No.655

2022.03.28

加えられた力を正確にセンシングする、親指型センサー

A soft thumb-sized vision-based sensor

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概要

「A soft thumb-sized vision-based sensor」とは、親指型の高感度触覚センサーである。軽くて硬い骨格とそれを包む柔らかいゴムで形成され、触られるとゴムの皮膚が凹み、内側のLEDライトでそれを検知することで、触られている位置や方向、圧力を正確に検知する。低価格で再現でき、内蔵カメラとLEDライトと簡単な製造技術があれば実装できることから、医療やロボティクス、義肢技術など多方面での活用が期待されている。

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なぜできるのか?

カメラとLEDライトで触覚を検知

本センサーの内部には、視野角160度の魚眼レンズ付きカメラと、内部を照らすリング状の3色のLEDライト(赤・青・緑)を内蔵。本親指型センサーが何かに触れ義指の内部形状が変形すると、内部の光の模様もそれに伴い歪められて変化する。この模様の変化を内蔵カメラが捉え、1秒間に複数回記録する。

深層学習ネットワークによる解析

記録された光の模様の変化は深層学習ネットワークに伝送され、模様の変化を基に、どこに接触しているか、力が加わった位置や方向、力の強さが算出される。学習したモデルは、送られてきたデータからセンサー内部のカラーパターンの変化を検出、センシングした面全体に力関係の分布マップを継続的に提供する。

高精度な触覚を実現

精度実験の結果、空間分解能は0.4mm、力の大きさの精度は0.03~2N程度、力の方向の精度は5度を持つことが判明。接触面積が異なる多数の接触も同時に測定できた。

相性のいい産業分野

医療・福祉

パーツに触れる触覚を検知し、感覚をフィードバックできる義手や義足

生活・文化

遠隔にいながら触覚を伴ったコミュニケーションや意思伝達ができるデバイス

製造業・メーカー

卵など繊細なものを割らずに扱える工業用ロボットアーム

ロボティクス

身体を拡張する「第6の指」や「第3の腕」の開発

住宅・不動産・建築

壁や床に導入することで、踏んだり触った箇所を記録するセキュリティシステム

アート・エンターテインメント

遠隔にいるアイドルの握手の感覚を再現するハプティクスイベント

この知財の情報・出典

この知財は様々な特許や要素技術が関連しています。
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Top Image : © Max Planck Institute for Intelligent Systems

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