2016 Fiscal Year Annual Research Report
触知覚センシングにおける軟組織のダイナミクス・トライボロジー
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15H02230
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
平井 慎一 立命館大学, 理工学部, 教授 (90212167)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野間 春生 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (00374108)
田中 弘美 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (10268154)
王 忠奎 立命館大学, 理工学部, 助教 (50609873)
森川 茂廣 滋賀医科大学, 神経難病研究センター, 客員教授 (60220042)
井上 貴浩 岡山県立大学, 情報工学部, 准教授 (60453205)
三谷 篤史 札幌市立大学, デザイン学部, 准教授 (70388148)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ソフトフィンガー / ソフトグリッパー / 有限要素モデル / ダイナミックシミュレーション / 触覚 / 滑り覚 / 変形形状 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は，三次元プリンタを用いてソフトグリッパーを試作するとともに，ソフトフィンガーの形態が，把持や触覚センシングに与える影響を調べた．
1. 三次元プリンタを用いて空気圧駆動のソフトフィンガーを製作し，複数の指から成るソフトグリッパーを試作した．ソフトフィンガーは，複数のチャンバーを有しており，空気圧を印加すると一方向に屈曲する．チャンバーの形状や配置，チャンバーの材料のヤング率により，ソフトフィンガーの変形後の形状が異なる．三次元プリンタは，ヤング率が異なる複数の材料から成るフィンガーを試作することが可能である．そこで，様々なチャンバーの配置，材料のヤング率を有するフィンガーを試作した．実験により得られたフィンガーの変形形状が有限要素シミュレーションの結果と一致することを確認した．
2. ソフトフィンガーにセンサを埋め込み，フィンガーの屈曲，フィンガー表面の法線力や滑りを検出することを試みた．三次元プリンタによるフィンガーの製作中に，フィルム状のセンサを埋め込むことが可能となった．フィンガーの屈曲を計測した結果が，フィンガーのダイナミックシミュレーションの結果に一致することがわかった．また，フィンガー表面の形状により，フィンガー表面の法線力や滑りを選択的に検出可能であることがわかった．フィンガーの表面形状を変化させる方式を提案し，微分幾何法に基づきその力学モデルを構築した．さらに，感圧導電布を用いた接触と近接のセンシングを試みた．MEMSベースの触覚センサを試作し，そのセンサを用いて，布表面のテクスチャーの評価を試みた．
3. ソフトフィンガーの内部に磁性体と複数のホール素子を埋め込み，磁場に起因するホール素子の計測値から接触を検出するセンサを試作した．フィンガーの変形と磁場のモデリングを進めた．複数の指先形状を試作し，接触を検出できるかどうかを実験的に調べた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
三次元プリンタによるソフトフィンガーの試作，ソフトフィンガーへのセンサの埋め込み，ソフトフィンガーの変形の有限要素解析，MEMSベースの触覚センサやホール素子を用いた触覚センサの開発は，順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
滑りの検出に関しては，フィンガー表面の変形形状により，滑りの検出の感度が異なることがわかり，法線力や滑りを選択的に検出可能であることが判明した．平坦な表面のみならず，様々な表面形状を有するソフトフィンガーを用いることを試みる．さらに，表面と内部の境界部の形状，センサの配置により，触覚や滑り覚が影響を受けると考えられる．有限要素モデルを用いた解析，三次元プリンタで試作したフィンガーを用いた実験の両面から，フィンガーの形態がセンシングに与える効果を調べる．
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