2015 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, その他 (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 / 皮膚構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
厚み300-nmの薄膜ピエゾ抵抗型片持ち梁構造をを直立状態に固定し、粘性液体漕中に配置した触覚センサによるテクスチャ計測方法の確立に関して研究を行った。粘性液体漕を、柔軟なシリコーンゴム中に埋め込み、その表面に指紋状の凹凸構造を有する高剛性シリコーンゴムシートを張り付けることによって、皮膚の表皮・真皮構造を規範とした触覚センサを実現した。この皮膚状触覚センサ構造による、物体表面テクスチャの計測特性を評価するに当たり、センサ表面の指紋構造の形状がセンサ感度に与える影響を検証した。指紋型構造の幅およびピッチを変更した場合のテクスチャに対する感度を比較・検証したところ、一つの指紋状凸構造のアスペクト比が2程度となる際にテクスチャとの接触によって生じたせん断変形が片持ち梁部に最も大きく伝わり、感度が増大することを確認した。
試作したセンサを用いて表面にランダムなテクスチャを有する合成木板をなぞり、テクスチャの計測感度を評価した結果、触診段差計を利用して計測した木板の表面プロファイル分布と同様の周波数成分の低周波数の振動成分が出力されることが観測された。一方で、皮膚状触覚センサを利用した場合には、指紋状構造を形成したピッチと等しい周波数成分の振動も観測されることが分かった。これは指紋状構造を特定の周期で配置したことによって起きた現象である。そこで、指紋状構造の配置ピッチをランダムにすることによって指紋状構造の凹凸ピッチに左右されずに対象物のテクスチャを計測することが可能になると考えられ、現在研究を進めている。
更に物体との接触状態を計測する中で、物体と接触した時にセンサ表面に局所的に生じるすべりによって弾性体底部にまでせん断応力分布が生じることを確認した。このせん断応力分布をピエゾ抵抗素子アレイを用いて計測することで接触面の摩擦係数を推定するという発展的な課題にも取り組んだ。
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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
平成27年度の目標としていた、皮膚状センサを利用した物体表面のテクスチャ計測ならびにシオン型構造の設計がテクスチャ計測に与える影響の検証を達成しており、当該目的を順調に達成していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに試作した皮膚状触覚センサを用いたテクスチャ計測研究において、指紋状構造の周期がテクスチャの計測結果に大きく影響を与えることを確認している。指紋状構造の配置周期の影響を削減する方法として構造の配置間隔をランダムに方法が考えられる。指紋状構造の配置周期の影響を削減し、テクスチャ計測精度を向上するため、ランダム配置した指紋状構造を配置した場合の触覚センサのセンサ特性に関して検証を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
平成27年度までに行ってきた研究成果を論文として投稿する予定があり、その折に必要となる投稿料金、英文添削費用とするため平成27年度予算の一部を平成28年度に引き継ぐ予定である。その分の予算が次年度使用額となっている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度に投稿予定の論文の投稿料並びに英文添削費用として使用する予定である。
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