| Project/Area Number |
22K14211
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
岡谷 泰佑 東北大学, 工学研究科, 助教 (80881854)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | メタマテリアル / ソフトメタマテリアル / 局所滑り分布覚センサ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，メタマテリアル構造をエラストマー上に形成した変形可能なソフトメタマテリアルを作製し，エラストマーの変形に伴う明度変化から，エラストマーと接触対象の接触面に生じる局所滑り分布を可視化するセンサを実現する．メタマテリアルをエラストマー上にピクセル状に形成し，各ピクセルにおいて引張・圧縮変形を明度変化として捉える．局所滑りはその周囲における引張・圧縮変形による明度変化として検出される．本研究ではその原理検証を目的として，ソフトメタマテリアルの形成手法の確立，作製したセンサの分光特性評価，カメラと組み合わせた概念実証を行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，メタマテリアル構造をエラストマー上に形成した変形可能なソフトメタマテリアルを作製し，エラストマーの変形に伴う色変化から，エラストマーと接触対象の接触面に生じる局所滑り分布を可視化するセンサを実現する。メタマテリアルが変形すると共鳴波長における反射率が変化する。寸法及び向きの異なるメタマテリアルをエラストマー上にピクセル状に形成し，その共鳴波長をカメラにおけるRGBに対応させることで，各ピクセルにおいてメタマテリアルの向きに対応する向きの引張・圧縮変形を明度変化として捉えることができる。局所滑りが生じるとその周囲における引張・圧縮変形が緩和されるため，局所滑りは色変化として検出される。ピクセルの色変化を局所滑りに対応させることで，本来のカメラの解像度では捉えられない微小な局所滑りを可視化できる。本研究ではその原理検証を目的として，ソフトメタマテリアルの形成手法の確立，作製したセンサの分光特性評価，RGBカメラと組み合わせた概念実証を行う。
２年目は昨年度設計・製作したテラヘルツ領域でのメタマテリアルに関する評価実験、及びナノドットパターンからなる可視光領域で応答するソフトメタマテリアルの作製を行った。昨年度確立したポリジメチルシロキサン上に金のメタマテリアルパターンを形成する手法を用いて，いくつかのソフトメタマテリアルサンプルを作製し，引張変形を与えながら反射率スペクトルを測定する実験を行った。与えた引張ひずみに応じて共鳴波長における反射率が減少し，反射強度からひずみを推定できることを確認した。また，テラヘルツ波の特性を生かし，可視光領域で不透明な物体を介してもひずみ測定が可能であることを確認した。可視光領域のソフトメタマテリアルも同様の手法で形成し，引張ひずみにより金ナノドット間の距離が変わるにつれ，反射スペクトルが変化することを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
作製手法の確立を目指して行ったラージモデルとしてのテラヘルツソフトメタマテリアルの研究は順調に進展し，国際学会発表1件、論文1件としてまとめることができた。続いて行っている可視光領域のソフトメタマテリアルの設計・作製・評価についても問題なく進められており，当初の目的通り，概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる次年度は本年度に構築した引張実験セットアップに偏光カメラを組み込み，ひずみ成分を偏光方向により分離できることを検証する。また，局所滑り分布覚の検証実験のため，物体に接触させたときのひずみ分布を計測し，滑りの予測手法の確立を目指す。
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