論文の概要: PinFT: Miniature 5-Axis Force/Torque Sensor Embeddable to Tweezer-like Tool
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.10000v1
- Date: Fri, 10 Jul 2026 21:58:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-14 15:40:48.273222
- Title: PinFT: Miniature 5-Axis Force/Torque Sensor Embeddable to Tweezer-like Tool
- Title（参考訳）: PinFT:小型の5軸力/トルクセンサーをTweezer風のツールに組み込む
- Abstract要約: PinFTは小型の5軸容量/トルクセンサーで、Tweezerのようなツールにチップレベルを直接統合する。
両端にPinFTセンサーを内蔵した3Dプリントトウィーザーをパラレルジャウグリップに装着した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5543867614999908
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present PinFT, a miniature five-axis capacitive force/torque sensor designed for direct tip-level integration into tweezer-like tools. The sensor employs a compact three-PCB stack with segmented plated through-hole electrodes and a silicone elastomer dielectric, enabling five-degree-of-freedom force and torque sensing ($F_x$, $F_y$, $F_z$, $T_x$, $T_y$) through displacement of a central 2\,mm-diameter stainless steel pin. The fabricated prototype was calibrated using a higher-order polynomial mapping, yielding mean absolute errors of approximately 0.23\,N for forces and 2.5\,mN$\cdot$m for torques, with coefficients of determination ($R^2$) exceeding 0.97 across all axes. To demonstrate practical utility, a 3D-printed tweezer integrating PinFT sensors at both tips was mounted on a parallel-jaw gripper and evaluated across three representative manipulation tasks: grasping a sub-millimeter SMD capacitor, pulling a simulated hair from a silicone substrate, and tearing a compliant silicone specimen. In all cases, per-tip force sensing reliably captured characteristic force signatures that distinguish successful manipulation from failure events -- including slip and object ejection -- using gradient-based features derived from internal grasp force and net interaction force. These results demonstrate that direct, per-tip force sensing enables standard parallel-jaw grippers to monitor and interpret fine manipulation tasks performed through a handheld tweezer.
- Abstract（参考訳）: PinFTは小型の5軸容量/トルクセンサで、ツイーザーのようなツールにチップレベルを直接組み込む。
このセンサーは、分断された貫通電極とシリコンエラストマー誘電体を備えたコンパクトな3つのPCBスタックを使用し、5自由度力とトルクセンシング(F_x$, $F_y$, $F_z$, $T_x$, $T_y$)を可能にする。
試作機は高次多項式マッピングを用いて校正され、力の平均絶対誤差は約 0.23\,N であり、トルクは 2.5\,mN$\cdot$m であり、決定係数は全軸にわたって 0.97 を超える。
実用性を示すため,PinFTセンサを両端に一体化した3Dプリントトウィーザをパラレルジャウグリップに装着し,サブミリSMDコンデンサをつかむ,シリコーン基板から模擬毛髪を引っ張る,シリコーン試料を剥離する3つの代表的な操作課題について評価した。
いずれの場合も、内部のつかみ力とネットの相互作用力から派生した勾配に基づく特徴を使い、スリップや物体の放出を含む、障害イベントの操作の成功を区別する特性的な力シグネチャを確実に捕捉する。
これらの結果から, ハンドヘルドトウィーザを用いて行う微調整作業の監視と解釈を, 標準パラレルジャウグリップパーで行うことができることがわかった。
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