| 研究概要 |
浮動莢を用いる人工の指用触覚センサにおいて重要な浮動莢の変位を光学的に計測する装置の構成法について考察した.まず,浮動莢の変位を表現するパラメータとして指の円周方向角β,浮動莢軸が指軸に対して傾く方向角γと傾き角α,そして指の軸方向変位λと半径方向変位ρの5つを定義した.そしてこれらを光の投影逆変換によって一意的に定めるための発光素子,針穴,2次元受光素子の最適配置について検討した.その結果,浮動莢軸中央部分の一断面内に4つの点光源を,しかもどの3つをとっても同一直線上にない様に配置する場合,2次元受光面上の光点位置情報を利用して逆解は一意的に求まることが分かり,算出手続きを明かにした.また,この手続きを用いて投影像の逆変換値が最初に与えた浮動莢の変位を表すパラメータの値に等しくなることを確認した.
投影点移動量を大きくすることは浮動莢に関する位置や姿勢の計測精度の向上にもつながる.光源輝度の不揃い,針穴形状のゆがみ,針穴面積の拡大等は投影像の形や大きさを変えるが,このような変化はPSD自体が明点領域の中心位置を出力するので誤差につながることは少ない.一方,一様な精度で測定する観点からすると,光の投影像を利用する限り避け難い精度のばらつき(むらとも言う)が問題となる.このばらつきは光源の変位する領域に依存するため,軸方向変位と半径方向変位の2つに分けて定量的に評価した.
指内部は一般に関節を駆動するワイヤ等の案内路として使われるが,そこに占める構成要素(ITS素子)の取り付けスペースは一部に過ぎず,動力の伝達手段を排除するまでには至らない.本構成法は,光学的手段を一箇所に備えるだけで十分で針穴も1つで済むなどから空間の有効利用を図るだけでなく,指の小型化に役立つ等のメリットがある.
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