トップページ > 開放特許 > 指先等による力の方向と大きさ、及びすべり方向を検出できるセンサ

開放特許

指先等による力の方向と大きさ、及びすべり方向を検出できるセンサ

資料

指先等による力の方向と大きさ、及びすべり方向を検出できるセンサ

組織名 国立大学法人 電気通信大学 情報理工学研究科 下条 誠 教授
技術分野 ものづくり、IT
概要 指先による力の方向と大きさ、素早くなぞる動作(すべり)を高感度・高速に検出できるセンサを開発しました。1.荷重の「強度」「方向」「滑り方向」を検出可能、2.構造が簡単なために薄型・軽量・安価、3.応答速度が高速(1ms程度)、4.指の水分や汚れの影響を受けにくく誤動作が起きにくい、ことが特徴です。PC、スマートフォン等に利用されているタッチパッド、ポインティングデバイスや、ロボット用触覚センサなどに適用可能です。本技術の活用に意欲的な企業を歓迎します。
お問い合わせ

この技術・ノウハウに関するお問い合わせ

詳細

【簡略図】

すべり_簡略図3.jpg【背景】
下条研究室はロボットハンドに関する様々なセンシング技術を研究しており、独自の触覚センサ/すべり覚センサを開発しました。
スマートフォンなどの入力デバイスへ応用した場合、操作者のメリットとして、「指先のみで従来よりも簡単に操作を行える」、「動作が少ないので疲れにくい」ことが挙げられます。また、センサの反応には一定の荷重を必要とするため、誤動作が生じにくいことが特徴です。
ロボットハンドへの応用では、すべりやすい物体でも最小把持力で正確に把持することが可能です。
※関連特許を複数出願済みです。

【技術内容】
本技術は、電極と感圧導電ゴムによって構成される抵抗ネットワークからなり、加圧されたときの4点の電圧変化情報を基に、マイコンで演算処理を行い、位置情報(荷重分布中心の位置の変化)と、荷重出力(電気抵抗値の変化)を出力することで、力の「方向」「大きさ」「すべり方向」の情報を導出するセンサです。

技術内容1.jpg動作は以下の手順で行われます。
1)すべり覚センサに荷重を加えます。
2)荷重に対して感圧電導ゴム、電極(感圧導電素材)の電気抵抗値が変化します。
3)電気抵抗値の変化から、4点の電圧変化を出力します。
4)電圧変化情報を基にマイコンが信号処理を行い、「荷重」と「すべり」の度合いを出力します。

技術内容図.jpg※上図は実際の検出実験の様子です(以下、検出実験図)。
 左は滑りが発生した時に表示、右のオシロスコープはセンサからの荷重を表示。

(センサの構造)
センサは、渦巻き電極(感圧導電素材)に感圧導電ゴムを貼り付けた構造です。電極部分は4つの個別電極がマトリクス状に配置されており、加圧により電気抵抗が変化します。

技術内容2.jpgまた感圧導電ゴムの抵抗値変化は、荷重・滑り方向の検出において各々下図のような事が起こるためと想定されます。

技術内容_抵抗値変化.jpg(荷重方向の検出)
 力の作用した方向へ、荷重分布中心位置(CoP)が移動します。CoPの移動情報を基に、荷重方向を検出します。

図4.jpg(すべり覚の検出)
 すべりが生じた場合、せん断変形が起こり特有の抵抗値変化が生じます。抵抗値変化の出力情報に対して信号処理を施すことにより、すべり判定を行います。
技術内容図3.jpg【技術・ノウハウの強み(新規性、優位性、有用性)】
本センサの特徴は以下の通りです。
1.荷重の「強度」「方向」「滑り方向」を検出可能。
2.構造が簡単なために薄型・軽量・安価。
3.応答速度が高速(1ms程度)。
4.指の水分や汚れの影響を受けにくく誤動作が起きにくい。

【連携企業のイメージ】
本技術の活用・実用化を希望する企業を歓迎します。
例えば、以下に該当する企業へご提案可能です。
1)触覚センサ、すべり角センサの研究開発を行っている企業
2)ポインティングデバイスの研究開発を行っている企業
3)ロボットハンドの開発研究を行っている企業

【技術・ノウハウの活用シーン(イメージ)】
1)ポインティングデバイスや新しい入力デバイスへの応用
マウスやトラックボールとは異なる入力デバイスとして、従来よりも操作性に優れた文字入力、カーソル移動を実現できる可能性があります。携帯電話は中心ボタンと十字キーが独立していますが、本センサを用いれば一体化できる可能性があります。
また、本センサは動作にある程度の荷重が必要なため、もし手のひらが誤って軽く触れてしまったとしても、従来のようにマウスポインタが移動したりクリックしてしまう恐れはなく、操作性に優れています。
他、ラジコンやゲームのコントローラに応用することも可能です。

2)ロボットハンド用センサ
本センサの出力情報を基に、ロボットハンドに最適な把持力を可能にします。例えば、滑りやすい物体の場合、滑りやすさを加味して把持制御しなければ落ちてしまいますが、すべり検出に応じて把持力を増加させる把持力制御を行うと,物体を滑らせずに把持することが可能です。
また、柔らかい物体を最小限の把持力で持つことが可能です。

【技術・ノウハウの活用の流れ】
 試作品は既に確立しています。お問い合わせ後、デモンストレーションや技術の詳細説明などさせていただきます。

【専門用語の解説】
(感圧導電ゴム)
圧力の変化に応じて電気抵抗が変化するゴムです。ゴムの中に導電体のカーボン粒子が織り交ぜられており、荷重によりゴムがつぶれることでカーボン粒子が密着し、導体になります。荷重が小さいとカーボン粒子が疎に密着し抵抗値が大きく、荷重が大きいと密に密着し抵抗が小さくなる性質があります。

(ポインティングデバイス)
 マンマシンインタフェースのひとつであり、画面上のポインタなどの操作が可能なデバイスです。(例:マウス、タッチパッド

この技術・ノウハウに関するお問い合わせ

メールフォームのご利用は、以下の項目にご記入のうえ「送信する」ボタンを押してください。
担当者より折り返しご連絡いたします。
個人情報の取り扱いについては、こちらをご覧ください。

お名前(漢字表記)  名
お名前(ふりがな)  名
学校・会社・団体名 (例)株式会社キャンパスクリエイト
部署名 (例)営業部
郵便番号
都道府県
市区町村番地 (例)調布市調布ヶ丘1-5-1
建物名 (例)調布ビルディング1階
お電話番号 (例)042-490-5728
メールアドレス (例)sample@campuscreate.com
お問い合わせ内容

技術・ノウハウを検索する

カテゴリーを選択

技術分野を選択

フリーキーワード

検索したい言語がある場合は入力。
空欄でも検索することができます。

掲載記事のお問い合わせ、技術相談など、お気軽にご相談ください。

メールでのお問い合わせ

株式会社キャンパスクリエイト
調布オフィス 担当:須藤 慎

〒182-8585
東京都調布市調布ヶ丘1-5-1
国立大学法人 電気通信大学
産学官連携センター内[地図