| 研究課題/領域番号 |
18K04072
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 熊本高等専門学校 |
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研究代表者 |
湯治 準一郎 熊本高等専門学校, 生産システム工学系APグループ, 教授 (80332104)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 触覚センサ / サーミスタ / 温度 / 変位 / 静電容量 / ポリモーダル受容器 / 人工皮膚感覚 / 皮膚センサ / 人工指 |
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| 研究実績の概要 |
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．
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，B 定数3435K）と電極が直接液体媒質に触れるように先端をむき出しに加工し，液体媒質として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（皮膚センサ）とみなしている．サーミスタ素子を静電容量Cと抵抗Rの並列等価回路で表し，それらを取得することで皮膚センサの変位量とその場所の温度を推定する．令和３年度は，人工指内部への組込みを想定し，市販のC/VコンバータからPICマイコンの充電時間計測ユニット（Charge Time Measurement Unit）機能を用いた静電容量および並列抵抗を同時に取得する手法を検討した．測定対象の静電容量や抵抗の大きさに応じて外付けの基準抵抗および基準コンデンサを適切に選定することで，複数サーミスタ素子の静電容量および抵抗を同時に取得できることを実験によって確認した．令和５年度は，サーミスタの静電容量Cを測定する際に，電圧をCTMU機能（AD変換）で測定すると並列抵抗の影響で一次遅れ応答となることから，算出した電圧値と実際に波形観測によって測定した充電後の電圧値に差が生じていたため，補正を行うことで対応した．また，複数の超薄型NTC型サーミスタ素子を配置するためのレイアウトの製作と試作を行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
皮膚センサの多数化，静電容量や抵抗の同時測定の安定化に伴う課題があり，測定系や信号処理部を単純化するための検討やサーミスタ素子の複数配置に時間を要しているため．また，他の共同研究（科研費萌芽分担，受託研究）の実施にも時間を要しているため，予定よりも遅れている．
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| 今後の研究の推進方策 |
マイコンを用いた測定系はほぼ使用できる状況であるため，今年度はポリモーダル素子としての複数配置による応答取得実験を行い，有効性を確認する．また，これまで実現できていない定期的なキャリブレーション機能を付加するなど，実際に使用することを想定した処理方法の検討も行い，これらの検証結果をもとに，複数配置と人工皮膚への組込みを試みる．
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