2013 Fiscal Year Annual Research Report
粘弾性チューブ内での超音波伝播を利用する安全確認型広範囲接触センサの開発
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24760217
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
鄭 聖熹 大阪電気通信大学, 工学部, 准教授 (50422176)
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| Keywords | 安全接触センサ / 超音波接触センサ |
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| Research Abstract |
前年度では、チューブ直線形状における粘弾性チューブ内超音波信号の伝搬速度特性及び音圧減衰特性を明らかにした。また、曲率を有する粘弾性チューブ内での超音波伝搬実験を通し，伝搬経路の曲率が音圧伝搬損失に影響を及ぼすことを確認した。
本年度では、任意曲率を有する粘弾性チューブを用いた超音波安全確認型接触センサシステムの構築を目的とする。そのためには，送信器から発生する超音波信号を受信器から検出し，受信信号レベルに適した閾値で安全確認信号（モニタリング信号）を生成しなければならない。つまり、使用するチューブ形状や長さによって変動する超音波受信信号レベルに適した閾値を設定しなければならない。そのためには、超音波が曲線形状のチューブ内を伝搬する場合において、直線形状時に対する伝搬音圧損失率及び伝搬時間遅延率を明らかにする必要がある。実験的検討結果、音圧損失率及び伝播時間遅延率は、チューブの巻き長さに比例して上昇し、また、その傾き（音圧損失率係数）はチューブ曲率に対して指数関数的に増加することが確認できた。すなわち、チューブが急激に曲がれば、超音波の音圧損失及び伝播時間遅延が大きくなるということである。さらに、両係数間には、非常に強い相関関係があり、伝播遅延率係数が分かれば音圧損失率係数も推定できることが分かった。以上の実験データをもとに各パラメータの推定式を導出し、任意曲率を有するチューブ内を伝播する超音波に対して適切な閾値を適用することで、安全確認信号が正常に検出できることを確認した。また、センサの異常を高信頼で検出するために、連続する安全確認信号間の時間を計測する「パルスーパルス型自己診断アルゴリズム」を開発し、接触時センサシステムが正常に安全信号を停止することを確認した。
以上の成果を用いれば、低価格で広い領域がカバーできる高信頼接触センサシステムの構築が期待できる。
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