介護福祉用人間共生ロボットのためのヘテロ集積化３軸触覚センサとその実装技術の開発

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昨年度行った集積化触覚センサの試作と評価，ロボットアームによる動作実証に引き続き，本年度は，集積化触覚センサの改良と評価，ロボットアームを用いたアクティブセンシングによる材質識別，伸縮可能なバス配線の試作と評価を行った。昨年度開発したセンサプラットフォームLSIとMEMS（微小電気機械システム）静電容量型センサの集積化技術を応用し，本年度は第2世代センサプラットフォームLSIで集積化触覚センサの改良と評価を行った。容量電極からの配線の引き回しを検討し，寄生容量を抑えることができた。3軸の各方向からの力に対するセンサの特性だけでなく，垂直力とせん断力が組み合わさった力の評価や温度特性の評価といった実用に向けて重要となる実験も行った。開発した集積化触覚センサをロボットフィンガーに取り付け，対象物を押し込んで把持したときのセンサの出力値を取得（アクティブセンシング）することで，硬さや温度といった他のセンサでは難しい材質の識別が可能であることを実証できた。プラスチックのように硬いものを把持した場合には，センサが対象物に接触すると力の測定値が急激に増大するが，ゴムのような軟らかいものを把持した際には，力がセンシング部以外にも分散するため，対象物を押し込むとセンサで測定される力が飽和することを確認できた。このときの最大把持力は，対象物のYoung率と相関があることがわかった。また，把持対象物の温度に応じてセンサプラットフォームLSIに内蔵されている温度センサの出力値が変化し，温度が異なる対象物の識別に有用であることを確認した。また，金属層つきの伸縮基材を用いて簡素な工程で伸縮可能なバス配線を試作した。作製した配線を引き伸ばし，配線部の金属層が破断するまでの抵抗値の増加は実用上十分小さいことを確認した。繰り返しの伸縮を行った際も抵抗値の変化は十分小さいことがわかった。