本センサの検知素子であるカンチレバーはMEMSにより製造される微細構造です。自動組立技術を応用した表面MEMSプロセスで製造され，高い歩留まりで安価に製造できます。展示ではこれまでにわれわれが開発したMEMSサンプルチップをご覧頂きます。

The cantilever, which is the sensing element of this sensor, is a micro-structure manufactured by MEMS. It is manufactured by the surface MEMS process using automatic assembly technology and can be manufactured at a high yield and at a low cost.

ヒトは指先の触覚情報によってトマトのような柔らかくて繊細な食物を潰さずに適切な力で掴めます。一方で 多くのロボットハンドは指先に触覚が無く、把持物体の柔軟性を判断できず、柔軟物をハンドリングすることが困難です。そこで、超小型MEMS 触覚センサをロボットハンドの指先に備えて、柔軟物ハンドリングを可能にしました。 触覚センサによって力覚情報を取得し、柔軟物に対する適切な力を加えて把持できる。また、せん断方向の力覚情報を取得することによって、物体の接地を判断し、柔軟物を押しつぶさずに置くことができます。

Humans can grasp soft objects such as delicate food like tomatoes with appropriate force without crushing them by tactile information from their fingertips. On the other hand, many robot hands lack a tactile sense in their fingertips, and it is difficult for the robot to judge the flexibility of a grasped object and grasp flexible things without crushing. We embed an ultra-compact MEMS tactile sensor into the fingertips of the robot hand, allowing it to handle loose objects. Additionally, the robot can determine whether an object has touched the ground based on force information in the shear direction and can place flexible objects without crushing them.

スマートフォンの大型化により，画面の視認性はあがり，コンテンツ画面が見やすくなっています。しかし、指の可動領域を超えた画面の大型化により，片手操作性が低下しています。さらに，指が選択対象を隠し操作性を低下させる，オクルージョンによる問題も存在する。これらの問題の解消のために， MEMS触覚センサを使用したインタフェースの開発を行い、指の可動域に依存しない片手操作補助を可能にしました。本研究ではスマートフォンの操作性を向上させる触覚インタフェースを目指します。 

Smartphone screens are becoming more prominent to improve visibility, but the size exceeds the range of motion of the fingers, reducing operability with one hand. Furthermore, there is also the problem of occlusion, where the finger hides the selected object and reduces operability. To solve these problems, we developed a haptic interface in MEMS tactile sensors, which enables one-handed operation assistance that does not depend on the motion area of the fingers. In this study, we aim to realize a haptic interface that improves the operability of smartphones. 

ハンドマッサージは、手や指を使用して手のひら、指、手首などの部位を圧迫、摩擦、揉みほぐすなどのマッサージ テクニックを用いて行われるリラクゼーションテクニックの一つです。人の手で行うことによる独自の「心地よさ」 によって全身のリラクゼーションが期待できます。しかし、これらの「心地よさ」を与えるには無闇に押したとしても得られるわけではなく部位ごとに適した力を加えるが必要です。そこで、ハンドマッサージ時に受ける力を計測して可視化した。これによって施術時に感じる「心地よさ」の分析を目指します。

Hand massage is one of the relaxation techniques performed with techniques such as pressure, rubbing, and kneading by hands and fingers on the relaxation point. The unique comfort is expected to lead to body relaxation by hand treatment. However, it is challenging to feel comfort under simple pressure. Appropriate pressure is necessary to generate comfort. Therefore, we measured and visualized the force of hand massage. Through this, we aim to analyze the comfort felt during treatment.

スポーツにおいて，能力向上のために動作を定量的に分析して，トレーニングに活用する生体力学分析の導入が積極的 に進められています。ランニング競技では走行時の足裏の荷重と走速度との間には相関関係が報告されており、足裏の 荷重計測が生体力学分析に活用できます。本研究では場所と動作 の制限がない生体力学分析を可能にする、荷重重計測シューズを開発した.いつでも、どこでも、だれでも トレーニングに活用することを目指します。

Biomechanical analysis is being introduced to quantitatively analyze motion and use it for training to improve performance in sports. In the running, a correlation has been reported between the load on the sole during running and running speed, and measurement of the load can be used for biomechanical analysis. In this study, we developed a load measurement shoe that enables biomechanical analysis without limits on location and movement. We aim to allow anyone to perform a biomechanical analysis of running anytime, anywhere, and use obtained dates for training.

電気抵抗型の触覚センサではホイートストンブリッジとオペアンプを使用して電気信号を取得しますが センサ内の素子数が増えると消費電力と配線数が爆発的に増大してしまう問題があります。そこでデジタル回路を用いた非安定マルチバイブレータの発振を利用し、センサのアナログ情報をデジタル信号のパルス幅に変換するデジタルインターフェースを提案しています。これによって 15 素子の MEMS 触覚センサの使用を想定した場合、推計で消費電力が 約 400mW から約 100 mW に削減できます。

Signals from electrical resistance-type tactile sensors are obtained with a Wheatstone bridge and an operational amplifier. However, this system has a problem because the power consumption and wiring increase explosively when the number of elements in the sensor increases. Therefore, we propose a digital interface that uses the oscillation of an astable multivibrator with a digital circuit to convert the analog information of the sensor into the pulse width of a digital signal. The proposed method is expected to reduce power consumption from approximately 400 mW to approximately 100 mW when using a 15-element MEMS tactile sensor.

これまで視覚や聴覚に比べて開発が遅れていた触覚情報の定量化に焦点を当て人間の感覚処理系を模倣したニューラル ネットワークモデルの構築を目指しています。本研究では、超小型 MEMS 触覚センサを用いて微細な触覚情報を捉え、リザバー コンピューティングモデル (RC モデル ) を活用して効率的に処理します。「食品判別 タスク」や「紙めくりタイミング判別タスク」で、少ない学習パラメータでの高精度な判別能力を実証した事例をっ紹介します。

We focus on quantifying tactile information, which has yet to catch up to visual and auditory information development and aim to build a neural network inspired by human sensory processes. In this study, we get minute tactile information from a MEMS tactile sensor and efficiently process it in a reservoir computing model (RC model). We present results of highly accurate Identification ability with a few learning parameters in the “food identification task” and “paper turning timing identification task”. 

ユーザにリアルな体験を与える HMD 等のデ バイスが普及し身近なものになりつつあり、実際にモノを触っているような触覚情報の提示は体験の没入度を高め インタラクションの幅を拡張可能になる。しかし幅広い周波数の変化を用いた多様な触覚情報の提示が困難です。 本研究では触覚ディスプレイのためのシリコンチューブに液体金属を封入したソフトアクチュエータを開発 した。ソフトアクチュエータは電流を制御して幅広い帯域の振動を発生可能させ指先への刺激提示によるユーザの触知覚の再現を目指ます。

The development of visual and auditory information presentation technology encourages users to perceive the same as in the real world. Presenting tactile information as if you were touching something increases the immersive feeling of the experience and expands the range of interactions. However, giving various tactile information in a broad band of frequency changes is challenging. We developed a soft actuator with silicon tubes filled with liquid metal for tactile displays. Soft actuators can generate a wide band of vibration frequencies by controlling current. In this study, we aim to duplicate the user's tactile perception by presenting stimuli to the fingertips by soft actuators.

自動車などの生産ラインでは品質検査の一つである表面検査とは、マイクロレベルの微細な凹凸を検出し、良品規格外の製品を不良品として除外する繊細な検査です。この検査は職人が手で表面をなぞって行われていますが、新たな手法として 触覚増幅構造を利用した微小凹凸の検出手法を提案しています。触覚増幅機能を持った柔軟構造体を触覚センサの構造で表面をなぞることで、微小な凹凸の検出を可能にします。

Surface inspection is one of the quality inspections on production lines for automobiles and other products. Fine irregularities at the micro level are detected in surface inspection to detect processing defects. A craftsman traces the surface with his hand to detect minute irregularities. We developed a tactile sensor consisting of a flexible structure with a tactile amplification function for surface inspection. The proposed sensor can detect minute irregularities by tracing the surface. 

お弁当などの盛り付け業務では、決められた重さの粒状の食材を正確に盛り付ける必要があります。 このような単純作業はロボットシステムに代替されることが期待されています。 しかし、一般に粒状食品の重量を正確に見積もることは困難です。 本研究では、定量的な把握の不確実性を考慮した深層モデルを提案し、ロボットハンドの制御に適用します。                                                                                                       In arranging tasks such as lunch boxes, it is necessary to accurately serve granular foodstuffs with a determined weight. Such a simple task is expected to be replaced by a robot system. However, it is generally difficult to accurately estimate the weight of granular foodstuffs. In this reseach, we propose a deep model that considers the uncertainty in quantitative grasping, and apply it to the control of a robot hand.