再構成可能な触覚センサシステムを用いた接触評価法の創成

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04256
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 室山 真徳 東北大学, マイクロシステム融合研究開発センター, 准教授 (80404060)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 集積化触覚センサ / センサモジュール / センサカバー

研究実績の概要

計画に記載の通り2018年度はハードウェア構成に主に取り組んだ。関連プロジェクトにより、大量の集積化触覚センサ素子を製造した。本研究課題では、この素子を用いてモジュールを作製した。2018年度は主にリジッド基板上にこれらの素子をACF(異方導電性)フィルムを用いて実装した。次に、触覚センサのセンサ信号を効率よく取り、かつ保護するためのカバー方法の研究を行った。このとき2つの観点からカバー方法を検討した。①センサ部分にあたる箇所の保護と力集中のための構造の検討、②センサモジュールシステムとしての保護の構造検討、である。それぞれ説明する。
①MEMSとLSIを集積化したチップのサイズは2.7mm×2.7mm程度であり、その中心部分に約φ1200um程度のセンシングダイアフラムとそのダイアフラム上に設置したφ600um程度の突起構造がある。突起部分の突出量は150um程度と、多くないため、接触対象物の形状や材質によってはうまくセンシングできない場合がある。この状況を解決するために、突起状にドーム構造のキャップを付けることを提案した。さらに、このキャップは取り外して交換できるようにするため、触覚ンセンサ素子と同じ構造をSiで形成し、その上に樹脂によるキャップ構造を形成した。樹脂としてPDMSを用い、その混合比、ディスペンスする量、仕方などを調整することでキャップの硬さならびに形状がどのように変化するのか確認した。
②集積化チップを多数個接続したモジュールの保護は、センサの保護以外に接触対象物の保護という観点からも重要でる。モジュールの保護を実現するため、モジュールの形状に合わせたボックスを3Dプリンタで準備し、モジュールをはめ込み、モジュールの表面を保護する樹脂（PDMS）を塗布した。その後、キュアして固め保護できることを確認した。

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

本研究開発の背景技術となる集積化触覚センサ素子が関連プロジェクトを通じ予想以上にいい方向で進捗したため、大量に質の良いセンサ素子が利用可能となった。この素子を用いて、多くの実験を行うことができるようになった。保護の方法もおおむね順調に研究が進んでおり、様々な状況を確かめることができる。次年以降多くの価値のあるデータ取得が期待できる。

今後の研究の推進方策

次年度はセンサモジュールを設置したロボット指などを準備し、押し付け圧、設置角度、動作速度などを変えたときに、対象物ごとのセンシングデータを取得する予定である。得られたデータは分析して、特徴抽出を通じ、情報化していく。

次年度使用額が生じた理由

2019年度にセンサを設置し、角度や動作速度、動作方向などを自動で調整できるシステムを作製予定であり、そのための費用に利用する予定である。これにより、各段の研究進展が期待できる。