ロボット装着用光一力変換式2×2ミリ3軸型触覚センサに関する研究

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センサ面に垂直な力分布だけでなく、すべり方向の力をも同時に検出できる触覚センサの実現が待望されている。本研究ではこのような触覚センサを実現するために、従来の1軸形の光導波路式触覚センサを3軸形へ発展させることを目的としている。本触覚センサは、表面がゴムでできているため、衝撃に強くしかも対象物体とのなじみ性も良好である。本年度は主に本触覚センサの原理を理論解析と実験の両面から確認することを行った。まず一連の有限要素法による接触変形解析を実施し、センサのゴムシートの材質と諸元を決定した。これによると、センサの感度は円柱触子の長さとゴムシートの円錐触子の材質で決定され、円柱触子が長いほどまた円錐触子がやわらかいものほど感度が高いことがわかった。また、ゴムシートは薄いほど干渉が少なく感度も良好であるが、1mmより過度に薄くする必要がないことなどもわかった。以上の設計上の知見に基づきゴムシートを製作し、センサ本体、光源装置、CCDカメラ、フレームメモリおよびコンピュータから成るセンサシステムを構成した。実験を実施した結果、上述の有限要素法の計算結果はほぼ一致した。このことから、今後本研究を推進する上で有限要素法によるシミュレーションが有力な数値実験手段となりうることがわかった。上述の研究成果をロボット学会と日本機械学会のロボットセンサシンポジュームで発表した結果、数多くの研究者から関心を集め好評を得ることができた。