2020 Fiscal Year Annual Research Report
Multi-modal perception on artificial skin using Hetero-core fiber sensor technique
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18K11363
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| Research Institution | Soka University |
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Principal Investigator |
渡辺 一弘 創価大学, 理工学部, 教授 (40240478)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光ファイバセンサ / 人工皮膚 / 知覚機能 / マルチモーダル / ヘテロコア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ヘテロコア光ファイバセンサーを知的構造体に実装するために最適なセンサー形態を実験的に明らかにし、多様な刺激に対し感受性をもつ高機能な人工皮膚の実現を目指している。具体的には、ロボットの外部を覆う人工皮膚を対象として接触力、振動、慣性力、液体付着、湿度に感受性をもたせるマルチモーダル感覚センサデバイスの構築と人工皮膚への実装法を開発することである。 本開発で取り組む課題は、a.歪み・触覚、b.振動（加速度）、c.液体付着、d.湿度などの外部刺激に対して、センサー独立動作の性能と、構造体に実装した場合の性能を評価することである。これまでセンサーの独立動作として、a.歪み・触覚については、数μεの歪みを検知、また数μmの凹凸の触覚に応答することセンサー構造を確立できた。b.振動（加速度）においては、カンチレバー型の超小型（1cm立方）加速度センサーにより10-1000 Hzの周波数帯域で1.0×10-2 dB/G以上の感度で加速度を検出できることを確認した。c. 液体付着検知（Au 60 nm / Ta2O5 20 nm の２層構造）,d.相対湿度20-90%の検出構造（TiO2-ポリリジンを交互積層）も確立できた。さらに、構造体への埋め込みによるセンサの検出性能を評価するために、２種の構造体（ハニカム構造パネル、シリコーンラバー）を用いて段階的に検討しつつある。最終的には人工皮膚なのでシリコーンが適しているが製作上一度固化していまうとセンサーへの拘束度合いが分からないので、まずは構造が確定しているパネルで試験を行なった。パネル内部への実装の結果開発した４種のセンサーは全ての性能を発揮した。これらの成果にもとづき、全てのセンサを同一の人工皮膚（平板）の実装する可能性が担保できたのでマルチモーダル感覚センサデバイスの実現に大きく進展した。
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