柔軟な三軸触覚センサーを備えた擬人型義手の開発と実験分析

本論文では、親指と4本の指を持ち、すべての指が指と掌に組み込まれたサーボモーターによって駆動される擬人型義手を紹介します。物体を握ったときにかかる力を測定するために、柔軟な三軸触覚センサーアレイの適合性が調査されました。この触覚センサーアレイは、擬人型義手の親指部分に配置され、量子トンネル複合体（QTC）を基材として、法線力とせん断力の分布を測定する能力を持っています。外部力を転送するためにセンサーベースにジョイスティックのようなメサが取り付けられ、接触力を法線成分とせん断成分に分解するためにセル内に4つのファン状電極があります。このセンサーは2 × 6のユニットセンサーのアレイで実現されており、各ユニットセンサーはそれぞれすべての3軸における法線およびせん断応力に応答します。ゼロポテンシャル法を用いて、測定点に関与しないすべての駆動ライン（行電極）をゼロ電圧に設定し、すべての出力ライン（列電極）をゼロ電圧に設定することでクロストーク効果を回避します。単一センサーの測定結果は、検出可能な力の全スケール範囲がそれぞれx方向で約10N、y方向で約10N、z方向で約22Nであることを示しています。 現在の設定で測定されたセルの感度は、x方向で0.47mV/mN、y方向で0.45mV/mN、z方向で0.16mV/mNです。このセンサーは高い再現性、低いヒステリシス、最小の触覚クロストークを示しました。提案された柔軟な三軸触覚センサーアレイは、スリップ検出と柔軟性を要求される曲面や柔軟な表面、例えば義手に適用可能です。