音叉型水晶触覚センサの容量変化による物体のヤング率と粘性率の同時推定法の確立

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560501
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 伊藤 秀明 信州大学, 工学部, 教授 (60143989)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 音叉型水晶振動子 / 触覚センサ / 動的容量 / 粘弾性

研究概要

音叉型水晶触覚センサを解析で扱えるようにモデル化した。特に、接触物体をフォークト体の粘弾性モデルで記述したことが新しい。１本の腕の振動の歪みエネルギーと基底部が粘弾性物体から受ける反力による力学的エネルギーの総和が音叉型水晶振動子の共振時の等価回路の動的容量Cの半分に蓄えられる電磁エネルギーに等しくなるエネルギー保存則から動的容量の理論式を導出した。ここで求めた理論値はネオプレンゴムやプラスチック等の接触実験から求めた接触前後の容量変化の実験値とほぼ一致して、音叉型水晶触覚センサの動的容量は接触物体の粘弾性で変化することを証明できた。ここで得られた結果はJJAPの論文誌に掲載予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of change in motional capacitance of quartz crystal tuning-fork tactile sensor induced by viscoelastic materials in contact with its Base
  • 著者名/発表者名: Hideaki Itoh, Naoki Hatakeyama
  • 雑誌名: Japanese J. Appl. Phys 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] Analysis of Change in Motional Capacitance of Quartz Crystal Tuning Fork Tactile Sensor Induced by Viscoelastic Materials in Contact with Its Base (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Itoh, Naoki Hatakeyama
  • 学会等名: 2013 Joint UFFC, EFTF and PFM Symposium
  • 年月日: 20130721-25
• [学会発表] Analysis of Quality Factor of Quartz Crystal Tuning Fork Using L-Shaped Bar Model with Torsion Spring (2013)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Sugiura, Hideaki Itoh
  • 学会等名: 2013 Joint UFFC, EFTF and PFM Symposium
  • 年月日: 20130721-25
• [学会発表] Analysis of Motional Capacitance of Quartz Crystal Tuning Fork Tactile Sensor Using Both L-shaped Bar Model and Electromechanical Coupling Coefficient (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ishikawa, Hideaki Itoh
  • 学会等名: Proc. of the 2012 IEEE Ultrasonics Symposium
  • 年月日: 20121007-10
• [学会発表] Analysis of the Motional Capacitance of the Electric Equivalent Circuit of Quartz Crystal Tuning Fork Using L-Shaped Bar Model with Torsion Spring and in Consideration of Electric Field Distribution (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ishikawa, Hideaki Itoh
  • 年月日: 20120424-26
• [学会発表] Elucidation of Change in Motional Capacitance of Quartz Crystal Tuning Fork Tactile Sensor Induced by Viscoelastic Materials in Contact with Its Base (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Itoh, Naoki Hatakeyama, Susumu Itoh
  • 学会等名: Proc. of Symposium on Ultrasonic Electronics
  • 年月日: 2011-11-10