ニューラルネットワークを用いた柔らかいトライボセンサの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555392
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 長南 征二 東北大学, 工学部, 教授 (20005424)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江 鐘偉 東北大学, 工学部, 助教授 (60225357) ; 森 和男 通産省工業技術院, 機械技術研究所, 研究課長 ; 谷 順二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006192)
• Keywords: 圧電フィルム(PVDF) / 触覚動作 / 柔軟母材 / FEM解析 / 最適設計 / トライボセンサ

Research Abstract

現在,ロボットマニピュレータに用いられる触覚センサは,スイッチや圧電素子を応用した比較的単純なデバイスとして開発されているものの,検出量は2値化情報,または力の大きさに係わるものに限られ,いまだ十分に研究が進んでいるとは言いにくい。これは,人間の指先は単に物に「触れる」という動作以外に,「なでる」,「こする」といった動作に基づく知覚機能も有しているためと考えられる。このように人間のもつ感覚は,単なる皮膚の接触から得る物理量以外に,対象物との間に相対運動を加えることから更に情報を引き出している。
今までに,柔軟ゴムシートの間に高分子圧電フィルムを挟みこんだセンサモデルにつき大型計算機を用いてFEM解析し,センサ表面に加わる荷重に対し圧電フィルム層の歪み・応力分布を求め,これに基づきセンサの設計を行った。さらに,解析結果に基づき,ゴム材とPVDF薄膜を組み合わせた上,その表面に保護膜として柔軟薄膜を積み重ね,種々のセンサを試作した。試作したセンサを種々の対象面上に一定速度と一定圧力で「なでる」,「こする」動作が可能である並進機構を作成した。現在,センサを並進機構先端に取り付け,種々の対象面上をスライドさせ,センサ出力を計測し解析を行っているところである。得られた一部のデータより,表面の保護用膜の肌状態がセンサの出力感度に影響することが分かった。

Research Products

• [Publications] 江 鐘偉,長南征二,菅 洋輔,松本耕治: "PVDF圧電フィルムを用いた触感センサの開発" 日本機械学会機械力学・計測制御講演論文集. B. 419-422 (1994)
• [Publications] 江 鐘偉,大原智成,長南征二: "FEMを用いた柔らかい力覚センサの最適設計に関する研究" 日本機械学会東北支部一関地方講演会講演論文集. 178-179 (1995)
• [Publications] 江 鐘偉,長南征二,山口 洋: "PVDFケーブルを用いた分布力覚センサの開発研究" 日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. B. 69-70 (1995)
• [Publications] 長南征二、江 鐘偉,森 和男,宗片陽一: "ニューラルネットワークを用いたトライボセンサシステムの開発(セラミック圧電体を用いたトライボセンサ)" 日本機械学会論文集C編. 61. 354-361 (1995)