ロボットグリッパー向け伸縮自在な「接触センサーユニット」が開発

近年、労働力不足に対応するため、モノをつかんで移動させるピッキング作業を行うロボットグリッパーが、製造業をはじめとするさまざまな分野で導入されている。特に、傷みが生じやすい果物や野菜などを扱う食品分野などでは、柔軟性のあるロボットグリッパーが用いられている。このロボットグリッパーには、モノを握って持ち上げる「把持（はじ）力」を検出する接触センサーを装着する必要がある。これまでは、この接触センサーをつなぐ配線ケーブルがピッキング作業の邪魔になり、誤ってケーブルをつかむことで断線することがあった。また作業の邪魔にならないよう、ロボットグリッパーに直接ケーブルを装着した場合、伸縮性のないケーブルが断線するといった課題もあったという。

こうした課題を解決するためDNPは、独自の「伸縮性ハイブリッド電子実装技術」を活用することにより、柔軟性のあるソフトなロボットグリッパーに直接装着しても断線が発生しない、伸縮自在な配線の「接触センサーユニット」を開発したとのことだ。

電子回路基板として、かつては固い板状の基板が主流だったが、現在はフィルム状のフレキシブルな基板が広く用いられている。このフィルム状の基板は曲げたり丸めたりすることはできるが、伸び縮みの変形はできないため、収縮性のある物に直接装着することはできなかったという。

これに対してDNPは、縦・横の方向や曲面の形状で収縮する物の動きに対し、自由に追従できる電子回路基板の開発を進めている。このDNP独自の「伸縮性ハイブリッド電子実装技術」は、柔軟な基材を曲げ伸ばししても抵抗値が変わらない電極配線を可能とするもの。また、剛直な部品を電子回路基板上に実装しても伸縮時に断線しにくい工夫を盛り込んでいる。今回開発した伸縮自在な配線の「接触センサーユニット」にも、この技術を活かしている。

今回開発した製品は、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の研究テーマ「戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）第2期／フィジカル空間デジタルデータ処理基盤」の取り組みとして、国立研究開発法人 産業技術総合研究所（産総研）および立命館大学と連携し、ソフトロボティクス分野における有効性の実証研究として開発したもの。

この「接触センサーユニット」は、伸縮配線と感圧ゴムを組み合わせた構造とした。一般的な接触センサーの方式には静電容量式と感圧式があるが、静電容量式は伸縮時の配線の容量変化を考慮して補正する必要があり、駆動回路が複雑化する可能性が高いため、今回の実証研究では、配線の容量変化を考慮、補正する必要のない感圧式を採用。全体の厚みは約2mmで、配線材料は銅を採用しており、130%までの伸縮動作を、食品ピッキングに必要とされる100万回程度繰り返しても、電気的・機械的特性が損なわれないことを確認しているとのことだ。