| 研究概要 |
研究計画2年度は,初年度から設計製作して来ている人工皮膚から得られる信号を解析して,われわれが,静摩擦覚機構の解明に重要な役割を果たすと考えている初期局所滑りとの関係を明らかにし,またこの信号をロボットハンドによる物体の把持制御に利用して静摩擦覚情報としての有効性を検証することを目的とした.
ヒト指の構造的特徴を模倣して,柔軟なシリコーンゴム材の表面に指紋状の凹凸を配置し巨視的に曲率を持たせた人工皮膚形状を考案し,FEMを用いて望ましい指紋形状の再設計および初期局所滑りの動的挙動解析を行った.また,ヒトのFAI型触覚受容器と同様に,1つの指紋状凸部内に,対向状に1対の人工マイスナー小体(PVDFフィルムあるいは歪ゲージ)を配置し,それぞれの観点で研究を進めた.
まず,PVDF回路信号の周波数特性を詳細に調べた結果,折れ点周波数を境に,応力の1次時間微分(stress-rate)特性と3次微分(stress-jerk)特性を合せもつことがわかった.つぎに,1対のPVDF回路出力の差分信号についてFEM結果との照合を図ったところ,stress-rate信号から指紋の滑りの前兆を,stress-jerk信号から滑りそのものをそれぞれ検出できることが確認された.同様の結果が,歪ゲージを用いた場合においても得られた.さらに,人工皮膚上で物体の転がりを生じさせた場合のPVDF回路信号を調べた結果,滑りと転がりの現象が識別可能であることがわかった.最後に,人工皮膚を表面に装着したフインガを用いて,種々の重量や表面粗さをもつ物体を把持する実験を行った.その結果本フインガによって,重量や静摩擦係数に拘らず,物体を安定に把持することができることがわかった.
以上の成果から,本研究では,人工指紋の動的挙動および人工マイスナー小体からの情報処理を伴う初期局所滑りが静摩擦覚機構の中心的な役割を果たしていると考え,また,この情報処理機構の有効性をも検証することができたとまとめことができる.
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