摩擦力の計測に好適なシート型剪断力センサ

keywords.jpg摩擦力,剪断力,センサ,計測,褥瘡,歩行解析,把持力 

藤本 由紀夫 

YUKIO FUJIMOTO

division.jpg工学研究院 機械システム・応用力学部門 構造システム工学講座

position.jpg教授

研究概要

研究の背景

圧力計測用のセンサは種々の物があるが、剪断力(摩擦力)を計測できる薄型のセンサには適当なものが無い。薄いシート型の剪断力センサがあると、福祉・介護の支援技術の向上、ロボットの触覚、人間や動物の動作分析で役立つと思われる。

研究内容

厚さが3mm程度で、例えば、身体とベッドの間に挟み込んで使用し、界面に作用する剪断力を計測できるセンサを開発する。センサ表面に突起物が無い平面状で、使用時の違和感が少ないものとする。また、一方向の剪断力だけでなく、二方向の剪断力も計測できるようにする。静止摩擦と同時に滑りを伴う動摩擦の状態の剪断力(摩擦力)が計測できると良い。

成果

右図は1軸(透明モデル)と2軸のシート型剪断力センサの写真と、ギャッジベッドでの使用イメージを示す。剪断力を圧電フィルムの伸縮力に変換して電荷を生じさせることで、1軸センサで約2mm、2軸で約4mmの薄さを実現した。ベッドの傾斜角を操作した実験で、背中や踵の摩擦力の変化状態を計測することができた。

実用化に向けて(想定業界・用途、課題、企業への期待など)

福祉・介護分野、ロボット工学、被服・寝具メーカ、人間工学や動物学の研究開発で貢献できると考えられる。

本研究の特徴・優位性

本研究に類似する剪断力センサは従来の技術には見られない。センサ性能が認められれば優位な技術になると思われる。

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・藤本由紀夫,新宅英司,田中義和,藤吉潤,圧電フィルムを用いたシート型剪断力センサ,日本機械学会論文集C編,75巻789号(2012),pp.1863-1871.

・藤本由紀夫、タウフィック・アリフ・セテイアント、新宅英司、田中義和、藤岡貴志:ずれ応力センサおよび分布型ずれ応力センサ、特許第5408687号、2013年。

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