2018 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of detection principle of flexible impact force sensor and proposal of one configuration
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16K06184
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
藤本 由紀夫 広島大学, 工学研究科, 特任教授 (60136140)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | フレキシブルセンサ / 衝撃力計測 / 圧電フィルム / 柔軟表皮 / 分布型センサ / サンドバッグ叩き |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フレキシブル衝撃力センサとは、センサ自身が柔軟性を有しており、曲面あるいは負荷によって凹凸変形する柔軟面に設置可能なセンサのことである。フレキシブルセンサは、ロボット表皮やダミー人形、身体表面などで衝撃力を計測したいという要求に答えるものである。しかしながら、現状のフレキシブルセンサは、接触の有無の検出など触覚センサに相当するものに限られている。
フレキシブルセンサの構成の難しさは、柔軟面に設置できる適当な圧力検出素子が無いことにある。筆者らは長年、圧電フィルムを用いたセンサ開発を進めてきたが、本研究ではこれを応用して、球面等の３次元的湾曲面や身体表皮等の圧力で凹凸変形する面に設置可能な「フレキシブル衝撃力センサの構成に必須の力学要件と、その要件を満たす構成案を見つけること」を目的とした。また、その構成案の中からプロトタイプを試作して性能と問題点を明らかにすることを目的とした。
本研究で得た成果は次の２種類のフレキシブルセンサの試作品である。
(1)「硬い表面を有する３次元曲面（例えば球面）に設置できるフレキシブル衝撃力センサ」の特徴は、小寸法の圧電フィルム片を多数分布配置して、センサの電極に微細金属メッシュを使用して、センサ全体の柔軟性を確保するとともにメッシュを信号取得手段としたこと、および、圧電フィルム片を２層に対向配置することでノイズ原因の侵入防止に成功したことである。
(2)「衝撃力を受けると凹凸変形する柔軟表面に設置できるフレキシブル衝撃力センサ」の特徴は、マトリクス配置した小寸法の剛性検出素子の接続部分を柔軟に接続してセンサ全体の柔軟性を確保したこと、柔軟性確保に柔軟なステンレス薄板と導電布を用いるとともに信号取得手段としたこと、および、各素子の圧電フィルムを２層に対向配置することで、ノイズ侵入防止に成功したことである。
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