ゴムのポアソン効果を用いた柔軟マイクロ力覚センサの開発研究

利用橡胶泊松效应的柔性微力传感器的研发

• 批准号: 04650207
• 负责人: 長南 征二
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650207/
• 关键词: 柔軟構造; ゴム; ひずみゲージ; 力覚センサ

現存の圧力センサは受感部が点接触であるものが多く,面接触のものは圧力測定フィルムや加圧導電性ゴムなどがわずかに開発されているに過ぎない。圧力センサは一般にセンサ母材であるダイヤフラムにひずみゲージを貼りつけダイヤフラムの曲げひずみを測定,力に換算している。また,これらのセンサはダイヤフラムとして金属を使用しているが,ロボットハンドに導入し利用する為にはセンサの表面が人間の指のように柔軟性を持つことが好ましく,さらに面接触であることも好ましい。その他微小荷重が測定可能である事,小型である事も重要な問題である。以上の点に鑑み,本研究では柔軟性を考慮しセンサ母材としてゴム材を用い,ゴム表面に荷重を加えると,ゴムのへこみおよびポアソン効果により荷重方向と垂直方向にひずみの生ずること,そのひずみは付加荷重の大きさに比例することに着目し,ゴム材に埋め込んだひずみゲージで荷重を感知・測定する新しいタイプの柔構造マイクロ力覚センサを開発するものである。具体的に,二層のゴム材の接着面にひずみゲージを埋め込んだセンサモデルにつきFEM解析を行い,ゴム材の表面に加わる荷重に対しゲージのひずみ量が最大となるゴム材の最適硬度,厚さを決定し試作した。試作した種々のセンサに対して実験を行い,その特性を測定した。結果より,小さな荷重を感知できるためには,ベースとなるゴム材は柔らかく厚くする必要がある。また,本研究で試作したセンサは市販されているセンサと実験により比較を行い,かなり満足な結果が得られ,新しい柔軟構造のマイクロ力覚センサとしてこれからの応用が期待できることが確認された。

The existing pressure sensor part has a point contact and a surface contact and a pressure measurement. The pressure of the base material is measured by the pressure conversion method. For example, the surface of a metal sheet can be used to maintain the flexibility of the surface. The measurement of other small loads is possible, and the small ones are important. In view of the above points, this study considers the flexibility of the base material and the application of the base material. When the load is applied on the surface of the base material, the load direction and the vertical direction of the base material are increased. A new type of flexible structure for load sensing and measurement is proposed. Specifically, the contact surface of the two-layer composite material has a maximum internal pressure and a maximum internal pressure, and the thickness of the composite material is determined by FEM analysis. Try to find out more. As a result, the load is small and the material is soft and thick. This study was conducted to confirm the results of the study.

项目成果

長南 征二、江 鐘偉 高島 和: "衝撃を受ける回転磁気ディスクの応答ならびにその耐振性評価について" 日本機械学会論文集(C編). 58. 1105-1111 (1992)

Seiji Chonan、Zhongwei Jiang 和 Kazu Takashima：“旋转磁盘受到冲击时的响应及其抗振性的评估”，日本机械工程师学会汇刊 (ed. C) 58. 1105-1111 (1992)。

S.Chonan.Z.W.Jiang and Y.Yuki: "Vibration and Deflection of a silicon-Water slicer Cutting the Crystal Ingot" Proc.of lst International Conference on Motion and Vibration Control. 443-448 (1992)

S.Chonan.Z.W.Jiang 和 Y.Yuki：“硅水切片机切割晶锭的振动和偏转”第一届运动与振动控制国际会议论文集。

S.Chonan,Z.W.Jiang and Y.J.Shyu: "Stability Analysis of a 2"Floppy Disk Drive System and the Optimum Designot Disk Stabilizer" Trans.ASME,Journal of Vibration and Acoustics. 114. 283-286 (1992)

S.Chonan，Z.W.Jiang 和 Y.J.Shyu：“2”软盘驱动系统的稳定性分析和最佳 Designot 磁盘稳定器” Trans.ASME，振动与声学杂志。114. 283-286 (1992)

S.Chonan.Z.W.Jiang and H.Sato: "End-Point Control of a Miniature Flexible Arm Driven by Piezoelectric Bimorph Cells" Proc.of lst Japan-CIS Joint Seminar on Electromagne to mechanics in Structures. 38-41 (1992)

S.Chonan.Z.W.Jiang 和 H.Sato：“压电双压电晶片驱动的微型柔性臂的端点控制”第一届日本-独联体结构力学电磁联合研讨会论文集。

江 鐘偉・長南 征二: "圧電素子で駆動される小型フレキシブルマニピュレータの光端力制御" 日本機械学会論文集(C編). 58. 1120-1127 (1992)

zhongwei Jiang 和 Seiji Chonan：“由压电元件驱动的小型柔性机械手的光学末端力控制”，日本机械工程师学会汇刊（ed.C）58。1120-1127（1992）。