2020 Fiscal Year Annual Research Report
臨場感を実現する高精細形状記憶厚膜型の装着式触覚ディスプレイ開発
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18H01402
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
峯田 貴 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50374814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野々村 美宗 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50451662)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 触覚ディスプレイ / 形状記憶合金 / MEMS / 実装 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アクチュエータ用のSMA厚膜のフラッシュ蒸着装置を改良して膜厚と組成の均一性を向上し、安定な特性の厚膜を大面積で形成可能にした。SMA厚膜アクチュエータのパルス通電加熱での応答は冷却時の熱伝導が律速することが判明しており、可動部の設計を熱的および力学的な面から最適化し、新たにSMAアクチュエータアレイを作製した(5×5アレイ、1.5mmピッチ)。熱応答向上により、皮膚の感知感度が高い20Hz以上の周波数でも、感知限界の2倍を超える大きな振幅と力の発生を可能にした。
駆動システムを構築し、最適設計型の触覚ディスプレイ素子を用いて手指への触覚提示官能評価試験を実施し、20Hz前後の周波数で明確な強い振動刺激を感知することができ、臨場感ある面内の動作や記号パターン等も十分に提示できる見通しを得た。刺激用ピンの接合の問題で良好な試作素子数が限定され、腕部等の広域の刺激提示実験には課題を残したが、狭ピッチで高出力の超薄型MEMSチップ状触覚ディスプレイが実現可能であることを実証した。
出力向上をさらに図る基礎検討として、SMA厚膜アクチュエータ可動部周辺への冷媒充填と、皮膚が高感度とされるせん断振動型の触覚ディスプレイ形成についても取り組み、それぞれの効果を検証した。
触覚ディスプレイ素子の配線シート上への高密度実装のために、整流特性を改良したSiダイオード素子アレイを再試作し、また基板貫通配線(TSV)形成については、反応性イオンエッチング(RIE)で形成した微細貫通孔にNiめっき膜を成長させる手法を用いることで、高い成功率で高密度のTSV構造の実現を可能にした。
また、人間の指等の構造を模倣した生体表面モデルにおける摩擦現象のダイナミクスを評価し、表面の凸凹構造によって摩擦プロファイルが変化することを確認し、よりリアルな触覚提示機構を設計・開発する上で有用な知見も得た。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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