物体識別のための圧電素子を有する多機能型接触センサの性能評価

用于物体识别的压电元件多功能接触传感器性能评估

• 批准号: 17760339
• 负责人: 木本 晃
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760339/
• 关键词: 圧電セラミックス; 静電容量; 伝播時間; 積層型構造

本研究は、ヒトの優れた皮膚感覚を模倣した触覚センサの確立を目的としている。これまでに、材質識別とともにその厚さや硬さ等の複数の情報を検出するための新しい接触センサとして、圧電素子を有する多機能型接触センサを提案した。本研究では、圧電素子を有する多機能型接触センサにより、これまでの材質識別とその厚さ検出において得た成果に加え、材質の硬さ・軟らかさの検出を行い、提案センサの性能の評価を行うことを目的としている。本年度は、昨年までに得られた成果をもとにセンサ構造の改良を図り、材質識別を含めた測定対象の硬さ・軟らかさ検出の精度向上を図った。センサ構造は、4つの圧電セラミックスを半円筒型表面に配置し、その上部に平行平板電極を設けた積層型構造である。接触表面の並行に配置した一対の圧電セラミックスで対象の超音波及び電気特性を測定することでその材質識別とその厚さを検出し,表面の湾曲部に配置した圧電セラミックス及び上部に配置した平行平板コンデンサにより静電容量を測定することで硬さ・軟らかさを検出しようとするものである。測定試料は、3種類の材質及び厚さと4種類の硬さの異なるシリコンゴムを用いた。結果より、平行平板コンデンサを上部に配置した積層型構造により硬さ・軟らかさの検出能力の向上を図ることが出来た。次に、圧電セラミックスを用いた静電容量測定とその比誘電率との関係について調べた。実験として、3種類の比誘電率の圧電セラミックス電極とアクリル樹脂を挟んだステンレス電極を1対ずつ用意し、4種類の測定試料についてそれぞれ静電容量を測定した。結果として、測定試料に対して圧電セラミックスの比誘電率が高くなると静電容量の測定精度が低下した。しかしながら,比誘電率が低い圧電セラミックス及び高い比誘電率でも測定方法を工夫することによって十分な精度を持って静電容量の測定が可能であることが分かった。

The purpose of this study is to establish the optimal skin sensation model and the optimal skin sensation model. A new type of multifunctional contact device is proposed, which can be used to identify the material, thickness and hardness of the contact device. This study is aimed at improving the performance of electronic components and materials in multifunctional contact systems. This year's achievements include the improvement of the structure, the identification of materials, and the improvement of the accuracy of the measurement objects. The structure is composed of a semi-cylindrical surface, a parallel plate electrode on the upper part and a multilayer structure. The contact surface is arranged in parallel with each other, and the ultrasonic and electrical characteristics of the image are measured. The material identification and thickness are determined. The curved part of the surface is arranged in parallel with the flat plate. The electrostatic capacitance is measured. The hard and soft parts are detected. The test sample is composed of three kinds of materials and four kinds of hard materials. As a result, the parallel plate structure is arranged in the upper part, and the multilayer structure is arranged in the upper part of the hard part and the soft part. In addition, the relationship between the capacitance measurement and the specific permittivity is adjusted. 3 kinds of specific inductivity voltage electrode 1 kinds of resin electrode 2 kinds of measurement sample 3 kinds of measurement sample 3 kinds of electrostatic capacitance measurement As a result, the specific inductivity of the measured sample was higher and the measurement accuracy of electrostatic capacity was lower. The measurement method of specific inductivity is time-consuming, accurate, and possible for the measurement of electrostatic capacitance.

项目成果

電気・超音波統合型センサを用いた硬さセンシング手法の提案

使用电/超声波集成传感器的硬度传感方法的提案

• 发表时间: 2007
• 期刊: 電気学会全国大会講演論文集
• 作者: 宮野 悟;北野 宏明;東 剛人;他;松江 陽平
• 通讯作者: 松江 陽平

Relationship between permittivity of piezoelectric ceramic and electrical impedance measurement in proposed touch sensor

所提出的触摸传感器中压电陶瓷的介电常数与电阻抗测量之间的关系

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of 2006 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM
• 作者: 宮野 悟;北野 宏明;東 剛人;他;松江 陽平;Akira Kimoto
• 通讯作者: Akira Kimoto

Material discrimination and detection of thickness and hardness by touch sensor based on piezoelectric ceramics

基于压电陶瓷的触摸传感器材料判别及厚度、硬度检测

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of the first International Conference on Sensing Technology(ICST'05)
• 作者: 宮野 悟;北野 宏明;東 剛人;他;松江 陽平;Akira Kimoto;Akira Kimoto
• 通讯作者: Akira Kimoto