Development of artificial skin structure with tactile enhancement mechanism

开发具有触觉增强机制的人造皮肤结构

基本信息

批准号：
22K14227
负责人：
安藤潤人
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

新たな触覚増強機能を持つ構造体の作製に成功した．以前から提案されている剣山型の構造体では凸形状の面ひずみに関しては強く反応し，ヒトやセンサ素子に関して触覚情報を増強させる効果があった．しかしながら，凹み形状の面ひずみに関しては反応が弱く，検出が困難であった．柔軟構造体が表面形状に沿うことで変形し，その変形が皮膚やセンサ素子に伝搬している．この伝搬された変形が柔軟構造体の介在なしで触れたときの変形より大きくなることで触覚増強が生じている．触覚増強効果が弱いということは表面形状に沿っていないことが考えられる．そこで凹み形状でも沿うような柔軟構造体を開発した．新たな構造体はコイル構造を横に並べた構造である．この構造は凹みでも沿うことができ変形を伝搬させることができる．従来の提案されている触覚増強の機能を持った柔軟構造体と比べて凹みの感度が強い．しかし，凸に対する感度が弱くなってしまった．この要因は現状では未解明であり，今後の課題である．今回の成果によって凸面、凹み面のそれぞれに対する触覚増強の現象を確認することができるようになった．その典型的な形状である凹凸形状に対する触覚増強の現象を観測し、分析することで触覚増強メカニズムの理論構築に役立つ．さらに凹凸の両方に対応した触覚増強機能を持った柔軟構造体の設計に役立つ．今後は触覚増強に寄与する設計パラメータの分析及び、新たな触覚増強機能を持った柔軟構造体の開発を目指す．

我们成功地创建了具有新的触觉增强功能的结构。先前提出的肯桑形结构的结构与凸表面失真反应强烈，并具有增强人类和传感器元素的触觉信息的作用。但是，对于凹形的表面应变而言，反应很难检测到。柔性结构在遵循表面形状时变形，并且变形通过皮肤和传感器元素传播。在没有柔性结构干预的情况下接触时，这种传播变形的变形比变形大，从而导致触觉增强。弱触觉增强效果被认为是由于它不遵循表面形状的事实。因此，我们开发了一种柔性结构，即使是凹入形状也是如此。新结构是线圈结构并排布置的结构。该结构可以同时进行凹痕，并且可以传播变形。与先前提出的具有触觉增强功能的柔性结构相比，凹痕的灵敏度更强。但是，对凸的敏感性变得较弱。该因素目前尚不清楚，这是未来的问题。现在已经有可能确认凸面和凹面表面的触觉增强现象。观察和分析对不均匀形状的触觉增强现象（典型形状）可用于构建触觉增强机制的理论。此外，它对于设计具有触觉增强功能的柔性结构非常有用，这与两者相对应。将来，我们旨在分析有助于增强触觉感觉的设计参数，并通过新的增强功能开发灵活的结构。