明应用于由末端执行器来把持形状容易因施加外力而变化的具有 柔性的物体的同时进行组装的工序的情况下，通过使用光纤传感器检测施加给所述末端执 行器中的所述物体的把持面(接触面)的垂直应力或水平应力，能自动地进行在把持中对 所述物体的变形识别、或者与该识别对应的对末端执行器的控制。并且，在确认当组装具有柔性的所述物体时的钩挂和牵引的拉伸时，能检测所述把持面上的垂直应力和水平应力， 能根据检测出的各应力，控制所述末端执行器把持所述物体的力。而且，由于利用光纤来检测应力，因而即使所述光纤传感器暴露于电磁波噪声和 各种浪涌等也不会受到任何影响。因此，即使在许多大型设备工作的工厂等的环境下使用， 也能在避免上述各噪声影响的同时，比较稳定地计测应力。并且，所述平坦部沿着排列所述光栅的方向来配置，所述应力传递部可以由以下 构成第1倾斜部，其从所述平坦部的一端部向所述光纤倾斜；第1接合部，其与所述第1倾 斜部相连，并包围所述光纤的外周面中的所述光栅的一端部侧的附近；第2倾斜部，其从所 述平坦部的另一端部向所述光纤倾斜；以及第2接合部，其与所述第2倾斜部相连，并包围 所述光纤的外周面中的所述光栅的另一端部侧附近。由此，能将所述垂直应力效率良好地转换为沿着所述光栅的方向的应力，并传递 给所述光纤(所述光栅)。并且，在所述水平应力被施加给所述平坦部的情况下，能将所述 水平应力效率良好地传递给所述光纤的一端部。在该情况下，将所述光纤的一端部沿着所述第1倾斜部或所述第2倾斜部配置的 话，当所述水平应力被施加给所述平坦部时，能使所述光纤的、配置于所述第1倾斜部或所 述第2倾斜部的一端部可靠弯曲(或弯折)而产生弯曲损失。并且，所述应力传递部还具有第3倾斜部，该第3倾斜部在与所述第1倾斜部和所 述第2倾斜部分离的状态下，与所述第1接合部或所述第2接合部相连，而且，可以构成为将所述光纤的一端部沿着所述第3倾斜部配置。这样，通过将所述第3倾斜部相对于所述第1倾斜部或所述第2倾斜部双重配置， 从所述垂直应力所转换的应力的传递由所述第1倾斜部和所述第2倾斜部承担，另一方面， 由所述水平应力引起的所述光纤的一端部的弯曲(或弯折)由所述第3倾斜部承担。由 此，与所述垂直应力对应的反射波的强度的变化量占从所述光纤出射到外部的所述反射波 强度的比例被抑制，因而能独立性比较好地检测与所述水平应力对应的反射波强度的变化 量。而且，可以在所述平坦部形成有突起和/或槽。这样，通过在被施加水平应力的所述平坦部上设置所述突起和/或所述槽，与没 有所述突起和/或所述槽的情况相比较，能够容易增大所述水平应力在与被施加所述水平 应力的方向(沿着所述平坦部的方向、排列所述光栅的方向)正交的检测面(反应面)上 的检测面积或变形量。其结果，能提高所述水平应力的检测灵敏度，并还可提高所述水平应 力的检测精度。在此，优选的是，所述突起和/或所述槽为柱状或点状。并且，在所述突起和/或 所述槽为柱状的情况下，所述突起和/或所述槽沿着与排列所述光栅的方向大致正交的方 向来形成。通过使所述突起和/或所述槽采用上述形状，能进一步增大所述水平应力的检测 面积或变形量，可实现所述水平应力的检测灵敏度和检测精度的进一步提高。而且，所述突起和/或所述槽在所述平坦部上设有多个，从而能进一步增大所述 水平应力的检测面积或变形量。并且，所述突起和/或所述槽可以形成在台阶部和连接部上，所述台阶部具有高度与所述平坦部的表面不同的表面或表侧棱线，并且所述台阶部具有高度与该平坦部的背 面不同的背面或背侧棱线，所述连接部从所述台阶部架设至所述平坦部。根据上述结构，在与光纤的长度方向不同的方向的应力(垂直应力)从物体被施 加给应力方向转换部的情况下，该垂直应力分别被施加给所述平坦部和形成在该平坦部上 的台阶部。因此，所述应力方向转换部由于施加给所述台阶部的垂直应力和施加给所述平 坦部的垂直应力而整体大幅变形。并且，分别施加给所述平坦部和所述台阶部的垂直应力由所述应力方向转换部转 换为与所述长度方向平行的方向的应力，转换后的应力经由应力传递部被传递给光栅。由此，由于所述光栅发生大的变形，且由该光栅反射的光的波长(反射波长)大幅 变化，因而通过检测所述光栅的所述反射波长的偏移量，能容易检测所述垂直应力。这样，通过在所述平坦部上形成所述台阶部，与没有所述台阶部的情况相比较，可 增大所述应力方向转换部的变形量，并还可增大所述光栅中的应变。其结果，能大幅增加所 述反射波长的偏移量，能容易提高所述垂直应力的检测灵敏度。并且，所述台阶部的前端部和/或最深部可以形成为锐角状。通过采用这样的形 状，能进一步增大所述应力方向转换部的变形量或所述光栅的应变，因而可实现所述垂直 应力的检测灵敏度的进一步提高。并且，本发明涉及的压力传感器，其特征在于，该压力传感器具有片体，其具有挠性；以及光纤传感器，其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，其将从与所述片体接触的物体所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平坦部，其从所述物体被施加应力；以及应力传递部， 其从该平坦部架设至所述光纤，将所述光纤的、由所述光栅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，压力传感器能使用由比较简单的结构构成的光纤传感器，将从物 体被施加的应力(垂直应力、水平应力)分离为多个方向(垂直方向、水平方向)来检测。 例如，压力传感器还可以利用从一根光纤所输出的反射光(一个输出信号)容易检测所述 垂直应力和所述水平应力。并且，可以在所述平坦部上形成有突起和/或槽。这样，通过在所述平坦部上设置所述突起和/或所述槽，可容易增大与被施加所 述水平应力的方向(沿着所述平坦部的方向、配列有所述光栅的方向)正交的所述水平应 力的检测面(反应面)上的检测面积或变形量。其结果，能提高所述水平应力的检测灵敏 度，并还可提高所述水平应力的检测精度。并且，所述突起和/或所述槽还可以构成为形成在台阶部和连接部上，所述台阶 部针对所述平坦部的表面具有高度不同的表面或表侧棱线，并针对该平坦部的背面具有高 度不同的背面或背侧棱线，所述连接部从所述台阶部架设至所述平坦部。分别施加给压力传感器的所述平坦部和所述台阶部的垂直应力由所述应力方向 转换部转换为与所述长度方向平行的方向的应力，转换后的应力经由应力传递部被传递给光栅。由此，压力传感器的所述光栅发生大的变形，由该光栅反射的光的波长(反射波 长)大幅变化，因而通过检测所述光栅的所述反射波长的偏移量，能容易检测所述垂直应 力。并且，本发明涉及的末端执行器，其特征在于，该末端执行器具有压力传感器和 把持部，所述压力传感器具有片体和光纤传感器，所述片体具有挠性，所述光纤传感器具 有应力检测传感器部和应力方向转换部，所述应力检测传感器部由排列着反射特定波长的 光的光栅的光纤构成，所述应力方向转换部将从与所述片体接触的物体所施加的应力转换 为与所述长度方向平行的方向的应力并传递给所述光栅，所述把持部把持所述物体，将所述压力传感器配置在所述把持部中的与所述物体接触的接触部位，所述应力方向转换部具有平坦部，其朝与所述长度方向平行的方向延伸且在与 所述长度方向不同的方向被施加应力；以及应力传递部，其从该平坦部架设至所述光纤，将所述光纤的、由所述光栅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，在把持部配置有压力传感器的末端执行器能使用由比较简单的结 构构成的光纤传感器，将从物体被施加的应力(垂直应力、水平应力)分离为多个方向(垂 直方向、水平方向)来检测。例如，末端执行器还可利用从一根光纤所输出的反射光(一个 输出信号)容易检测所述垂直应力和所述水平应力。并且，在所述平坦部上形成突起和/或槽的情况下，可提高水平应力的检测灵敏度。而且，本发明涉及应力检测方法的特征在于，光纤传感器由排列着反射特定波长 的光的光栅的光纤构成，而且在由所述光栅反射的特定波长的光通过的部位设有至少一个 弯曲部，其特征在于，在使用所述光纤传感器来检测从外部施加的应力的情况下，当被从外部施加了垂直应力时，所述光栅随着该垂直应力而变形，根据由该光栅 的变形引起的光的反射波长的偏移量来检测所述垂直应力，当被从外部施加了水平应力时，使所述弯曲部随着该水平应力而变化，根据由该 弯曲部的变化引起的光的反射波强度的变化量检测所述水平应力。根据上述的应力检测方法，从物体向平坦部施加了垂直应力时，光纤传感器使光 栅变形，从而由该光栅反射的光的波长(反射波长)变化。因此，通过检测所述光栅的所述 反射波长的偏移量，能容易检测所述垂直应力。并且，当从所述物体向所述平坦部施加了水平应力时，光纤传感器使弯曲部变化， 从而所述光纤发生弯曲损失。由于该弯曲损失的发生，通过所述光纤的一端部出射到外部 的所述反射光的波长强度(反射波的强度)变化。因此，通过检测由所述弯曲损失引起的 所述反射波的强度的变化量，能检测与所述反射波的强度对应的所述水平应力。S卩，根据使用所述光纤传感器、或者具有该光纤传感器的压力传感器和末端执行 器的应力检测方法，可根据由光栅和弯曲部构成的简单结构，利用从一根光纤所输出的反 射光(一个输出信号)容易检测所述垂直应力和所述水平应力。
在此，在上述应力检测方法中，可以构成为所述光纤传感器具有应力方向转换 部，该应力方向转换部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平坦部，其从外部被施加应力；以及应力传递部，其从 该平坦部架设至所述光纤，并且，在该光纤传感器中，在通过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而设有所述弯曲部的情况下，当从外部被施加了垂直应力时，所述应力方向转换部使所述光栅变形，当从外部被施加了水平应力时，所述应力方向转换部使所述光纤移位并使所述弯 曲部变化。S卩，当从物体向平坦部施加了垂直应力时，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，根据转换后的应力使所述光栅变形。由此，可使由该光栅反射的 光的波长(反射波长)进一步变化，能更容易检测所述垂直应力。而且，当从所述物体向所述平坦部施加了水平应力时，至少所述应力传递部的所 述平坦部侧与所述平坦部一起位移，该光纤的一端部伴随所述位移，弯曲部变化(弯曲或 弯折)，使所述光纤发生弯曲损失。由此，可使通过所述光纤的一端部出射到外部的所述反 射光的强度(反射波强度)进一步变化，能更容易检测所述水平应力。如以上说明那样，根据本发明，能以比较简单的结构将从物体所施加的应力(垂 直应力、水平应力)分离为多个方向(垂直方向、水平方向)来检测。即，在本发明中，可利 用从一根光纤所输出的反射光(一个输出信号)容易检测所述垂直应力和所述水平应力。从与附图相结合的以下优选实施方式例的说明中，将更加明白上述目的、特征和 优点。


图IA是FBG传感器的概略说明图，图IB是示出入射到FBG传感器的光的波长与 强度之间的关系的说明图，图IC是示出由光栅反射的光(反射光)的波长与强度之间的关 系的说明图，图ID是光栅拉伸后的FBG传感器的概略说明图。图2是将第1实施方式涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。图3是图2的压力传感器的俯视图。图4是图2的FBG传感器的概略说明图。图5是图2 图4的FBG传感器的垂直应力检测原理的说明图。图6是将图5的应力传递部和光纤局部放大的说明图。图7是示出在图2 图4的FBG传感器检测垂直应力时的反射光的波长与强度之 间的关系的说明图。图8是图2 图4的FBG传感器的水平应力检测原理的说明图。图9是用于说明图2 图4的FBG传感器的水平应力检测原理的示意说明图。图10是用于说明图2 图4的FBG传感器的水平应力检测原理的示意说明图。图11是用于说明图2 图4的FBG传感器的水平应力检测原理的示意说明图。图12是示出在图2 图4的FBG传感器检测水平应力时的反射光的波长与强度之间的关系的说明图。图13是应用图2和图3的压力传感器的自动装置系统的结构图。图14是图13的自动装置系统的框图。图15是将第1变形例涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。图16是图15的压力传感器的俯视图。图17是图15的FBG传感器的概略说明图。图18是将第2变形例涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。图19是图18的压力传感器的俯视图。图20是图18的FBG传感器的概略说明图。图21A是示出应用第1实施方式时的垂直应力的大小与检测信号的大小之间的关 系的说明图，图21B是示出应用第1变形例和第2变形例时的垂直应力的大小与检测信号 的大小之间的关系的说明图。图22是将第2实施方式涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。图23是图22的压力传感器的俯视图。图24是图22的FBG传感器的概略说明图。图25是图22 图M的FBG传感器的垂直应力检测原理的说明图。图26是图22 图M的FBG传感器的水平应力检测原理的说明图。图27是将第3变形例涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。图28是图27的压力传感器的俯视图。图29是图27的FBG传感器的概略说明图。图30是图27 图四的FBG传感器的水平应力检测原理的说明图。图31是将第4变形例涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。图32是图31的压力传感器的俯视图。图33是图31的FBG传感器的概略说明图。图34是图31 图33的FBG传感器的水平应力检测原理的说明图。图35是将第3实施方式涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。图36是图35的压力传感器的俯视图。图37是图35的FBG传感器的概略说明图。图38是图35 图37的FBG传感器的垂直应力检测原理的说明图。图39是将第5变形例涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。图40是将第6变形例涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。图41是将第7变形例涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。图42是将第8变形例涉及的FBG传感器配置于片体的压力传感器的立体图。
具体实施例方式参照图IA 图42，对本发明涉及的光纤传感器、具有该光纤传感器的压力传感 器、具有该压力传感器的末端执行器、以及使用光纤传感器、压力传感器、末端执行器的应 力检测方法的优选实施方式(第1 第3实施方式)进行说明。<光纤传感器的应力检测概要>
在说明第1 第3实施方式之前，参照图IA 图ID对利用作为光纤传感器的FBG 传感器(Fiber Bragg Grating Sensor 光纤布拉格光栅传感器)的应力检测概要进行说 明。FBG传感器是通过向光纤10中的添加有Ge的芯12的一部分照射紫外线而形成光 栅14来构成的。在图IA中，将光栅14的周期(光栅间隔)设为Δα。在未对光纤10施加应力的状态下，在图IB所示的波长和强度的光(入射光)入 射至芯12的情况下，光栅14反射图IB的波长λ中的特定波长λ Α的光(反射光)(参照 图 1C)。另一方面，对光纤10施加有应力，如图ID所示光栅间隔从ΔΑ变化为Δβ(Δα < Δβ)时，反射光的波长(反射波长)从λΑ转移到λΒ(参照图1C)。在此，设芯12的有效折射率为neff，则施加应力前的反射波长λ Α、和施加应力时的 反射波长λ Β由如下的式⑴和式⑵表示。λΑ = 2XneffX ΔΑ (1)λΒ = 2XneffX ΔΒ (2)这样，反射波长λΑ、λΒ由光栅间隔Δα、Δβ决定。并且，施加应力前的初始的光 栅间隔八4根据用途、系统来任意设定。因此，通过利用FBG传感器22，能够根据从入4到λΒ的反射波长的偏移量 (λΒ-λΑ)来检测施加给光纤10的应力或者判断是否存在应力。〈第1实施方式〉下面，参照图2 图12来说明第1实施方式涉及的压力传感器16、以及装入到该 压力传感器16内的FBG传感器22。压力传感器16是这样构成的如图2所示，在具有挠性的片体18的内部埋设以X 方向作为长度方向的一根光缆20，在该光缆20内形成FBG传感器22。S卩，通过利用塑料等 具有挠性的材料模压(*一> K )FBG传感器22来形成片体18。在该情况下，片体18是为 了将FBG传感器22固定在该片体18的内部、并保护FBG传感器22免受从外部施加的过度 的应力、热等而形成的。另外，图2示出在片体18中配置一个FBG传感器22的情况，然而埋设于片体18 的FBG传感器22的个数不限定于一个。例如，可以将FBG传感器22沿着X方向和Y方向 (片体18的表面方向)呈矩阵状配置多个来编址。并且，光缆20的长度方向也不限定于X 方向，可以是Y方向。无论怎样，只要在片体18的内部配置至少一个FBG传感器22即可。下面，参照图2 图4详细说明FBG传感器22。FBG传感器22具有应力检测传感器部观，其配置在片体18的内部的大致中央 部，并包括形成有光栅26的光缆20 ；以及应力方向转换部30，其通过该片体18承受从外部 施加给片体18的应力(垂直应力、水平应力)，并将受到的所述应力转换为沿着光栅沈所 排列的方向(光缆20的长度方向即X方向)的方向的应力(分量)并传递给光缆20。在该情况下，作为对来自外部的应力敏感的敏感部件的应力方向转换部30具有 矩形的平坦部32，所述平坦部32由橡胶、树脂等弹性体构成，并沿着X-Y方向与光栅沈大 致平行地延伸；以及应力传递部34a、34b，所述应力传递部34a、34b从该平坦部32的在X方 向上对置的两条边向光栅沈的各端部架设。
应力方向转换部30在未施加应力的状态下形成为以图3和图4所示的光栅沈 为中心的左右对称结构。即，应力传递部34a、34b分别具有倾斜部36a、36b，所述倾斜部 36a、36b与平坦部32相连并朝向光缆20 (中的光栅沈的两端部侧附近)倾斜；以及接合 部38a、38b，所述接合部38a、38b与所述倾斜部36a、36b相连并包围光缆20的外周面的一 部分。并且，如图4和图5所示，平坦部32与各倾斜部36a、36b所形成的角度被设定成彼 此相等，并且各倾斜部36a、36b与各接合部38a、38b所形成的角度也被设定成彼此相等。在应力传递部34b的倾斜部(第1倾斜部)36b上，沿着该倾斜部36b配置有光缆 20的一部分(一端部)。在该情况下，该光缆20的一部分由以下构成弯曲部40a，其从接 合部(第1接合部)38b露出且朝向倾斜部36b弯曲(或弯折)；倾斜部40b，其与弯曲部 40a相连且沿着倾斜部36b来配置；以及弯曲部40c，其与倾斜部40b相连且朝向X方向弯 曲(或弯折)。并且，由于通过使用具有挠性的材料模压FBG传感器22而形成了片体18， 因而倾斜部40b在片体18的内部，以固定于倾斜部36b上的状态沿着该倾斜部36b配置。如图2和图3所示，在片体18中沿着X方向对置的两个侧面，分别向外部露出有 能使光入射或出射的光缆20的输入输出端42a、42b。因此，尽管光缆20以X方向作为长度 方向埋设在片体18的内部，然而从输入输出端4 经由光栅沈至弯曲部40a为止的部位、 与从弯曲部40c至输入输出端42b为止的部位由于沿着倾斜部36b配置的倾斜部40b的存 在而配置在了相互不同的高度(参照图2和图4)。另外，在图2 图4中，在应力传递部34b的倾斜部36b和接合部38b上形成弯曲 部40a、倾斜部40b以及弯曲部40c，然而也可以取代该结构而在应力传递部34a的倾斜部 (第2倾斜部)36a和接合部(第2接合部)38a上形成弯曲部40a、倾斜部40b以及弯曲部 40c。下面，参照图5 图7来说明当未图示的物体与FBG传感器22上方的片体18的 表面接触、并且从该物体对光栅26施加垂直应力(沿着Z方向的应力)时的该垂直应力的 检测。如上所述，由于施加应力前的应力方向转换部30的形状是以光栅沈为中心的左 右对称结构(参照图3和图4)，因而当从所述物体对片体18施加沿Z方向的垂直应力Fp 时，在理想状态下，在应力方向转换部30的各应力传递部34a、34b上施加有沿Z方向的应 力 Fp/2。在此，设Z方向(应力Fp/2)与倾斜部36^3 所形成的角度分别是Φ，应力Fp/2 的沿着倾斜部36a、36b的方向的分量(力)F’由如下的式(3)表示。F' = (Fp/2) X cos Φ(3)并且，由于力F’与光缆20的长度方向(X方向)所形成的角度是(90° -Φ)，因 而分别施加给光缆20和接合部38a、38b相接合的各接合部分的力(应力)F”由下述的式 (4)表示。F” = F，cos (90° —Φ)= F，sin Φ= (Fp/2) X cos Φ X sin Φ(4)因此，由于施加给所述各接合部分的力F”而产生的作用给光栅沈的力可由下述 的式(5)表示。F"+F" = 2F" = Fd X cos Φ X sin Φ(5)
由于在光栅沈上施加有该力2F”，因而光栅沈朝X方向发生变形(伸展)，该光 栅26的光栅间隔发生变化(增大)。在此，设光缆20的芯M的杨氏模量(Young' s modulus)为E，则通过施加力2F” 而沿着X方向产生的光栅26的应变(歪ε可由下述式(6)表示。ε = (1/Ε) X (F”+F”)= (1/E) XFpCOS Φ X sin Φ(6)并且，当假设光栅沈的光栅数为N时，通过施加垂直应力Fp而引起的光栅沈的 光栅间隔的增加量△由下述式(7)表示。Δ = ε /(N-I)= (FpXcos Φ Xsin Φ)/{ΕΧ (N-I)}(7)因此，施加垂直应力Fp后的光栅沈的反射波长λ在考虑式(7)的增加量Δ的 情况下，根据式O)由下述式(8)进行表示。λ = 2 Xneff X Δ= 2XneffX (FpXcos<ji Xsin Φ)/{ΕΧ (N-I)}(8)图7是示出在使入射光从输入输出端4 或输入输出端42b (参照图2和图3)入 射而使来自光栅26的反射光从输入输出端4 或输入输出端42b射出至外部的情况下、在 施加垂直应力F之前和施加垂直应力F之后的反射光的波长变化的说明图。在未施加垂直应力Fp的状态下，光栅沈对入射光反射反射波长λ ^的反射光，并 使该反射光从输入输出端4 或输入输出端42b向外部射出。相对于此，在施加了垂直应 力Fp的情况下，由于光栅沈的光栅间隔增大且反射波长移动到λ，因而该光栅沈对入射 光反射波长λ的反射光，并使该反射光从输入输出端4 或输入输出端42b向外部射出。因此，在FBG传感器22和压力传感器16中，可根据从λ ^到λ的反射波长的偏 移量(λ - λ J来检测对片体18所施加的垂直应力Fp。下面，参照图8 图12来说明当未图示的物体与片体18的位于FBG传感器22上 方的表面接触、且由该物体对光栅26施加水平应力(例如，沿着X方向的应力)时的该水 平应力的检测。在此，对如下情况进行说明，S卩，从输入输出端42b所入射的入射光经由弯曲部 40c、倾斜部40b以及弯曲部40a被引导到光栅沈，而由光栅沈所反射的光(反射光)经由 弯曲部40a、倾斜部40b以及弯曲部40c从输入输出端42b向外部射出。如图8所示，例如，当沿着+X方向的水平应力Fh被施加给片体18时，该水平应力 Fh经由片体18被传递给平坦部32，平坦部32由于该水平应力Fh而朝+X方向移位。在该情况下，倾斜部36b的一端部与平坦部32连接，另一端部与接合部38b连接。 并且，光缆20的倾斜部40b以沿着倾斜部36b被固定于该倾斜部36b上的状态进行配置， 接合部38b与光缆20的弯曲部40a接合。因此，伴随由水平应力Fh引起的平坦部32朝+X 方向的移位，倾斜部36b和倾斜部40b也一体地朝+X方向位移。图9 图11是示意性示出倾斜部36b和倾斜部40b随着对平坦部32施加水平应 力Fh而移位的说明图。图9示出在水平应力Fh被施加前的倾斜部36b和倾斜部40b的状 态，图10示出当朝+X方向(图10的右方)被施加了水平应力Fh时的倾斜部36b和倾斜部 40b的状态，图11示出当朝-X方向(图11的左方)被施加了水平应力Fh时的倾斜部36b和倾斜部40b的状态。在此，为了容易说明，如图9所示，在水平应力Fh被施加前的状态下，弯曲部40a、 40c分别构成半径r的虚拟圆44a、Mc的一部分，设此时的弯曲部40a、40c (构成圆44a、44c 的圆弧)的长度为Ltl，设长度Ltl的圆弧所成的角度为(K(rad)。在该情况下，圆弧(弯曲部40a、40c)的长度Ltl由下述式(9)表示。L0 = {Φ0/^2Χ π )} X2X π Xr = Φ0Χγ(9)并且，设由于半径r的弯曲而产生的光缆20的每单位长度的弯曲损失为P，在各弯 曲部40a、40c中，由长度Ltl的两个圆弧产生的弯曲损失分别可由下述式(10)表示。PXL0 = PX Φ0ΧΓ (10)而且，从输入输出端42b所入射的入射光按照输入输出端42b —弯曲部40c —倾 斜部40b —弯曲部40a —光栅沈的路径被引导，而由光栅沈所反射的反射光按照光栅 26 —弯曲部40a —倾斜部40b —弯曲部40c —输入输出端42b的路径射出到外部。也就是 说，当从输入输出端42b观察光缆20时，入射光和反射光通过合计4个部位的弯曲损失产 生部位，即，入射光通过弯曲部40c和弯曲部40a这两个部位，反射光通过弯曲部40a和弯 曲部40c这两个部位。因此，与未被施加水平应力Fh时的光缆20的弯曲相关的全部损失可由下述式 (11)表示。4ΧΡΧΦ。Χγ(11)设在光缆20没有弯曲的状态下的反射光强度(反射波的强度)为Pmax，并设当水 平应力Fh未被施加且存在上述的弯曲部40a和弯曲部40c (弯曲)时(参照图9)的反射 波强度为Po，则反射波强度Ptl由下述式(12)表示。ρ0 = ρμχ-4ΧΡΧΦ0χγ(12)然后，如图10所示，在朝+X方向对平坦部32施加水平应力&的情况下，伴随平 坦部32朝+X方向的移位，倾斜部36b的平坦部32侧和倾斜部40b的平坦部32侧也朝+X 方向一体地移位。其结果，弯曲部40a、40c与图9的情况相比进一步弯曲。S卩，弯曲部40a、 40c的圆弧角度从Φ。增加到(Φ。+Φ’)，圆弧的长度从Ltl变化为L’。另外，Φ’是由水平 应力Fh的施加所引起的圆弧角度增加量。在此，圆弧的长度L’由下述式(13)表示。L，= {(Φ0+Φ，)Λ2Χ π )} Χ2Χ π Xr= (φ0+φ ‘ ) Xr(13)在该情况下，各弯曲部40a、40c的弯曲损失可由下述式(14)分别表示。PXL，= PX (Φ0+Φ，)Xr(14)因此，与朝+X方向被施加了水平应力Fh时的光缆20的弯曲相关的全部损失与 (11)式一样，可由下述式(1 表示。4XPX (Φ0+Φ ‘ ) Xr(15)然后，设当朝+X方向被施加了水平应力Fh时的反射波强度为P’，反射波强度P’ 与(12)式一样，由下述式(16)表示。ρ，= Ρ·-4ΧΡΧ (φ0+φ，)Xr(16)因此，在水平应力Fh施加前后的反射波强度的差分(PQ-P’ )根据式(12)和式(16)，由下述式(17)表示。P0-P' = 4XPX Φ ‘ Xr(17)S卩，式(17)表示在图10所示的+方向被施加了水平应力&时的反射波强度的变化量。接下来，如图8、图11所示，在朝-X方向对平坦部32施加水平应力Fh的情况下， 伴随平坦部32朝-X方向的移位，倾斜部36b的平坦部32侧和倾斜部40b的平坦部32侧也 朝-X方向一体地移位，弯曲部40a、40c与图9的情况相比弯曲程度减小。即，弯曲部40a、 40c的圆弧角度从Φ。减少到(Φα-Φ”)，圆弧的长度从Ltl变化为L”。另夕卜，Φ”是由施加 朝-X方向的水平应力Fh所引起的圆弧角度减少量。在此，圆弧的长度L”由下述(18)式表示。L，，= {(Φ0_Φ，，)/(2Χ π )} Χ2Χ π Xr= (Φ0-Φ “) Xr(18)在该情况下，各弯曲部40a、40c的弯曲损失与式(14)的情况一样，可由下述式 (19)分别表示。PXL” = PX (Φ0_Φ ”)Xr(19)因此，与在-X方向上被施加了水平应力Fh时的光缆20的弯曲相关的全部损失式 与(15) —样，可由下述式00)表示。4ΧΡΧ (Φ0_Φ ”)Xr(20)并且，设朝-X方向被施加了水平应力Fh时的反射波强度为P”，反射波强度P”与 式(16) —样，由下述式表示。ρ” = Ρ·-4ΧΡΧ (φ0-φ ”)Xr(21)因此，在水平应力Fh施加前后的反射波强度的差分(Ρ”-。)根据式(12)和式 01)，由下述式02)表示。P”-P0 = 4ΧΡΧ Φ ” Xr(22)S卩，式02)表示朝图11所示的-X方向被施加了水平应力&时的反射波强度的变化量。如以上所述，在水平应力Fh未被施加的情况下(参照图9)、在朝+方向被施加了 水平应力Fh的情况下(参照图10)、在朝-X方向被施加了水平应力Fh的情况下(参照图 11)的各反射波强度分别为Po、P’、P”，根据水平应力Fh的大小唯一确定。S卩，如图12所示，当在同一波长中，相对于在光缆20不存在弯曲的情况下的反射 波强度Pmax，在存在弯曲(弯曲部40a、40c)时，反射波强度从Pmax变化为P。。并且，当在存 在弯曲部40a、40c的状态下朝+方向被施加了水平应力Fh时，反射波强度从Ptl变化为增加 了 4XPX Φ，Χγ的量后的P，。而且，当在存在弯曲部40a、40c的状态下朝-X方向被施加 了水平应力Fh时，反射波强度从Ptl变化为减少了 4XPX Φ ” Xr的量后的P”。因此，可根据从Ptl到P，、P”的反射波强度变化量(Ptl-P' )、(P” -P0)，检测施加给 片体18的水平应力Fh。下面，参照图13和图14来说明附设有第1实施方式涉及的压力传感器16的自动 装置系统50，。该自动装置系统50具有机械手M，其把持物体52来进行预定处理；压力传感器16a、16b，它们配设在机械手M的末端执行器56 (手部56a、56b)内，并且在与物体52接触 的状态下，检测由手部56a、56b把持物体52的把持状态；传感器控制器58，其控制该压力 传感器16a、16b，获取与物体52的把持状态有关的信息、即关于垂直应力Fp和/或水平应 力&的信号；以及机械手控制器60，其根据由传感器控制器58所获取的垂直应力Fp和/ 或水平应力Fh的信号来控制机械手M。在该情况下，可根据在把持物体52时压力传感器16a、16b所检测出的水平应力Fh 的信号，检测物体52相对于手部56a、56b的滑动状态。并且，可根据在把持物体52时压力 传感器16a、16b检测出的垂直应力Fp的信号，检测手部56a、56b把持物体52的把持力。因 此，通过根据检测出的垂直应力Fp和/或水平应力Fh来控制手部56a、56b，从而不会使物 体52脱落，能够以适当的把持力进行把持并进行移动到预期位置等作业。并且，如图14所示，在自动装置系统50中，从光源62所输出的光(入射光)由光 循环器64提供给压力传感器16a、16b的光缆20 (参照图2 图6以及图8 图11)。从光缆20的输入输出端42b所入射的入射光，其一部分光由光栅沈反射，而剩余 的光透射过光栅沈之后从输入输出端4 被引导到透射光终端器66。由光栅沈所反射的光(反射光)从光循环器64被引导到传感器控制器58的光 检测器68，该光检测器68将反射波长和反射波强度的峰值转换为电信号来输出。传感器控制器58内的运算处理部70由计算机的CPU构成，并具有水平应力运算 部72和垂直应力运算部74。水平应力运算部72使用所述的式和/或式0 来计算施加给FBG传感器 22的水平应力Fh的值。并且，垂直应力运算部74使用式(16)和式(17)来计算施加给FBG 传感器22的垂直应力Fp的值。这样，通过计算水平应力Fh的值，可检测物体52在X-Y平面上的滑动状态。并且， 通过计算垂直应力Fp的值，可检测物体52的Z方向上的把持力。如以上说明那样，根据第1实施方式涉及的FBG传感器22和压力传感器16、16a、 16b，当从物体52经由片体18对平坦部32施加垂直应力Fp时，应力方向转换部30将垂直 应力Fp转换为排列光栅沈的方向(X方向)的力F”，并将转换后的力F”经由应力传递部 34a,34b传递给光栅26。由此，由转换后的力F”使光栅沈发生变形，由该光栅沈所反射 的光的波长(反射波长)变化。因此，通过检测光栅沈的反射波长的偏移量，从而能够检 测出与垂直应力Fp有关的值。另一方面，当从物体52经由片体18对平坦部32施加水平应力Fh时，平坦部32受 到该水平应力Fh而朝沿着该平坦部32的方向(排列光栅沈的乂方向)移位。由于应力传 递部34a、34b将平坦部32和光缆20架设起来，因而至少应力传递部34a、34b的平坦部32 侧由于对该平坦部32施加的水平应力&而与平坦部32 —起移位。在此，在从外部使光入射到光缆20的输入输出端42b，使该入射光通过沿着应力 传递部34b的倾斜部36b的光缆20的弯曲部40c、倾斜部40b以及弯曲部40a来引导到光 栅，另一方面，使特定波长的光(反射光)从光栅沈通过光缆20的弯曲部40a、倾斜部40b 以及弯曲部40c出射到外部的情况下，由于向平坦部32施加水平应力Fh而使倾斜部36b与 平坦部32 —起时，弯曲部40c和弯曲部40a伴随所述移位而弯曲(或弯折)，并且倾斜部 40b也移位，因而光缆20发生弯曲损失。由于该弯曲损失的发生而使通过弯曲部40a、倾斜部40b以及弯曲部40c出射到外部的反射光的强度(反射波强度)变化。因此，在第1实施方式中，通过检测由弯曲损失引起的反射波强度的变化量 (P。-P’、P” -P0)，检测与所述反射波强度对应的水平应力Fh涉及的值。因此，根据第1实施方式，能以比较简单的结构，将从物体52被施加的应力(垂直 应力Fp、水平应力Fh)分离为多个方向(Z方向、X方向)来检测。即，在第1实施方式中，可 利用从一根光缆20所输出的反射光(一个输出信号)，容易检测垂直应力Fp和水平应力Fh 涉及的值。并且，在将包含FBG传感器22的压力传感器16、16a、16b搭载在机械手M等的末 端执行器56 (手部56a、56b)上，而且该手部56a、5 把持物体52的情况下，FBG传感器22 将从物体52施加给手部56a、56b的外力(垂直应力Fp、水平应力Fh)分离为多个方向上的 分量来检测，因而能够容易抵把握在手部56a、56b的空间坐标内外力如何作用。由此，能可靠避免在手部56a、56b把持物体52的过程中该物体52滑落。并且，通 过将压力传感器16、16a、16b附设到手部56a、56b上，能使以往困难的组装作业自动化。例如，在将第1实施方式应用于由手部56a、56b来把持形状容易因施加外力而变 化的具有柔性的物体52的同时进行组装的工序的情况下，通过使用FBG传感器(压力传 感器16、16a、16b)检测施加给手部56a、56b中的物体52的把持面(接触面)的垂直应力 Fp、水平应力Fh，能自动地进行在把持中的物体52的变形识别、与该识别对应的对手部56a、 56b的控制。并且，在确认当组装具有柔性的物体52时的钩挂和牵引的拉伸时，能检测把 持面上的垂直应力Fp和水平应力Fh的值，能根据检测出的各应力Fp、Fh，控制手部56a、56b 把持物体52的力。而且，由于利用光缆20来检测应力，因而即使FBG传感器22暴露于电磁波噪声和 各种浪涌等也不会受到任何影响。因此，即使在许多大型设备工作的工厂等的环境下使用， 也能在避免上述各噪声影响的同时，比较稳定地计测应力Fp、Fh。并且，通过将平坦部32沿着排列光栅沈的方向(X方向)配置，并使用倾斜部36a、 36b和接合部38a、38b构成应力传递部34a、34b，能将垂直应力Fp效率良好地转换为沿着 光栅26的方向的力F”，并传递给光栅26。并且，在向平坦部32施加了水平应力&的情况 下，能将水平应力Fh效率良好地传递给光缆20的弯曲部40a、40c和倾斜部40b。而且，由于光缆20的倾斜部40b沿着应力传递部34b的倾斜部36b来配置，因而 当对平坦部32施加了水平应力Fh时，能使倾斜部36b和倾斜部40b移位，并且也能使弯曲 部40a、40c弯曲并可靠地产生弯曲损失。下面，参照图15 图21B来说明第1实施方式涉及的FBG传感器22和压力传感 器16的变形例(第1变形例和第2变形例)。在以下变形例的说明中，对于与第1实施方式涉及的FBG传感器22和压力传感器 16、16a、16b (参照图2 图14)相同的构成要素，附上相同的参考标号，省略其详细说明，下 同。第1变形例涉及的FBG传感器22A和压力传感器16A与第1实施方式涉及的FBG 传感器22和压力传感器16、16a、im3的不同点是，如图15 图17所示，将配置有光缆20 的倾斜部40b的倾斜部(第3倾斜部)80在与各倾斜部36a、36b分离的状态下设置在接合 部38b的前端部。因此，应力传递部34b的倾斜部36b和光缆20处于非接触状态，并且在片体18的内部双重配置有倾斜部36b和倾斜部80。第2变形例涉及的FBG传感器22B和压力传感器16B与第1变形例涉及的FBG传 感器22A和压力传感器16A(参照图15 图17)的不同点是，如图18 图20所示，形成在 接合部38b的前端部的倾斜部(第3倾斜部)82设置成与倾斜部36b平行，该倾斜部82的 前端部沿着Z方向延伸。下面，参照图21A和图21B来说明各FBG传感器22A、22B和压力传感器16A、16B取得的效果。图21A是这样的图，S卩，在第1实施方式(参照图2 图14)中，当向平坦部32施 加了垂直应力Fp时，将从光检测器68输出的垂直应力Fp的检测信号的大小(反射波强度 的峰值)与从光检测器68输出的水平应力Fh的检测信号的大小进行了比较。在第1实施方式的情况下，由于在应力传递部34b的倾斜部36b配置有光缆20的 倾斜部40b，因而当向平坦部32施加了垂直应力Fp，将与垂直应力Fp对应的力F”从应力 传递部34b传递给光栅沈，使该光栅沈的光栅间隔发生了变化时，倾斜部40b随着倾斜部 36b的移位而移位，并且弯曲部40a、40c也弯曲。其结果，即使不向平坦部32施加水平应力Fh，光检测器68也将基于由垂直应力Fp 引起的弯曲损失的信号作为水平应力Fh的检测信号来输出(图21A中的虚线的图)。艮口， 存在这样的情况光检测器68将基于由垂直应力Fp引起的弯曲损失的信号误检测为水平 应力Fh的检测信号。另外，在图21A中，双点划线的图示出当向平坦部32施加了垂直应力Fp时的理想 的水平应力Fh的检测信号，即使垂直应力Fp被施加给平坦部32，也不会从光检测器68输 出水平应力Fh的检测信号。与此相对，在第1变形例(参照图15 图17)和第2变形例(参照图18 图20) 中，倾斜部36a、36b和倾斜部80、82在分离的状态下分别配置，并且在该倾斜部80、82上配 置有光缆20的倾斜部40b，因而即使在垂直应力Fp被施加给平坦部32的情况下，也能避免 与垂直应力Fp对应的力F”到达倾斜部80、82和倾斜部40b。因此，如图21B的单点划线所示，在第1和第2变形例的情况下，即使向平坦部32 施加垂直应力Fp，也能避免由与垂直应力F1^i应的力F”引起的倾斜部80、82的移位、或者 弯曲部40a、40c的弯曲。其结果，能可靠减少从光检测器68输出的、基于由垂直应力Fp引起 的弯曲损失的信号，能接近理想的水平应力Fh的检测信号的图(图21B的双点划线的图)， 因而能放置光检测器68中的水平应力Fh的检测信号的误检测。S卩，在第1和第2变形例中，由于与垂直应力Fp对应的反射波强度的变化量占从 光缆20所出射的反射波强度的比例被抑制，因而能独立性比较好地检测表示与水平应力Fh 对应的反射波强度的变化量的信号。<第2实施方式>下面，参照图22 图沈来说明第2实施方式涉及的压力传感器100、以及装入到 该压力传感器100内的FBG传感器122。压力传感器100是这样构成的如图22所示，在具有挠性的片体118的内部埋设 以X方向作为长度方向的一根光缆120，在该光缆120内形成FBG传感器122。S卩，通过使 用塑料等的具有挠性的材料模压FBG传感器122来形成片体118。在该情况下，片体118是为了将FBG传感器122固定在该片体118的内部、并保护FBG传感器122免受从外部被施 加的过度的应力或热等而形成的。另外，图22示出在片体118内配置一个FBG传感器122的情况，然而埋设在片体 118内的FBG传感器122的个数不限定于一个。例如，可以将FBG传感器122沿着X方向 和Y方向(片体118的表面方向)呈矩阵状配置多个来编址。并且，光缆120的长度方向 也不限定于X方向，可以是Y方向。无论怎样，只要在片体118的内部配置至少一个FBG传 感器122即可。下面，参照图22 图M来详细说明FBG传感器122。FBG传感器122具有应力检测传感器部128，其配置在片体118的内部的大致中 央部，并包含形成有光栅126的光缆120 ；以及应力方向转换部130，其经由该片体118接受 从外部被施加给片体118的应力(垂直应力、水平应力)，将所接受的所述应力转换为沿着 排列光栅126的方向(光缆120的长度方向即X方向)的方向的应力(分量)并传递给光 缆 120。在该情况下，作为针对来自外部的应力的敏感部件的应力方向转换部130具有 矩形的平坦部132，其由橡胶、树脂等弹性体构成，沿着X-Y方向与光栅1 大致平行延伸； 以及应力传递部13如、134b，其从该平坦部132的在X方向上对置的两条边向光栅1 的各 端部架设。在平坦部132的上面，按照与光缆120的长度方向正交的方式形成有柱形状的多 个突起144。各突起144在沿着X方向隔开预定间隔的状态下被配置。并且，由于各突起 144沿着Y方向分别延伸，因而在该各突起144之间形成槽145。各槽145是通过在平坦部 132的上面形成多个突起144来设置的。或者，可以通过在一个矩形的部件上形成多个槽 145来设置平坦部132和突起144。另外，在图22 图M中，在平坦部132上形成3个柱形状的突起144，然而不限 定于该例，突起144的个数可以少于3个，或者可以多于3个。并且，通过在平坦部132上 形成3个柱形状的突起144，在各突起144之间形成槽145，然而可以取代该结构，在平坦部 132上形成槽145而省略突起144。应力方向转换部130在未被施加应力的状态下，采用以图23和图M所示的光栅 126为中心的左右对称结构。即，应力传递部13^、134b分别具有倾斜部136a、136b，其与 平坦部132连接并向光缆120(中的光栅126的两端部侧的附近)倾斜；以及接合部138a、 138b，其与该倾斜部136a、136b相连并包围光缆120的外周面的一部分。并且，如图对和 图25所示，平坦部132和各倾斜部136a、136b所成的角度被设定成互为相等，并且各倾斜 部136a、136b和各接合部138a、138b所成的角度也被设定成互为相等。在应力传递部134b的倾斜部136b上，沿着该倾斜部136b配置有光缆120的一部 分。在该情况下，该光缆120的一部分由以下构成弯曲部140a，其从接合部138b露出且 向倾斜部136b弯曲(或弯折)；倾斜部140b，其与弯曲部140a连接且沿着倾斜部136b来 配置；以及弯曲部140c，其与倾斜部140b连接且朝X方向弯曲(或弯折)。并且，由于通过 使用具有挠性的材料模压FBG传感器122来形成片体118，因而倾斜部140b在片体118的 内部，在固定于倾斜部136b上的状态下沿着该倾斜部136b来配置。如图22和图23所示，在片体118中沿着X方向对置的两个侧面，分别向外部露出能进行光的入射或出射的光缆120的输入输出端14h、142b。因此，光缆120尽管以X方向 作为长度方向埋设在片体118的内部，然而从输入输出端14 经由光栅1 到弯曲部140a 的部位、和从弯曲部140c到输入输出端142b的部位由于沿着倾斜部136b来配置的倾斜部 140b的存在而配置在相互不同的高度(参照图22和图24)。另外，在图22 图M中，在应力传递部134b的倾斜部136b和接合部138b上形 成弯曲部140a、倾斜部140b以及弯曲部140c，然而可以取代该结构，在应力传递部13 的 倾斜部136a和接合部138a上形成弯曲部140a、倾斜部140b以及弯曲部140c。下面，参照图25来说明当未图示的物体与FBG传感器122上方的片体118的表面 接触、且从该物体向光栅1 施加了垂直应力(沿着Z方向的应力)时的该垂直应力的检 测。如上所述，由于应力施加前的应力方向转换部130的形状是以光栅126为中心的 左右对称的结构(参照图23和图24)，因而当从所述物体向片体118施加了沿着Z方向的 垂直应力Fp时，在理想状态下，对应力方向转换部130的各应力传递部134a、134b施加有 沿Z方向的应力Fp/2。然后，向光缆120和接合部138a、138b的各接合部分分别施加基于应力Fp/2的力 F”。因此，由于施加给所述各接合部分的力F”施加给光栅126，因而光栅1 朝X方向变形 (伸展)，该光栅126的光栅间隔变化(增加)。因此，在未被施加垂直应力Fp的状态下，光栅1 相对于入射光使反射波长(例 如图IC的λΑ)的反射光反射，使该反射光从输入输出端14 或输入输出端142b出射到 外部。与此相对，在被施加了垂直应力Fp的情况下，由于光栅126的光栅间隔增加且反射 波长移动到λ B，因而该光栅1 对入射光反射出波长λ B的反射光，使该反射光从输入输 出端14 或输入输出端142b射出到外部。因此，在FBG传感器122和压力传感器100中，可根据从λ A到λ B的反射波长的 偏移量(λΒ_λΑ)检测施加给片体118的垂直应力Fp。下面，参照图沈来说明当未图示的物体与FBG传感器122上方的片体118的表面 接触、且从该物体向光栅1 施加了水平应力(例如，沿着X方向的应力)时的该水平应力 的检测。在此，对一下内容进行说明，即，从输入输出端142b所入射的入射光经由弯曲部 140c、倾斜部140b以及弯曲部140a被引导到光栅126，而由光栅1 所反射的光(反射光) 经由弯曲部140a、倾斜部140b以及弯曲部140c从输入输出端142b射出到外部。例如，当沿着+X方向的水平应力Fh被施加给片体118时，该水平应力Fh经由片体 118被传递给平坦部132，平坦部132由于该水平应力Fh而朝+X方向移位。在该情况下，倾斜部136b的一端部与平坦部132连接，另一端部与接合部138b连 接。并且，光缆120的倾斜部140b在沿着倾斜部136b固定于该倾斜部136b上的状态下被 配置，接合部138b与光缆120的弯曲部140a接合。因此，伴随由水平应力Fh引起的平坦 部132朝+X方向的移位，倾斜部136b和倾斜部140b也一体地朝+X方向移位。由此，弯曲部140a、140c随着所述移位而进一步弯曲，发生弯曲损失。其结果，由 于所述弯曲损失，反射光强度(反射波强度)变化。因此，在FBG传感器122和压力传感器116中，可根据反射波强度的变化量，检测施加给片体118的水平应力Fh。另外，在FBG传感器122和压力传感器100检测从所述物体施加给片体118的应 力的情况下，如果针对应力的检测面(反应面)的检测面积或变形量大，则可提高应力的检 测灵敏度。在此，在将施加给片体118的垂直应力Fp在与该垂直应力Fp正交的检测面(应力 方向转换部130中的平坦部132的上面等)上进行检测的情况下，由于垂直应力Fp的检测 面沿着片体118的表面方向(X-Y方向)来形成，因而可容易增大该检测面的检测面积或变形量。与此相对，在将施加给片体118的水平应力Fh在平坦部132中进行检测的情况下， 由于水平应力Fh的检测面(平坦部132的侧面等)沿着片体118的厚度方向来形成，因而 与垂直应力Fp的检测面相比较，不容易增大检测面积或变形量。因此，难以提高水平应力 Fh的检测灵敏度。因此，在第2实施方式中，通过在平坦部132的上面形成柱形状的多个突起144，例 如在+X方向的水平应力Fh被施加给平坦部132的情况下，不仅图沈中的平坦部132和倾 斜部136b的左侧面(与水平应力Fh对置的侧面)，而且各突起144的左侧面也可用作针对 水平应力Fh的检测面146。其结果，针对水平应力Fh的检测面积或变形量增大，能提高检 测灵敏度。如以上说明那样，根据第2实施方式，能以比较简单的结构将从物体被施加的应 力(垂直应力Fp、水平应力分离为多个方向(Z方向、X方向)来检测。S卩，在第2实施 方式中，可利用从一根光缆120所输出的反射光(一个输出信号)容易检测垂直应力Fp和 水平应力Fh。而且，在第2实施方式中，在平坦部132上还形成有突起144和槽145。在该情况 下，通过在被施加水平应力Fh的平坦部132上设置突起144和槽145，与没有突起144和槽 145的情况相比较，可增大与被施加水平应力Fh的方向(沿着平坦部132的方向、排列光栅 126的方向)正交的水平应力Fh的检测面(反应面)146上的检测面积或变形量。其结果， 能提高应力方向转换部130中的水平应力Fh的检测灵敏度，并还可提高水平应力Fh的检测 精度。在此，通过使突起144和槽145采用柱形状，能进一步增大针对水平应力Fh的检 测面积或变形量，可实现水平应力Fh的检测灵敏度和检测精度的进一步提高。并且，当突 起144和槽145在平坦部132上设有多个时，能进一步增大针对水平应力Fh的检测面积或变形量。下面，参照图27 图34来说明第2实施方式涉及的FBG传感器122和压力传感 器100的变形例(第3变形例和第4变形例)。在以下变形例的说明中，对于与第2实施方式涉及的FBG传感器122和压力传感 器100(参照图22 图26)相同的构成要素，附上相同的参考标号，省略其详细说明，下同。第3变形例涉及的FBG传感器122A和压力传感器100A与第2实施方式涉及的 FBG传感器122和压力传感器100的不同点是，如图27 图30所示，在平坦部132的上面 配置多个半球形状(点状)的突起180，且不设置槽。在该情况下，当被施加了 +X方向的水平应力&时，图30的各突起180中的左侧面也可用作水平应力Fh的检测面146，因而能进一步增大对水平应力Fh的检测面积或变形 量，能提高水平应力Fh的检测灵敏度和检测精度。并且，通过使突起180采用半球形状，没有针对片体118的锐角部分，因而还能提 高FBG传感器122A和压力传感器100A的耐久性。下面，参照图31 图34来说明第4变形例涉及的FBG传感器122B和压力传感器 IOOB0第4变形例涉及的FBG传感器122B和压力传感器100B与第2实施方式和第3变 形例涉及的FBG传感器122、122A和压力传感器100、100A的不同点是，如图31 图；34所 示，在平坦部132的上面配置多个曲线形状(波浪形)的突起182，在这些突起182之间形 成有槽183。在该情况下，与第2实施方式(参照图22 图26) —样，当被施加了+X方向的水 平应力Fh时，图34的各突起182中的左侧面也可用作水平应力Fh的检测面146，因而能进 一步增大水平应力Fh的检测面积或变形量，能提高水平应力Fh的检测灵敏度和检测精度。在上述说明中，说明了朝+X方向施加了水平应力Fh的情况，然而当然，即使在 朝-X方向施加了水平应力&的情况下，也能获得上述的第2实施方式以及第3、第4变形 例的各效果。在该情况下，平坦部132和倾斜部136a的右侧面或者各突起144、180、182的 右侧面成为对水平应力I7h检测的检测面146。并且，在第3变形例中，可以在平坦部132上设置半球形状的槽，或者可以消除突 起180而仅设置所述槽。而且，在第4变形例中，可以在平坦部132上形成槽183，并消除突 起182。在该情况下，也能获得与第2实施方式相同的效果。<第3实施方式>下面，参照图35 图38来说明第3实施方式涉及的压力传感器200和FBG传感 名^" 222 ο第3实施方式涉及的压力传感器200和FBG传感器222与第2实施方式涉及的压 力传感器100和FBG传感器122的不同是应力方向转换部230的突起部(突起)244的形 状。压力传感器200是这样构成的如图35所示，在具有挠性的片体218的内部埋设 以X方向作为长度方向的一根光缆220，在该光缆220内形成FBG传感器222。该片体218 和光缆220可采用与第1实施方式涉及的片体18和光缆20相同的结构。另外，图35示出 在片体218内配置一个FBG传感器222的情况，然而埋设在片体218内的FBG传感器222 的个数不限定于一个。FBG传感器222具有应力检测传感器部228，其配置在片体218的内部的大致中 央部，并包含形成有光栅226的光缆220 ；以及应力方向转换部230，其经由该片体218接 受从外部被施加给片体218的应力，将所接受的所述应力转换为沿着排列光栅226的方向 (光缆220的长度方向即X方向)的方向的应力并传递给光缆220。应力方向转换部230具有矩形的平坦部232，其沿着X_Y方向与光栅2 大致平 行延伸；以及应力传递部23^、234b，其从该平坦部232的在X方向上对置的两条边向光栅 226的各端部架设。形成在应力方向转换部230上的突起部244由以下各部构成顶部(台阶部)246,其具有设在平坦部232中的沿着箭头X方向的中央部分的凸状的形状，并沿着Z方向形成 在比平坦部232高的位置；倾斜部(连接部)248a,其将该顶部246和平坦部232的倾斜部 236a侧架设起来；以及倾斜部(连接部)M8b，其将顶部246和平坦部232的倾斜部36b侧 架设起来。更具体地说，顶部246形成在高度与平坦部232的表面不同的表面、且高度与平 坦部232的背面不同的背面，倾斜部248a、M8b形成为使顶部M6的表面和平坦部232的 表面连续、且使顶部M6的背面和平坦部232的背面连续。下面，参照图38来说明当未图示的物体与FBG传感器222上方的片体218的表面 接触、且从该物体向光栅2 施加了垂直应力(沿着Z方向的应力)时的该垂直应力的检 测。如图35 图38所示，由于应力施加前的应力方向转换部230的形状是也包含突 起部M4、且以光栅2 为中心的左右对称的结构，因而当从所述物体向片体218施加了沿 着Z方向的垂直应力Fp时，应力方向转换部230的平坦部232和突起部M4的顶部246分 别受到垂直应力Fp。由此，由于施加给顶部M6的垂直应力Fp，在理想状态下，在倾斜部248^ 上 施加有沿Z方向的应力Fp/2。其结果，应力施加后的突起部M4的形状与应力施加前的形 状(图37的形状和图38的双点划线所示的形状)相比较，由于应力Fp/2而成为左右对称 地变形的形状(图38的实线所示的形状)。然后，应力Fp/2的沿着倾斜部M8a、248b的方 向的分量(力)被分别传递给平坦部232的倾斜部236a、236b侧。并且，由于也向平坦部232施加垂直应力Fp，因而向各应力传递部23^、234b分别 施加由施加给该平坦部232的垂直应力Fp引起的沿着Z方向的应力Fp/2、以及由沿着倾斜 部M8a、248b的方向的力引起的沿着Z方向的应力Fp/2。也就是说，在理想状态下，向各应 力传递部23^、234b分别施加有沿着Z方向的应力Fp ( = Fp/2+Fp/2)。这样，通过设置突起部M4，应力施加后的应力方向转换部230的形状与应力施加 前的形状(图37的形状和图38的双点划线所示的形状)相比较，由于基于由施加给平坦 部232的垂直应力Fp引起的应力Fp/2、和由施加给顶部246的垂直应力Fp引起的应力Fp/2 的应力Fp作用于应力方向转换部230，因而成为左右对称地大幅变形的形状(图38的实线 所示的形状)。即，在第3实施方式涉及的FBG传感器222中，与第1实施方式涉及的FBG 传感器22相比较，通过在平坦部232上设置突起部M4，施加给各应力传递部234a、234b的 沿着Z方向的应力理想地从Fp/2到Fp增加两倍，因而可使应力方向转换部230整体地大幅 变形。由于沿着Z方向的应力Fp的沿着倾斜部236a、236b的方向的分量(力)被传递 给接合部238a、238b，因而向光缆220和接合部238a、238b的各接合部分分别施加基于该应 力Fp的力F” (沿着倾斜部236a、236b的方向的力的沿着X方向的分量)。因此，由于施加 给所述各接合部分的力F”施加给光栅226，因而光栅2 朝X方向大幅变形(伸展)，该光 栅226的光栅间隔大幅增加。因此，在第3实施方式涉及的压力传感器200和FBG传感器222中，与第1实施方 式涉及的压力传感器16和FBG传感器22相比较，能可靠增大光栅226中的从入4到 反射波长的偏移量。在此，使用算式来具体地说明第3实施方式中的偏移量的增加。
设沿着箭头Z方向的直线240和应力施加前的倾斜部M8b形成的角度为Φ，设 直线240和应力施加后的倾斜部M8b形成的角度为Φ，，则由向顶部246施加垂直应力Fp 引起的角度的增加量△ Φ由下述03)式表示。Δ φ = φ，- φ(23)并且，设倾斜部M8a、248b的长度为1，，则角度的增加量Δ φ提供的FBG传感器 222朝X方向的变形量由下述04)式表示。2X1' Xsin(A φ)(24)而且，设光栅2 的光栅数为N，则基于角度的增加量Δ φ的从λ Α到λ Β的反射 波长的偏移量的增加量△ λ，由下述0 式表示。Δ λ，= λ Β- λ A= 2XneffX {2X1，Xsin(A φ)/Ν}(25)因此，在第3实施方式中，通过设置突起部对4，从入4到λ Β的反射波长的偏移量 由下述06)式表示。Δ λ + Δ λ，(26)S卩，通过设置突起部对4，光栅2 的偏移量增加Δ λ ’，因而可提高对垂直应力Fp 的检测灵敏度。因此，通过将第3实施方式涉及的压力传感器200和FBG传感器222应用于图13、 图14所示的自动装置系统50的末端执行器(手部56a、56b)56，可精度良好地检测从物体 52被施加的垂直应力。如以上说明那样，根据第3实施方式涉及的压力传感器200、FBG传感器222、以 及附设了压力传感器200的末端执行器56，在从物体向应力方向转换部230施加了与光缆 220的长度方向(X方向)不同的方向的应力(在Z方向被施加的垂直应力Fp)的情况下， 该垂直应力Fp被分别施加给平坦部232和形成在该平坦部232上的突起部M4。因此，应 力方向转换部230由于施加给突起部M4的垂直应力Fp、和施加给平坦部232的垂直应力 Fp而整体地大幅变形。并且，分别施加给平坦部232和突起部244 (的顶部M6)的垂直应力Fp由应力方 向转换部230转换为X方向的应力，转换后的应力(力F”)经由应力传递部23^、234b被 传递给光栅226。由此，由于光栅2 发生大的变形，且由该光栅226反射的光的波长(反射波长) 大幅变化，因而通过检测光栅226的反射波长的偏移量，能容易检测垂直应力Fp。这样，在第3实施方式中，通过在平坦部232上形成突起部M4，与没有突起部244 的情况相比较，可增大应力方向转换部230的变形量，并还可增大光栅226的变形。其结 果，能大幅增加反射波长的偏移量，能容易提高垂直应力Fp的检测灵敏度。因此，在第3实 施方式中，能以比较简单的结构将从物体被施加的应力(垂直应力Fp、水平应力Fh)分离为 多个方向(Z方向、X方向)来检测。下面，参照图39 图42来说明第3实施方式涉及的压力传感器200和FBG传感 器222的变形例(第5变形例 第8变形例)。第5变形例涉及的压力传感器200A和FBG传感器222A与第3实施方式涉及的压 力传感器200和FBG传感器222(参照图35 图38)的不同点是，如图39所示，在平坦部232的上面配置多个突起部M4。另外，在图39中，各突起部244沿着箭头X方向以预定间 隔来配置，并沿着箭头Y方向延伸。第6变形例涉及的压力传感器200B和FBG传感器222B与第3实施方式涉及的压 力传感器200和FBG传感器222的不同点是，如图40所示，在平坦部232的中央部分形成 有指向光栅226的槽部M7。另外，在图40中，槽部47沿着Y方向延伸。并且，参考标号 49是最深部(台阶部)。第7变形例涉及的压力传感器200C和FBG传感器222C与第3实施方式涉及的压 力传感器200和FBG传感器222的不同点是，如图41所示，由于突起部244形成为锐角状， 因而顶部(台阶部)246为棱线状(山脊状)。第8变形例涉及的压力传感器200D和FBG传感器222D与第6实施方式涉及的压 力传感器200B和FBG传感器222B(参照图40)的不同点是，如图42所示，由于槽部247形 成为锐角状，因而最深部(台阶部)249为棱线状(山脊状)。在第5 第8变形例中，通过使突起部244或槽部247采用上述的结构或形状，能 进一步增大应力方向转换部230的变形量或光栅226的应变，可实现垂直应力Fp的检测灵 敏度的进一步提高。另外，本发明不限于上述的实施方式，当然在不背离本发明主旨的情况下，可采用 各种结构。
权利要求
1.一种光纤传感器，其特征在于， 该光纤传感器具有应力检测传感器部( 、口8、2观)，其由排列着反射特定波长的光的光栅06、126、 226)的光纤Q0、120、220)构成；以及应力方向转换部(30、130、230)，其将从外部施加的应力转换为排列所述光栅06、 126,226)的方向的应力并传递给所述光纤O0、120、220)，所述应力方向转换部(30,130,230)具有平坦部(32、132、232)，其从外部被施加应 力；以及应力传递部(3乜、3牝、1；343、13413、2；343、23413)，其从该平坦部(32、132、232)架设 至所述光纤(20、120、220)，将所述光纤O0、120、220)的、由所述光栅06、126、226)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CMa、;Mb、13^、i;Mb、23^、2;Mb)配置。
2.根据权利要求1所述的光纤传感器(22)，其特征在于， 所述平坦部(3 沿着排列所述光栅06)的方向来配置，所述应力传递部(34a、34b)由以下各部构成第1倾斜部(36a)，其从所述平坦部(32) 的一端部朝向所述光纤00)倾斜；第1接合部(38a)，其与所述第1倾斜部(36a)相连，并 包围所述光纤OO)的外周面中的靠近所述光栅06)的一端部侧附近；第2倾斜部(36b)， 其从所述平坦部(3 的另一端部朝向所述光纤OO)倾斜；以及第2接合部(38b)，其与所 述第2倾斜部(36b)相连，并包围所述光纤OO)的外周面中的靠近所述光栅06)的另一 端部侧附近。
3.根据权利要求2所述的光纤传感器(22)，其特征在于，将所述光纤OO)的一端部沿着所述第1倾斜部(36a)或所述第2倾斜部(36b)配置。
4.根据权利要求2所述的光纤传感器(22)，其特征在于，所述应力传递部(34a、34b)还具有第3倾斜部(80、82)，该第3倾斜部(80、8幻在与所 述第1倾斜部(36a)和所述第2倾斜部(36b)分离的状态下，与所述第1接合部(38a)或 所述第2接合部(38b)相连，将所述光纤OO)的一端部沿着所述第3倾斜部(80、8幻配置。
5.根据权利要求1所述的光纤传感器(122、222)，其特征在于，在所述平坦部(132,232)形成有突起(144,180,182,244)和/或槽(145,183,247) 0
6.根据权利要求5所述的光纤传感器(122)，其特征在于， 所述突起(144、182)和/或所述槽(145、183)为柱状。
7.根据权利要求5所述的光纤传感器(122)，其特征在于，所述突起(144、182)和/或所述槽(145、183)沿着与排列所述光栅(126)的方向大致 正交的方向形成。
8.根据权利要求5所述的光纤传感器(122)，其特征在于， 所述突起(180)和/或所述槽为点状。
9.根据权利要求5所述的光纤传感器(122、222)，其特征在于，所述突起(144,180,182,244)和/或所述槽(145,183,247)在所述平坦部(132,232) 设有多个。
10.根据权利要求5所述的光纤传感器022)，其特征在于，所述突起(M4)和/或所述槽(M7)由台阶部(M6J49)和连接部(M8a、248b)形成， 所述台阶部(M6J49)具有高度与所述平坦部032)的表面不同的表面或表侧棱线，并且 所述台阶部(M6J49)具有高度与该平坦部032)的背面不同的背面或背侧棱线，所述连 接部(M8a、248b)从所述台阶部(M6J49)架设至所述平坦部032)。
11.根据权利要求10所述的光纤传感器022)，其特征在于，所述台阶部046、249)的前端部和/或最深部形成为锐角状。
12.—种压力传感器，其特征在于，该压力传感器具有具有挠性的片体(18、118、218)；以及光纤传感器(22、122、222)，所述光纤传感器02、122、22幻具有应力检测传感器部 (28,128,228)和应力方向转换部(30、130、230)，所述应力检测传感器部Q8、128、228)由 排列着反射特定波长的光的光栅06、126、226)的光纤O0、120、220)构成，所述应力方向 转换部(30、130、230)将由与所述片体(18、118、218)接触的物体所施加的应力转换为排列 所述光栅06、126、226)的方向的应力并传递给所述光纤O0、120、220)，所述应力方向转换部(30、130、230)具有平坦部(32、132、232)，其被所述物体施加应 力；以及应力传递部(3乜、3牝、1；343、13413、2；343、23413)，其从该平坦部(32、132、232)架设 至所述光纤O0、120、220)，将所述光纤O0、120、220)的、由所述光栅06、126、226)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CMa、;Mb、13^、i;Mb、23^、2;Mb)配置。
13.根据权利要求12所述的压力传感器(100、200)，其特征在于，在所述平坦部(132,232)形成有突起(144,180,182,244)和/或槽(145,183,247) 0
14.根据权利要求13所述的压力传感器000)，其特征在于，所述突起(M4)和/或所述槽(M7)由台阶部(M6J49)和连接部(M8a、248b)形成， 所述台阶部(M6J49)具有高度与所述平坦部032)的表面不同的表面或表侧棱线，并且 所述台阶部(M6J49)具有高度与该平坦部032)的背面不同的背面或背侧棱线，所述连 接部(M8a、248b)从所述台阶部(M6J49)架设至所述平坦部032)。
15.一种末端执行器，其特征在于，该末端执行器具有压力传感器(16、100、200)和把持部(56a、56b)，所述压力传感器(16、100、200)具有片体(18、118、218)和光纤传感器(22、122、222)， 所述片体(18、118、218)具有挠性，所述光纤传感器02、122、22幻具有应力检测传感器部 (28,128,228)和应力方向转换部(30、130、230)，所述应力检测传感器部Q8、128、228)由 排列着反射特定波长的光的光栅06、126、226)的光纤O0、120、220)构成，所述应力方向 转换部(30、130、230)将由与所述片体(18、118、218)接触的物体所施加的应力转换为与所 述光纤的长度方向平行的方向的应力并传递给所述光栅06、126、226)，所述把持部(56a、56b)把持所述物体，将所述压力传感器(16、100、200)配置在所述把持部(56a、56b)的与所述物体接触的 接触部位，所述应力方向转换部(30、130、230)具有平坦部(32、132、232)，其沿与所述长度方向 平行的方向延伸且在与所述长度方向不同的方向被施加应力；以及应力传递部(34a、34b、134a、134b、234a、234b)，其从该平坦部(32,132,232)架设至所述光纤(20,120,220),将所述光纤O0、120、220)的、由所述光栅06、126、226)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CMa、;Mb、13^、i;Mb、23^、2;Mb)配置。
16.根据权利要求15所述的末端执行器(56)，其特征在于，在所述平坦部(32、132、232)形成有突起(144、180、182 J44)和/或槽(145、183、 247)。
17.一种应力检测方法，其特征在于，光纤传感器02、122、222)由排列着反射特定波长的光的光栅06、126、226)的光纤 (20,120,220)构成，并且在所述光栅所反射的特定波长的光通过的部位设有至少一个弯曲 部003、40(3、14(^、140(3、24(^、对0(3)，在使用所述光纤传感器02、122、22幻来检测从外部 施加的应力的情况下，当被从外部施加了垂直应力时，所述光栅06、126、226)随着该垂直应力而发生变形， 基于由该光栅06、126、226)的变形引起的光的反射波长的偏移量来检测所述垂直应力，当被从外部施加了水平应力时，所述弯曲部G0a、40C、140a、140C、240a、M0C)随着该 水平应力而变化，由此，基于由该弯曲部G0a、40c、140a、140c、240a、M0c)的变化而产生 的光的反射波强度的变化量来检测所述水平应力。
18.根据权利要求17所述的应力检测方法，其特征在于，所述光纤传感器02、122、22幻具有应力方向转换部(30、130、230)，该应力方向转换 部(30、130、230)将从外部施加的应力转换为排列所述光栅06、126、226)的方向的应力并 传递给所述光纤O0、120、220)，所述应力方向转换部(30,130,230)具有平坦部(32、132、232)，其从外部被施加应 力；以及应力传递部(3乜、3牝、1；343、13413、2；343、23413)，其从该平坦部(32、132、232)架设 至所述光纤(20、120、220)，而且，在该光纤传感器02、122、22幻中，在通过将所述光纤O0、120、220)的、由所述光 栅06、126、226)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(34a、34b、 134a、134b、234a、234b)配置，而设置有所述弯曲部(40a、40c、140a、140c、240a、240c)的情 况下，当被从外部施加了垂直应力时，所述应力方向转换部(30、130、230)使所述光栅06、 126,226)发生变形，当被从外部施加了水平应力时，所述应力方向转换部(30、130、230)使所述光纤00、 120,220)移位从而使所述弯曲部(40a、40c、140a、140c、M0a、240c)发生变化。
全文摘要
本发明提供光纤传感器、压力传感器、末端执行器以及应力检测方法。在FBG传感器(22)中，应力方向转换部(30)具有从外部被施加应力的平坦部(32)；以及从平坦部(32)架设至光缆(20)的应力传递部(34a、34b)。光缆(20)的由光栅(26)所反射的反射光通过的倾斜部(40b)沿着构成应力传递部(34b)的倾斜部(36)来配置。
文档编号G01L1/24GK102052980SQ20101027217
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月2日 优先权日2009年11月2日
发明者国头正树, 笛木信宏 申请人:本田技研工业株式会社