2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12450168
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
山田 陽滋 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90166744)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森園 哲也 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70309003)
梅谷 陽二 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20013120)
前野 隆司 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (20276413)
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| Keywords | 触覚 / 静摩擦覚 / 機械受容器 / PVDFフィルム / 応力 / 指紋 / ひずみ / 初期局所滑り |
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| Research Abstract |
研究計画2年度は,初年度から設計製作して来ている人工皮膚から得られる信号を解析して,われわれが,静摩擦覚機構の解明に重要な役割を果たすと考えている初期局所滑りとの関係を明らかにし,またこの信号をロボットハンドによる物体の把持制御に利用して静摩擦覚情報としての有効性を検証することを目的とした.
ヒト指の構造的特徴を模倣して,柔軟なシリコーンゴム材の表面に指紋状の凹凸を配置し巨視的に曲率を持たせた人工皮膚形状を考案し,FEMを用いて望ましい指紋形状の再設計および初期局所滑りの動的挙動解析を行った.また,ヒトのFAI型触覚受容器と同様に,1つの指紋状凸部内に,対向状に1対の人工マイスナー小体(PVDFフィルムあるいは歪ゲージ)を配置し,それぞれの観点で研究を進めた.
まず,PVDF回路信号の周波数特性を詳細に調べた結果,折れ点周波数を境に,応力の1次時間微分(stress-rate)特性と3次微分(stress-jerk)特性を合せもつことがわかった.つぎに,1対のPVDF回路出力の差分信号についてFEM結果との照合を図ったところ,stress-rate信号から指紋の滑りの前兆を,stress-jerk信号から滑りそのものをそれぞれ検出できることが確認された.同様の結果が,歪ゲージを用いた場合においても得られた.さらに,人工皮膚上で物体の転がりを生じさせた場合のPVDF回路信号を調べた結果,滑りと転がりの現象が識別可能であることがわかった.最後に,人工皮膚を表面に装着したフインガを用いて,種々の重量や表面粗さをもつ物体を把持する実験を行った.その結果本フインガによって,重量や静摩擦係数に拘らず,物体を安定に把持することができることがわかった.
以上の成果から,本研究では,人工指紋の動的挙動および人工マイスナー小体からの情報処理を伴う初期局所滑りが静摩擦覚機構の中心的な役割を果たしていると考え,また,この情報処理機構の有効性をも検証することができたとまとめことができる.
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[Publications] Y.Yamada, I.Fujimoto, T.Morizono, Y.Umetani, T.Maeno, D.Yamada: "Design and Implementation of Artificial Skin with Mechanoreceptors Using PVDF Films for Static Friction Sensation"Proc. IEEE Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems. 251-257 (2001)
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[Publications] 山田陽滋, 前野隆司, 藤本勲, 森園哲也, 梅谷陽二: "人工触覚受容器としてのPVDFフィルムトランスデューサによる応力検出特性について"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'01講演論文集. No.01-4. 1A1-C6 (2001)
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[Publications] Daisuke Yamada, Takashi Maeno, Yoji Yamada: "Artificial Finger Skin having Ridges and Distributed Tactile Sensors used for Grasp Force Control"Journal of Robotics and Mechatronics. 14-2(掲載予定). (2002)
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[Publications] Daisuke Yamada, Takashi Maeno, Yoji Yamada: "Artificial Finger Skin having Ridges and Distributed Tactile Sensors used for Grasp Force Control"Proc. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. 686-691 (2001)
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[Publications] Daisuke Yamada, Yoji Yamada, Takashi Maeno: "Design of an Artificial Finger Skin Having Ridges and Distributed Tactile Sensors"Proc. 32nd International Symposium on Robotics. 1243-1248 (2001)
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[Publications] 木村竜司, 内山孝憲, 前野隆司: "把持力制御のための2軸弾性フィンガ型センサの開発"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. No.02-6(発表予定). (2002)
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[Publications] 木村竜司, 前野隆司, 内山孝憲: "ヒトの触覚機構を模倣した3次元弾性フィンガ型センサの開発(有限要素解析によるセンサの形状設計)"第22回バイオメカニズム学術講演会予稿集. 141-144 (2001)
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[Publications] 山田大介, 前野隆司, 山田陽滋: "指紋状凸部内部の分布触覚情報検出に基づく把持力制御用弾性フィンガの設計"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'01講演論文集. No.01-4. 1A1-C9 (2001)
