2020 Fiscal Year Research-status Report
ソフトロボットのためのフレキシブルなイオンゲルセンサの開発と実装
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20K14696
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大橋 ひろ乃 大阪大学, 基礎工学研究科, 特任研究員(常勤) (60853562)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | イオンゲル / 触覚センサ / 位置特定 / ひげセンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，「フレキシブルなイオンゲルセンサの開発」である．イオンゲルは電気伝導性を持っており，接触刺激を受けると，歪み方により抵抗値に変化が生じる．そのため，接触刺激を電圧の変化に変換することが可能である．従来の接触センサはイオンゲル製を含めシート状であるため，複雑な形をしたアクチュエータに沿うようなデザインが困難である．そこで本研究では，シリコン内にイオンゲルを配置することでクッション性を高め，シリコンを採用することで，外側が加工しやすく自由度の高いセンサの開発を試みた．
今年度は，主に接触位置の推定方法の確立に従事した．そこで，イラダー回路の原理を取りれることにより，接触刺激の位置推定を試みた．しかし，ラダー回路を作製するにあたり流路の途中に計測用のワイヤを挿入することは困難であった．イオンゲルの抵抗値変化は，圧力の大きさとその流路の位置（刺激源との距離）にも依存する．そこでイオンゲル流路を工夫することで，位置特定を行えないかと考えた．検討の結果，イオンゲル流路を2本クロスするよう配置し，それらの抵抗値の比を取ることで，接触位置とセンサ値が1：1でになることを見出した．つまり，流路のデザインを工夫することで，イオンゲルセンサでの接触位置推定ができることが示唆された．この内容は，来年度の国内学会で発表予定である．また，イオンゲル流路を持ったシリコンに3Dプリンタで作製したPLAのヒゲを挿したセンサを作製した．実験の結果，ひげのたわみ具合により抵抗値が変化することを確認した（Robomech2020で発表済）．この性能を評価すべく，今年度はネズミの形を模したネズミ型ロボットの作製を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は，「フレキシブルなイオンゲルセンサの開発」である．この研究目的を達成するため，①配置と軟度の組合せによる接触センサの特性変化の解析，②接触位置の推定方法の確立，③ヒゲロボットの作製とセンサの評価の3つを軸に研究を進める予定であった．②の位置推定は，流路を工夫することで実現可能であることが分かった．③においては，ひげセンサの開発は進んでおり今後はその機能について実装実験を行い，その性能評価を行う予定である．以上より，当初計画していた研究項目3つのうち2つについて研究が進展していることから，現在までの進捗状況をおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
流路を工夫することで少ない流路でも，イオンゲルセンサによる位置推定が可能であることが示唆された．今後さらに流路を改良し，分解能の解析を行い，ロボットアームへの実装を行っていく．また，イオンゲルとシリコンゴムからなるひげセンサを搭載したネズミ型ロボットを作製し，その性能を評価する予定である．ネズミはヒゲによって障害物との距離や構造を検知していると言われている．このため，作製したロボットに迷路のような狭隘空間を走行させ，的確に壁との接触を判断しつつ，障害物に引っかからずに狭隘空間を脱出させる．様々な狭隘空間に対して同様の実験を行い，壁との接触回数や移動軌跡，脱出までの時間等の項目で定量的に評価する．さらに，配置による接触センサの特性変化の解析を行うため，シリコンゴム内にさまざまな流路を作製する手法についても検討していく．
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