情報センシング第6回講義

7問 • 2年前

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接触覚のうち、物体に加えている圧力を(①)、圧力の平面的な分布状況を(②)、ロボットアームなどが受けている力とモーメントを(③)、ロボットハンドなどに対する物体の相対移動を(④)と呼ぶ。

圧覚, 分布圧覚(分布触覚), 力覚, すべり覚

分布型触覚センサは、機械の物体接触面において、どの位置にどれだけの(①)がかかっているかを検出するセンサである。検出点が縦横に規則正しく配列されている分布型触覚センサを(②)型触覚センサとよぶ。分布型触覚センサは、圧力の2次元分布だけでなく、接触している物体の(③)や(④)、(⑤)などの検出に用いることができる。分布型触覚センサには、平面的な広がりを持ち、感度が高く、(⑥)で、しかも(⑦)のある素材が用いられる。代表的な分布型触覚センサには、(⑧)効果を有する(⑨)ゴムや、(⑩)効果を有する(⑪)フィルムを用いたものがある。また、半導体(⑫)を形成した(⑬)センサを縦横に多数、並べたものもある。(⑬)センサを用いた分布型触覚センサは、(⑥)にすることが難しく、過負荷に弱いという欠点を持つものの、高感度化や(⑭)が可能で、センサの基板部分に(⑮)回路や(⑯)回路などを形成できるという特徴を持つ。

力(圧力), マトリックス, 形状, 弾性特性, 移動, フレキシブル(柔軟), 耐久性, 圧抵抗, 感圧導電性, 圧電, 高分子圧電(高分子), ひずみゲージ, 半導体圧力, 高密度化, 温度補償, 信号増幅処理

光導波型触覚センサは、透明な(①)板の上に(②)の突起を持つ(③)を置いたもので、(①)板の端から照射した光を、突起に対抗する位置に配置した(④)で受ける。(③)の一部に(⑤)が加わると、突起が(①)板に押し付けられて(⑥)が広がるため、(①)板内部で(⑦)していた光がこの部分で(⑧)され、(④)に入射して、電気信号に変換される。(④)のかわりに(⑨)を用いると、接触時の光パターンを(⑩)として捉えることができる。

アクリル, 円錐状, シリコンゴム, 受光素子, 力(圧力), 接触面積, 全反射, 乱反射, イメージセンサ, 画像

距離センサの代表的な三つの方式の名称を述べ、それぞれを簡潔に説明せよ。

タイム・オブ・フライト方式は、レーザから超短パルス光を照射したときから、対象物で反射して受光するまでの時間を計測することで、対象物までの距離を測定する方式である。, 位相差検出方式は、レーザから連続的にAM変調された光を照射し、照射した光と対象物で反射され受光した光との位相差を計測することで、対象物までの距離を測定する方式である。, 三角測距方式は、レーザ光を対象物に垂直に照射して、対象物から乱反射された光の一部をレンズを介して1次元受光素子で受光し、受光素子上での光の結像位置を計測することで、対象物までの距離を測定する方式である。

距離センサとは(①)でセンサと物体間の距離を測定するセンサである。代表的な距離センサには(②)方式、(③)方式、(④)方式を用いたものがある。(②)方式は赤外線レーザから(⑤)を照射したときから、対象物で反射して受光するまでの時間を計測することで、対象物までの距離を求める方式である。対象物までの距離をL、レーザ光を照射して受光するまでの時間をt、光速度をcとすると、L=(⑥)が成り立つため、時間tを計測することで距離Lを求めることができる。レーザ光以外にも、周波数20kHz以上の(⑦)を利用した(②)方式の距離センサがある。(③)方式は半導体可視光レーザから連続的に(⑧)された光を照射し、照射した光と対象物で反射され受光された光との位相差を計測することで、対象物まで距離を求める方式である。照射された光と受光された光の位相差はセンサと対象物までの距離に(⑨)し、距離は位相差に比例する(⑩)に光速度をかけることで求めることができる。(④)方式はレーザ光を対象物に(⑪)に照射して、対象物から(⑫)された光の一部をレンズを介して(⑬)で受光し、(⑬)上での光の結像位置を計測することで対象物までの距離を求める方式である。対象物までの距離をL、結像位置をx、レンズの焦点距離をf、レーザと(⑬)の間隔をdとすると、L=(⑭)が成り立つため、結像位置xを計測することで距離Lを求めることができる。

非接触, タイム・オブ・フライト, 位相差検出, 三角測距, 超短パルス光, ct/2, 超音波, AM変調, 比例, 時間, 垂直, 乱反射(拡散反射), 1次元受光素子, df/x

渦電流近接センサを簡潔に説明せよ。

渦電流近接センサは交流電流を流したコイルを導体に近づけたときの電磁誘導現象を利用して導体とコイルの間隔を検出するセンサである。

渦電流近接センサは(①)を流したコイルを導体に近づけたときの(②)現象を利用して導体とコイルの間隔を検出するセンサである。コイルに(①)を流すと(③)が発生する。これを導体に近づけると、導体に(④)が発生する。この(④)による(③)は元のコイルの(③)を妨げる向きに発生し、その一部は元のコイルを貫くため、コイルの(⑤)が変化したことになる。(⑤)の変化量は導体とコイルの間隔の関数となるため、コイルと導体の間隔が求めることができる。導体とコイルの間隔を求める代表的な方法には、導体の位置によって、水晶発振回路の発振信号の(⑥)が変化することを利用した方法と、コイルをLとして用いたLC発振回路の(⑦)が変化することを利用した方法がある。前者は、導体がコイルに近いほど、渦電流が大きくなり、(⑥)が(⑧)なるため、(⑥)を検出することで導体とコイルの間隔が分かる。一方、後者では、導体にコイルが近いほど、コイルの(⑤)が小さくなり、(⑦)が(⑨)なるため、(⑦)を検出することで導体とコイルの間隔が分かる。

交流電流(高周波電流), 電磁誘導, 磁束, 渦電流, インダクタンス, 振幅, 発振周波数, 小さく, 高く

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