能動型アレイ状マイクロセンシングシステムに関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15310104
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 式田 光宏 名古屋大学, 難処理人工物研究センター, 講師 (80273291)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安藤 妙子 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (70335074)
• Keywords: マイクロセンサ / 触覚センサ / マイクロアクチュエータ / マイクロコイル

Research Abstract

本研究ではセンサーに能動素子であるアクチュエータを付加し,「センサー=受動素子+能動素子」という新しい捉え方をすることで一つのデバイス構造で複数の物理量検出が可能であることを実証した.具体的にはこの考え方を物体との接触を検出するセンシングシステムに適用し能動型センシングシステムの有用性を確認した.今年度の研究で得られた結果を以下に示す.
(1)能動型センシングシステム用マイクロ駆動機構の開発
マイクロマシニング技術を駆使してマイクロ駆動機構(大きさ数ミリメートル角以下)をアレイ状に実現する加工プロセスを開発した.駆動方法としては磁気力を採用し磁場発生用としてマイクロコイルを製作した.製作したフラットコイルの大きさは4.2mm角で厚さ1mm程度である(コイル線幅:90μm,高さ:33μm,配線抵抗:2Ω).
(2)能動型触覚センサーによる硬さ識別機能の評価(接触物体の違いによるセンサー出力特性変化の確認)シリコンダイアフラムに製作したセンシング部分に上記にて開発したマイクロ駆動機構を組み込むことでハイブリッド型の能動型触覚センサーを実現した.開発したデバイスを用いて動的な硬さ識別機能評価を行ったところ,以下の結果が得られた.なお,無負荷時におけるシリコンダイアフラムの共振周波数はで振幅7μmである.
・硬さの異なる4種類のシリコンゴム(硬度:A20-A80)を用いて硬さ識別を行ったところ,理論通り対象物の硬さに応じて共振周波数及び振幅が変化することを確認した.
・測定対象物が硬くなるほど(硬度:A20-A80の範囲において)共振周波数は高くなり振動振幅は減少した.

Research Products

• [Publications] Y.Hasegawa, T.Shimizu, T.Miyaji, M.Shikida, H.Sasaki, 他2名: "Hardness detection using a micromachined active tactile sensor"Tech.Dig.of Transducers'03. 1. 927-930 (2003)
• [Publications] Y.Hasegawa, T.Shimizu, T.Miyaji, M.Shikida, H.Sasaki, 他2名: "A micro machined active tactile sensor for hardness detection"Sensors and Actuators. (accepted).