2020 Fiscal Year Research-status Report
音響導波路を用いた柔らかな分布型触覚センサ・ディスプレイの解析モデル確立
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18K04009
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田原 麻梨江 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (60721884)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石河 睦生 桐蔭横浜大学, 医用工学部, 講師 (90451864)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 音響導波路 / 弾性管 / 加圧分布 / 触覚 / 柔らかい / 高周波音響デバイス / 空中超音波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、医療や介護用ロボットの需要が高まっている中、人の指と同等の分解能を持ち、どれくらいの力がどこに加わっているのかを測定できる柔らかい分布型センサが望まれている。本研究では、ゴム製導波路を伝搬する音の特性を利用した、柔らかく、荷重位置の分布を測定できる触覚センサを実現するために、音響導波路のモデル化とその手法を確立することを目的とする。
目的を達成するために、(1)荷重に対するゴム管の変形形状を考慮した音波伝搬解析と実験から、音響導波路の一次元および二次元の音響モデルを確立し、発振する音の周波数と空間分解能との関係を明らかにする。また、(2)1 MHz-10 MHzの広帯域音響デバイスを用いて、モデルの検証を行うことを予定している。本研究の成果により、介護および手術用ロボットやその他産業への応用を目指している。
これまで、１次元のゴム管内の端から音を送受信した場合の管内の周波数スペクトルの基本式を導入し、また、音波伝搬シミュレーションによる検証システムを確立した。また、ゴム管の曲げと周波数特性との関係について検討を行った。さらに、水熱合成法を用いたニオブ酸カリウムを用いた圧電薄膜振動子の製作を行った。周波数特性の測定および音波の送受信実験結果から、従来よりも低い周波数である10MHz以下で駆動すること、および、圧電コンポジットを用いた空中超音波振動子による1MHzでの駆動を確認した。
本年度は、ゴム管の形状による特性の違いについて検討を行った。また、複数音源による音響モデルなど、モデルの高精度化を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ感染症対策のため、実験に遅れが生じたため、１年延長した。
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| Strategy for Future Research Activity |
音響モデルについては、複数音源について検討を行う。具体的には、ゴムの両端に音源を設け、音の出るタイミングを制御したときの音響特性について検討を行う。また、異なる内部形状を持つゴム管に対して、柔かさ（変形量と加重との関係）、および、減衰特性などについて検討する。また、1MHzより低い周波数で駆動する振動子の設計および評価を行う。成果をまとめる。
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| Causes of Carryover |
コロナ感染症対策で実験ができなかったため、来年度に実験を行う。
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Research Products
(5 results)
