| 研究課題/領域番号 |
15K13714
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
田實 佳郎 関西大学, システム理工学部, 教授 (00282236)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 圧電性 / センシング / ファブリック / ポリ乳酸 / 繊維 |
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| 研究実績の概要 |
圧電高分子繊維を生地（圧電ファブリック）にすることで，新たなセンシング技術の確立に努めた．試作した圧電ファブリックは，圧電体にポリ乳酸(PLLA) 繊維電極に炭素繊維を使用した．研究期間内で，様々な織物構造を対象に検討する予定であるが，平成27度は三原織物とよばれる「平織」「綾織」「朱子織（サテン）」の3タイプの織物を中心にセンシングの可能性について基礎的検討を行った．このような系の計測システムは殆どなく，はじめにPLLA 繊維を用いた圧電ファブリックを変形させたときの応答信号を，増幅回路を通してオシロスコープ等で計測するシステムを構築した．この開発したシステムを用いることで，以下の重要な結果を得た．
①平織は「曲げ」②綾織は「ねじり」と「ずり」③サテン織は「引っ張り」を感知する．
更に，この実験結果についてシミュレーションによりその機構を検討した．得られた見解の代表例を以下にあげる．平織はよこ糸とたて糸が交互に交差しており，PLLA 繊維が最も固定されている構造であるため，平織は単純な曲げ変位にはもっとも追随しやすい構造になっていることが分かった．
これらの結果を基に，ファブリックを人型ロボットの腕に装着し，腕の曲げ，伸ばしなどの具体的な人間の擬似運動を検出できるかを追求した．その結果，応答信号の正負で，腕の曲げ，伸ばしに対応するファブリックの変形の向きが分かるという重要な結果を得た．具体的な項目を以下にまとめる．①曲げ変位の時にプラスの出力信号，伸ばし変位からはマイナスの出力信号を検出する，②右ねじり変位の時にはプラスの出力信号，左ねじり変位からはマイナスの出力信号を検出する．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成27年度目標であった圧電高分子繊維を生地（圧電ファブリック）にし，センサデバイスの可能性を見出す目標は達成できた．その根拠を如何に示す
１）人型ロボットに装着し，人間の擬似運動（今回は腕の運動）をセンシングできることを実験的に証明した．
２）腕の運動の曲げ，伸ばし，あるいは手首の右捩じり，左捩じりを応答信号の正負のみで認識できることを見出した．
以上のことから最終年度における実際の人間の運動をキャプチャすることを挑戦する技術の土台を確立したと判断し，上記の評価とした．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度の成果を基に圧電ファブリックのセンシングの有効性を追求する．そのための実証デモンストレーションロボットシステムをまず構築する．具体的には圧電ファブリックを用いた人が実際に着用するsmart wearを試作する．現在の計画では，革ジャンパーの右ひじにはねじり変位を検出するサテンタイプの圧電ファブリックを，左ひじには曲げ変位を検出する平織タイプの圧電ファブリックを配す．そして，得られる応答信号を人型ロボットの受信機に無線信号として送り，実際の人の動きと人型ロボットの動きをシンクロさせることを試みる．まずは，実際の右手のねじり運動および左手の曲げ/伸ばし運動をロボットに同期させることから始め，運動のキャプチャの可能性を追求する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究が進み，当初予定よりロボット装着時のデータ収得に必要な回路構成が簡単になった．しかしながら再現性に関しては当初予定より遅れておりその回路構成分が未使用となっている．
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| 次年度使用額の使用計画 |
最終年度において，再現性実験回路も組み込む予定であり，その後開発する最適化回路作成に使用する．具現化した圧電織物を用い，衣服型センサ(プロトタイプ)を試作し，システム化を行う．特に人間の腕の動きを模すため，X軸廻りの回転角やX面内の回転角を重視した装置とする．
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