環境エネルギーによって駆動するハイドロゲルマイクロロボット
| Project/Area Number |
19J21735
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
吉田 光輝 慶應義塾大学, 理工学部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | ハイドロゲル / 刺激応答性ゲル / マイクロロボット / 外部環境センシング / 構造色ゲル / マランゴニ対流 / 自律制御 / 螺旋形状 |
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| Outline of Research at the Start |
光や温度など周囲環境に遍在するエネルギーを利用し，駆動環境の空間的限定が少ない状態で推進力を得るシステムを提案する．さらに直線的な推進に加え，光の強度の強い方向に向かう走行性など微生物に見られる機能を自律型ソフトマイクロボットで再構成することにより，自律型ロボットの制御に関する実験的なモデルの構築を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，外部環境に応じた自律性を有する非拘束型マイクロロボットの構築を目指した研究である．2021年度は外部環境の温度を検知して自律的な色変化で情報伝達可能な非拘束型マイクロロボットの構築を達成した．マイクロロボットには構造色ハイドロゲルが搭載されており，外部温度によって構造色ハイドゲルが色変化することで情報伝達できる．はじめに，水上を浮遊し，マランゴニ対流によって水上を推進できるように非拘束型マイクロロボットを設計した．次に，設計を基にPDMSと呼ばれるシリコーンゴムとハイドロゲルを用いてマイクロロボットを構築した．構築したマイクロロボットがハイドロゲルに充填したエタノールの拡散によって発生する液体の表面張力差によって推進可能であることを確認した．また，エタノールの排出口の増加に伴いマイクロロボットの推進速度が増加することを明らかにした．次に，構造色ハイドロゲルの外部環境の検知速度がゲルの大きさに依存することを明らかにし，マイクロロボットの推進速度と構造色ハイドロゲルの検知速度からマイクロロボットの外部環境情報の検知能力を理論化した．最後に，マイクロロボットが推進しながら外部温度を検知できることを実証し，理論的に算出した検知能力とほぼ一致することを確認した．
非拘束型マイクロロボットの外部環境センシングに関して，第12回マイクロ・ナノ工学シンポジウムで発表した．また，学術論文誌Advanced Intelligent Systemsに投稿した．
刺激応答性ゲルを用いることで外部環境情報を取得し，自律的に情報伝達可能な非拘束型マイクロロボットを実現したという点で，本研究の目的を達成できたと考える．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
