小姐姐有話說：

新能源和產業技術綜合開發機構(NEDO)於2019年10月10日宣佈，與熊本大學合作，開發了具有與人的皮膚感覺同等性能的機器人皮膚傳感器。對傳統的噴霧技術進行了改進，建立了長時間噴霧技術和噴槍自動驅動系統，成功地製成了均勻、重現性好的大面積壓電膜成膜。

到目前為止，在機器人專用皮膚傳感器的開發中，主要提出了將成片狀的壓電感壓傳感器粘貼到機器人上的方法。但是，為了無間隙地覆蓋大面積的自由曲面形狀，柔軟性和伸縮性不足成為了難題。

為了解決這個課題，NEDO和熊本大學從2015年開始，使用將力、振動和電信號相互轉換的壓電膜，通過噴塗製作的以溶膠-凝膠噴霧法為核心技術的塗裝工藝，致力於機器人專用皮膚傳感器等，與曲面緊貼的壓電感壓傳感器的製作技術，以及活用壓電膜的柔軟性、耐高溫性的應用。

以往的溶膠-凝膠噴霧法，主要只能應對超聲波探傷用換能器製作等小規模機器。因此，本次研究建立了連續塗敷工藝(連續溶膠-凝膠噴塗法)，使溶膠-凝膠噴塗法的製作工藝大面積擴展。並將該連續溶膠-凝膠噴塗法應用於自動塗層裝置，證實了大面積均一制膜是可行的。原則上，可以在不受塗抹對象的基材大小限制的情況下擴大到大面積，使均勻塗抹成為可能。

用連續塗敷工藝進行曲面塗敷的機械臂式塗層裝置

並且，使用開發的連續噴霧法工藝製作的壓電裝置，實施感壓特性的評價。結果證實，能夠擁有與人的觸覺具有最高精細度的指尖程度1 mm的空間分辨率，以及人的皮膚可以檢測出可感知的，從數Hz到1 kHz的振動。平均靈敏度為25 mV/N，對於作為人皮膚的平均壓覺的數g重的負荷顯示了充分的輸出。

不同頻率對感壓分佈傳感器力輸入的靈敏度

在高精細的壓力分佈測量中，需要高密度的電極、配線配置。在這種情況下，一般採用如下圖所示的縱橫方向配置的電極佈線模式夾壓電膜的矩陣陣列結構。這次，成功地在賦予了下部電極模式的絕緣基板上塗抹、燒成了壓電膜。並且，在這個壓電膜上賦予了上部電極模式，從上下電極的交點輸出也取得了成功。

獲取壓力分佈的矩陣陣列結構與試製傳感器

通過搭載這個傳感器，人類協作機器人的安全且舒適的動作成為可能，提高了社會安裝的可能性。應用該技術，通過在移動設備和日用品、汽車、飛機的機翼等各種形狀、尺寸的對象表面噴塗壓電感壓傳感器，也可以測量表面壓力分佈和振動。

同時，用溶膠-凝膠噴霧法制作的壓電膜的耐熱衝擊性，在超高溫下，以大面積·特殊形狀為對象的超聲波非破壞檢查成為可能。另外，由於材料的完全非鉛化也取得了成功，因此可以期待將其粘貼在人的皮膚表面，作為用於取得振動和生物信號的可穿戴柔性傳感器的應用。

今後，面向力分佈的穩定測量，致力於向曲面的電極配置手法的確立，除機器人皮膚傳感器外，還取得瓶子等把持狀態；計劃進行飛機和汽車車體表面的風壓分佈測量等用途開發。另外，熊本大學設立了以推進溶膠-凝膠噴塗法制作傳感器的事業化的大學風險企業CAST。

來源：fabcross for エンジニア

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