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

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555392
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Section: 試験
• 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 / 信号処理

Research Abstract

従来の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たものの、検出量は2値化情報、または力の大きさに関わるものに限られ十分に研究が進んでいるとはいいにくい。これは人間の指先にものに「触れる」という動以外に、「なでる」「こする」といった動作に基づく近く機能を有しているためと考えられる。このように人間の持つ感覚は単なる皮膚の接触から得られる物理量以外に、対象物との間に相対運動を加えることによって情報を引き出していると考えられる。
本研究はFEM解析結果に基づき、ゴム材とPVDF薄膜を組み合わせ、さらにその表面に保護材として柔軟薄膜を積み重ね、種々のセンサを試作する。試作したセンサを用いて「なでる」「こする」の動作を行いその時のデータを出力信号電位のレベルや、ノイズの大きさによってプリアンプで増幅あるいはノイズフィルターを通しオシロスコープに一時記憶させる。さらにGPIBボードを介して記憶された信号をコンピュータに転送しデータ処理と分析をした。この際に保護膜上の砥粒はダイヤモンド砥粒を用いた。現在、さまざまな信号処理を行いパターン化への情報として何が有効であるか検討中である。またこれらの実験によってセンサ表面に付ける砥粒を対象とする表面粗さに対応できるような物にする必要があり、さらにPVDFをはりつけた母材については対象物との接触で生じる振動を吸収しないようにする必要がある事が分かった。

Research Products

• [Publications] 江鐘偉,長南征二 棚橋善克 管洋輔: "前立腺硬さ計測用センサシステムの開発" 日本AEM学会誌. 4巻・3号. 23-28 (1996)
• [Publications] S. Chanm, Z. Jiang, M Tanaka, Y. Suga, Y. Takahashi: "A Soft Palpation Sensor and Its Application to Measurement of the Stiffness of Prostate Glands" 2nd Asion Control Conference. (1997)
• [Publications] 田中真美,長南征二,江鐘偉,大原智成: "FEMによる柔軟力覚センサの設計に関する研究" IIP'96情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集. 7. 73-74 (1996)
• [Publications] Mami Tanaka, Seiji Chonan, Z. W. Jiang: "Measurement and Valuation of Touch Sensation" Proceedings of ISEM '97. (1997)