2014 Fiscal Year Research-status Report
柔軟物の手触り感を計測する皮膚構造規範型MEMS触感センサ
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25820083
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
野田 堅太郎 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 特任助教 (00547482)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 触覚センサ / 液体フィルタ / 皮膚状構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
厚み300-nmの薄膜ピエゾ抵抗素子を直立状態にした変形センサ素子の周囲を粘性液体を用いたフィルタ構造で覆ったセンサ構造を皮膚状構造体中に配置し、物体と接触した時の接触力とその変化を計測するセンサ構造を実現した。
皮膚状態構造は、剛性が高い(ヤング率1MPa程度）のシリコーンゴムシートの表面に幅・ピッチ100-umオーダの指紋状の凹凸構図尾を形成した表面構造体と、剛性が低い（ヤング率200kPa程度）のシリコーンゴムで作製した内部構造体を組み合わせた構造を実現した。この皮膚状構造体の柔らかい内部構造体に前述の液体フィルタ付きのピエゾ抵抗素子を用いたセンサ構造を配置し、表面構造体に加えられた力を計測する。このセンサに対して、せん断方向の力を速度を変えて加え、せん断力の時間変化に対して応答することを確認した。また、シリコン材料上に形成した100-umオーダの幅・ピッチで高さ数-umの凹凸状のテクスチャ構造の表面をなぞることによって、凹凸構造体のピッチ/なぞり速度で決まる周波数での振動が検出される一方で、液体フィルタによって摩擦成分の影響が減少することを確認した。更に液体フィルタに使用する液体の粘性を変えることによって、せん断力の変化周波数に対する感度が変化することを確認した。
また物体のテクスチャをなぞって検知する場合、センサ表面の指紋構造体のピッチに起因する振動が合わさって検知されるため、センサ出力のみを検討すると、センサの凹凸形状に対する感度が変化して検出されることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度に目標としていた、皮膚状構造を有する力センサを実現するとともに、その特性の計測・検証を達成した。この結果を元に、平成27年度には、試作したセンサを用いた物体の表面テクスチャ計測に取り組む予定である。このように、当該目的を順調に達成しており、目標に対して研究作業が進んでいると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度には、それまでに実現したセンサ構造および表面構造の変化特性の影響の評価結果を元に、試作した皮膚状触覚センサを用いて、物体表面のテクスチャを計測する方法を確立する。このとき、なぞり動作による物体の変形が計測感度にどのような影響を与えるかの計測・評価を行い、なぞりによる変形の影響が大きい布などの柔軟物の触感計測・評価の実現を目指す。
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| Causes of Carryover |
平成26年度に募集・平成27年度の始めに行われる学会（ロボット・メカトロニクス講演会2015）に参加・発表する予定があり、その参加費用・旅費とするため、平成26年度の予算の一部を平成27年度へと引き継ぎたいと考えた。この分の金額が次年度使用額となっている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上述の通り、平成27年度に行われる、ロボット・メカトロニクス講演会2015への参加登録費・旅費として使用する予定である。
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