Design of Three Dimensional Soft Sensors with Porous Materials
Here we report the new soft sensor “FoamSense” that can measure the deformation state of a volumetric soft object such as compressed, bent, twisted and sheared. This sensor is made by impregnating a porous soft object with conductive ink. The design process of FoamSense is explained. We then summarized the features and basic characteristics of some porous materials for designing these sensors appropriately. We also proposed the potential of using digital fabrication for controlling the carrier structure of FoamSense. Proposed porous structure showed an anisotropic sensor characteristic. We discussed the potential and limitation of this approach. Three possible applications are proposed by using FoamSense. FoamSense supports a richer interaction between the user and soft objects.
Author: Satoshi Nakamaru, Ryosuke Nakayama, Ryuma Niiyama and Yasuaki Kakehi
FoamSenseはスポンジ, 綿, ビーズなどの孔構造を有する材料に導電性のインクを浸潤させることによって形成される芯まで柔らかいセンサです. 孔構造を有する物質と導電性のインク材料の組み合わせによる物性などを調べていま. また, 浸潤のさせ方や配線部位の設計を工夫することで, 複数のセンサの導入や, 圧縮だけではなく曲げ, せん断, 捻りといった変形状態の取得などを行うことができます. FoamSenseは多孔質材料の孔構造の変化を電気的な特性変化として読み取っているので, デジタルファブリケーション 装置を用いて異方的な孔構造を作ることでセンサ特性をチューニングするといった設計も可能です.
これらのセンシング素子の特性を活かして実際に３つのプロトタイプとシナリオを提案しました. また本手法はMorphIOのテーマでは柔らかい素材の動きを設計するための素子としても応用が行われています.
Related information
Publication
Nakamaru, S., Nakayama, R., Niiyama, R., & Kakehi, Y. (2017, October). FoamSense: Design of three dimensional soft sensors with porous materials. In Proceedings of the 30th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (pp. 437-447). ACM. (Link)
Contribution
本技術アプローチやコンセプトの提案. 実験データの取得などを担当した. プロトタイプの制作にはNakayama Ryosuke氏, Kakehi Yasuaki氏のサポートをいただいた.
Patent
“センサユニット及びセンサ素子の製造方法”, 公開番号: JP2018194387
Video
Media
fabcross, “慶應義塾大学、柔らかい物体の3次元変形を検出するセンサー技術「FoamSense」を開発”, 2017,
