MEMSセンサ

2022.10.17 By 新潟大学

材料工学

技術概要

近接覚計測及び触覚計測を単一のM E M S センサで検出する技術を提供する。

用途・応用

センサ・マイクロマシン

背景

 介護支援ロボットや産業用ロボット等が外界から情報を認識するためには光や音、力などの多種多様なセンサが必要である。特にロボットハンドにより物体を把持する場合、接触・非接触の境界状態の情報取得は重要である。これまで接触時の情報取得のための触覚センサ、非接触時の情報取得のための近接覚センサがロボットハンド実装用として開発されている。物体の近接を検知する手法としては、光や超音波の反射を用いる方法等、様々な手法が用いられている。また、物体の接触力を計測する触覚センサとして抵抗や静電容量の変化を検出する方式等が提案されている。しかし、これらは近接検知用と触覚検知用とにそれぞれ異なる種類の複数の素子を組み合わせる必要があり、小型化や高密度な実装には不利であった。そこで触覚と近接覚の2つのセンサをハイブリッド化することにより、センサアレイの省配線化を実現した研究が報告されている。

課題

 しかしながら当該センサは、2つのセンサを単に組み合わせたものであるため、近接覚計 測 と 触 覚 計 測 の そ れ ぞ れ の 素 子 が 17mm離 れ て し ま っ て い る 。 そ し て 素 子 同 士 の 距 離 が 大きいため、近接覚と触覚を誤検知する可能性がある。また2つのセンサを組み合わせるため、センサ全体のサイズが大型化してしまい、小型化や高密度実装には不利であった。

 従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、近接覚計測及び触覚計測を単一のMEMSセンサで検出する技術を提供することにある。

手段

 上記課題を解決するために本発明に係るMEMSセンサは、近接覚計測及び触覚計測用のMEMSセンサであって、透光性弾性部材と、前記透光性弾性部材に埋め込まれた少なくとも1つの検知素子と、を有し、前記検知素子は、半導体層上に絶縁層を介して設けられた2つの端子と、前記半導体層に端部が接続され、前記透光性弾性部材に対する物体の接触に応じて変形するカンチレバーと、前記カンチレバー上に設けられ、前記2つの端子に各端部が接続されたひずみゲージと、を備え、前記2つの端子間の直流抵抗の変化に基づき接触力を検知し、前記2つの端子間の交流インピーダンスの変化に基づき近接を検知することを特徴とする。 

効果

 本発明におけるMEMSセンサによれば、近接覚計測及び触覚計測を単一のセンサで検出することができる。

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特許情報

特許第6160917号

JPB 006160917-000000