熊本大学（日本NEDO）

小姐姐有话说：

新能源和产业技术综合开发机构(NEDO)于2019年10月10日宣布，与熊本大学合作，开发了具有与人的皮肤感觉同等性能的机器人皮肤传感器。对传统的喷雾技术进行了改进，建立了长时间喷雾技术和喷枪自动驱动系统，成功地制成了均匀、重现性好的大面积压电膜成膜。

到目前为止，在机器人专用皮肤传感器的开发中，主要提出了将成片状的压电感压传感器粘贴到机器人上的方法。但是，为了无间隙地覆盖大面积的自由曲面形状，柔软性和伸缩性不足成为了难题。

为了解决这个课题，NEDO和熊本大学从2015年开始，使用将力、振动和电信号相互转换的压电膜，通过喷涂制作的以溶胶-凝胶喷雾法为核心技术的涂装工艺，致力于机器人专用皮肤传感器等，与曲面紧贴的压电感压传感器的制作技术，以及活用压电膜的柔软性、耐高温性的应用。

以往的溶胶-凝胶喷雾法，主要只能应对超声波探伤用换能器制作等小规模机器。因此，本次研究建立了连续涂敷工艺(连续溶胶-凝胶喷涂法)，使溶胶-凝胶喷涂法的制作工艺大面积扩展。并将该连续溶胶-凝胶喷涂法应用于自动涂层装置，证实了大面积均一制膜是可行的。原则上，可以在不受涂抹对象的基材大小限制的情况下扩大到大面积，使均匀涂抹成为可能。

用连续涂敷工艺进行曲面涂敷的机械臂式涂层装置

并且，使用开发的连续喷雾法工艺制作的压电装置，实施感压特性的评价。结果证实，能够拥有与人的触觉具有最高精细度的指尖程度1 mm的空间分辨率，以及人的皮肤可以检测出可感知的，从数Hz到1 kHz的振动。平均灵敏度为25 mV/N，对于作为人皮肤的平均压觉的数g重的负荷显示了充分的输出。

不同频率对感压分布传感器力输入的灵敏度

在高精细的压力分布测量中，需要高密度的电极、配线配置。在这种情况下，一般采用如下图所示的纵横方向配置的电极布线模式夹压电膜的矩阵阵列结构。这次，成功地在赋予了下部电极模式的绝缘基板上涂抹、烧成了压电膜。并且，在这个压电膜上赋予了上部电极模式，从上下电极的交点输出也取得了成功。

获取压力分布的矩阵阵列结构与试制传感器

通过搭载这个传感器，人类协作机器人的安全且舒适的动作成为可能，提高了社会安装的可能性。应用该技术，通过在移动设备和日用品、汽车、飞机的机翼等各种形状、尺寸的对象表面喷涂压电感压传感器，也可以测量表面压力分布和振动。

同时，用溶胶-凝胶喷雾法制作的压电膜的耐热冲击性，在超高温下，以大面积·特殊形状为对象的超声波非破坏检查成为可能。另外，由于材料的完全非铅化也取得了成功，因此可以期待将其粘贴在人的皮肤表面，作为用于取得振动和生物信号的可穿戴柔性传感器的应用。

今后，面向力分布的稳定测量，致力于向曲面的电极配置手法的确立，除机器人皮肤传感器外，还取得瓶子等把持状态；计划进行飞机和汽车车体表面的风压分布测量等用途开发。另外，熊本大学设立了以推进溶胶-凝胶喷涂法制作传感器的事业化的大学风险企业CAST。

来源：fabcross for エンジニア

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