| 研究概要 |
自動化が進んだ産業分野においても, 手触りの良し悪しや鋼板の面歪検査作業など, 未だヒトの手(触覚)が頼りの作業は数多い. 本研究では, ヒトの指に装着し触覚情報を計測できるセンサの開発を目的とする. 指に装着することで, 使用者は現行のままの動作でセンシング可能, センサ駆動用装置を必要とせず導入が容易, リアルタイムセンシングにより直感的に計測箇所や計測値を理解できる, 現行と同じ動作であるため目的の触覚情報と深く関係する情報を検出できる可能性が高い, 将来的にロボットアームと組み合わせれば自動化にも発展, といった利点がある. 特に, ヒトの触覚機能に基づき, 面歪情報および振動情報の検出に特化したセンサを開発する. また, 信号処理や電気的処理でなく, 機械的な要素をセンサに付与することを検討する. このようなセンサは複雑なシステムを必要とせず, シンプルでロバストな検出能力を発揮できる可能性を有する.
本年度はセンサの基盤として, センサ構造や検出原理, センサ表面について検討を行った. まず, ヒトの指と接触するセンサ母材の形状に注目し, センサを指に装着して湾曲した表面をなぞる際, 対象面との接触が安定するようなセンサ構造について検討した. その結果, 走査方向のセンサ両端部分を強く押さえられるセンサ母材形状にすると, ヒトが無意識的に対象表面からセンサが離れないようなぞり動作を行う傾向にあることがわかった. また, 感度向上のために, センサと対象面の間に弾性介在物を挿入することを検討した. 適切な弾性介在物を挿入すると, 対象面の微小凹凸などに起因する応力集中がセンサ内部に起こり, 歪分布の範囲も広がる. したがって, 弾性介在物を用いて, 応力集中の起こる適切な位置にセンサ素子を配置することで, 目的の微小凹凸に対して高感度のセンサを得ることができる. 有限要素法および歪ゲージを用いたセンサによる実験を通じこの効果を確認した.
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