Creation of a Touch Evaluation Method by Using Configurable Tactile Sensor Systems

使用可配置触觉传感器系统创建触摸评估方法

基本信息

批准号：
18K04256
负责人：
室山真徳
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tohoku Institute of Technology (2020-2022)Tohoku University (2018-2019)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに作製したMEMS-LSI集積化触覚センサデバイスを装着した自作のアクチュエーションシステムを用いたアクティブセンシングを行った。本年度は，様々な接触対象物に対してのデータ取得，アクチュエーションを様々に変えたときのデータ取得を行い，その結果を解析した。データ取得については，ポリエステル布，アクリル板，MDF（建材），インシュレーションボード（建材），メラミン，を用いた。それぞれの肌触りを比較すると大きく触感が異なるものとかなり近いものがあった。アクチュエーションについては，移動速度および移動距離を変えたパターンを複数用意した。データ解析については，まず，接触ごとの初期位置のばらつきをなくすためのオフセット処理を行った。次いで，センサに接触対象物がひっかかりセンサ値の変化が急に大きくなる箇所「外れ値」の除去を行った。さらに，周波数成分による解析を行うためフーリエ変換をデータに施した。フーリエ変換後の特徴比較においては，有意な差は見られなかった。その後，独自のネットワークパラメータで調整したRNN/LSTMのモデルを用いて機械学習による分類比較を行った。高い分類結果を得るには，適切な移動速度と移動距離によるデータ取得を行うこと，一見悪影響を及ぼす「外れ値」を用いること，多くの学習データを取得する必要があること，などが判明した。また，FEM（有限要素法）により，MEMS-LSI集積化触覚センサデバイスをモデル化し，接触対象物に対してどのような接触を行うことでテクスチャの特徴をセンシングデータに反映させられるかをシミュレーションした。その結果，アクティブセンシング時にはなるべく低い角度での力印加を行うこと，力印加と角度制御は高精度に行うこと，などが重要であることが判明した。

使用配备了我们迄今为止创建的 MEMS-LSI 集成触觉传感器设备的自制驱动系统进行主动传感。今年，我们获取了各种接触物体以及以各种方式改变驱动时的数据，并对结果进行了分析。对于数据采集，我们使用了聚酯布、亚克力板、MDF（建筑材料）、绝缘板（建筑材料）和三聚氰胺。比较每种产品的质地时，有些产品的质地明显不同，有些则非常相似。对于驱动，我们准备了具有不同移动速度和距离的多种模式。在数据分析方面，我们首先进行偏移处理，以消除每次接触的初始位置的变化。接下来，我们删除了由于物体卡在传感器中而导致传感器值突然变化的“异常值”。另外，对数据进行傅立叶变换以进行频率分量分析。傅里叶变换后的特征比较没有发现显着差异。然后，我们使用机器学习进行分类比较，该模型使用经过独特网络参数调整的 RNN/LSTM 模型。研究发现，为了获得较高的分类结果，需要以适当的速度和距离获取数据，使用可能产生看似负面影响的“异常值”，并获取大量的训练数据。此外，我们使用FEM（有限元法）对MEMS-LSI集成触觉传感器器件进行建模，并模拟如何与物体接触以反映传感数据中的纹理特征。结果表明，在主动传感过程中，以尽可能小的角度施加力并高精度地执行力施加和角度控制非常重要。