2019 Fiscal Year Research-status Report
触感取得に効果的な人工指の構造およびポリモーダル皮膚センサの配置の解明
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18K04072
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| Research Institution | National Institute of Technology, Kumamoto College |
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Principal Investigator |
湯治 準一郎 熊本高等専門学校, 企画運営部, 教授 (80332104)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 人工皮膚感覚 / サーミスタ / 温度 / 変位 / 静電容量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，接触動作を伴う触感の取得に適した人工指の構造，人工皮膚の材料や形状，信号処理を含むポリモーダル皮膚センサの配置や密度を明らかにすることを目的とする．温度センサとして用いられているサーミスタ素子の周囲に水分領域を設けたものを，力や温度の皮膚刺激に応答するポリモーダル皮膚センサと定義し，これを人工皮膚材料に埋め込む方式で製作する．単一素子でありながら，触圧，温冷および湿気等の複合情報の取得し，触感を獲得する研究で，従来の触覚センシング技術とは異なるアイデアを実現させることが最大の特徴である．
本研究では，市販されている超薄型NTC型サーミスタ素子（10.0 kΩ@25 °C）と電極が直接流体媒質に触れるように先端をむき出しに加工し，それを水で満たしたシリコンチューブ内に挿入したものをポリモーダル受容器の拡大モデルとみなしている．これまでサーミスタ素子を抵抗成分と静電容量成分の並列等価回路で表し，インピーダンスアナライザを用いて測定していたが，令和元年度は，サーミスタ素子の静電容量と抵抗の両変化を直流電圧に変換してマイコンに取り込む変換回路の設計・製作を行った．具体的には，サーミスタの静電容量を測定する場合には交流駆動，抵抗を測定する場合には直流駆動となるようにスイッチ回路を設け，測定回路を切り替えながら，それぞれに対応した電圧信号をマイコンへ取り込むようにしている．その後，基礎特性からサーミスタの温度とシリコンゴムチューブの変位を算出する二次元曲面関数をソフトに組み込み，温度とシリコンチューブの変位量を算出して表示するソフトの作成を行った．本成果を基にして特許出願を行い，イノベーションジャパン2019で実演した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
サーミスタ素子の静電容量と抵抗をそれぞれ扱いやすい電圧信号に変換して取り出す回路の設計，製作および動作検証に時間を要したため，予定よりも遅れている．しかしながら，同時センシングの実施までは可能となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在の構造では素子の経時変化がみられるため，ポリモーダル皮膚センサの構成方法を見直し，経時変化の影響が少ない構造を検討する．また，急激な変化への応答の遅れもあるため，処理関数の検討も必要である．これらの検証結果をもとに，複数配置への展開を試みる．
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| Causes of Carryover |
旅費の執行が少なく，消耗品の購入も予定より少なかったため残金が生じた．次年度の物品購入で使用する．
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