論文の概要: Effect of Twisted-Yarn Architecture on Pressure and Proximity Sensing Characteristics of Textile Capacitive Sensors for Robotic Skin
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.14406v1
- Date: Fri, 14 Aug 2026 15:48:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-17 20:14:29.426255
- Title: Effect of Twisted-Yarn Architecture on Pressure and Proximity Sensing Characteristics of Textile Capacitive Sensors for Robotic Skin
- Title（参考訳）: ロボット皮膚用繊維容量センサの圧力・近接センシング特性に及ぼすツイストヤーン構造の影響
- Abstract要約: 繊維集積型容量センサは、ウェアラブルエレクトロニクスと人間とロボットのインタラクションのための柔軟で整合性のあるセンサーを提供する。
本研究は, ポリジメチルシロキサンを被覆した銀被覆糸を基材とした繊維容量型センシングプラットフォームを提案する。
実効オーバーラップ面積と繊維間分離が容量応答に及ぼす影響について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Textile-integrated capacitive sensors offer flexible and conformable tactile sensing for wearable electronics and human-robot interaction; however, the influence of yarn-level architecture on capacitive transduction characteristics remains insufficiently quantified. This work presents a textile capacitive sensing platform based on silver-coated yarns coated with polydimethylsiloxane and assembled into one-, two-, and four-layer twisted configurations. The influence of effective electrode overlap area and inter-fiber separation on the capacitive response is systematically investigated, enabling architecture-dependent tuning of pressure and proximity sensing characteristics. Pressure was calculated using the localized single-fiber contact area, corresponding to stresses of 0.4-3.9 MPa. Increasing the layer number improved mechanical strength and sensing performance: elongation at break increased from 37.5% to 62.5% and 85.0%, while the maximum load increased from 23.3 to 42.7 and 89.7 N. Sensitivity increased with layer number and frequency, reaching 0.1331 MPa$^{-1}$ for the four-layer sensor at 100 kHz. The four-layer configuration also exhibited low hysteresis, minimal thermal drift from 25 to 90 $^\circ$C, and stable operation over 15,000 cycles. Proximity detection ranges of 60, 50, and 40 mm were obtained for the one-, two-, and four-layer sensors, respectively, revealing an architecture-dependent sensitivity-range trade-off. A 4$\times$4 textile sensing array enabled spatial contact mapping, while robotic-arm integration demonstrated real-time touch and proximity detection with an end-to-end robotic system latency (from detection to robot reaction) of 403 ms. The results establish yarn architecture as a tunable design parameter governing the measurement characteristics of textile-integrated capacitive sensing systems.
- Abstract（参考訳）: 繊維集積型容量センサは、ウェアラブルエレクトロニクスと人間とロボットの相互作用に対して柔軟で適合性のある触覚センサを提供するが、容量変換特性に対する糸レベルのアーキテクチャの影響は、まだ十分に定量化されていない。
本研究は,ポリジメチルシロキサンでコーティングされ,一層,二層,四層構造に組み立てられた銀被覆糸を基材とした繊維容量型センサプラットフォームを提案する。
静電容量応答に及ぼす有効電極オーバーラップ面積と繊維間分離の影響を系統的に検討し, 圧力および近接感度特性のアーキテクチャ依存的なチューニングを可能にする。
圧力は0.4～3.9MPaの応力に対応する局所的な単繊維接触面積を用いて算出した。
破壊時の伸長は37.5%から62.5%、85.0%に増加し、最大負荷は23.3から42.7、89.7Nに増加した。
4層構造はまた,低ヒステリシス,25～90ドル^\circ$Cの最小熱ドリフト,15,000サイクル以上の安定動作を示した。
その結果, 1層, 2層, 4層センサでは, それぞれ60mm, 50mm, 40mmの近接検出範囲が得られた。
4$\times$4の繊維センサアレイにより空間接触マッピングが可能となり、ロボットアームの統合により403msのエンドツーエンドのロボットシステム遅延(検出からロボット反応まで)によるリアルタイムタッチと近接検出が実証された。
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