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Development of a novel variable-stiffness ionic conductive polymer actuator for soft robotics

Research Project

Project/Area Number 26820087
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionWakayama University

Principal Investigator

KIKUCHI Kunitomo  和歌山大学, システム工学部, 助教 (20588058)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsソフトロボティクス / 機能性高分子 / 剛性制御 / イオン導電性高分子 / 形状記憶ポリマー / 正温度係数ヒーター / 特性評価 / 数値解析 / ソフトアクチュエータ / 高分子アクチュエータ / イオン導電性高分子アクチュエータ / コンプライアンス制御 / 形状維持
Outline of Final Research Achievements

In this research, we proposed and developed a novel variable-stiffness ionic polymer-metal composite (IPMC) actuator for soft robotics in order to maintain IPMC deformation without its back relaxation.
A shape memory polymer (SMP) was used as a variable stiffness material by heating. From a result of experimental productions, IPMCs with SMP were able to maintain their deformation at room temperature. Also, a positive temperature coefficient (PTC) heater was used as a self-controlled heating material for heating SMP and it was confirmed that PTC heater was useful to realize the variable-stiffness IPMC.
Driving characteristics of the proposed IPMC was simulated by a 2D finite element analysis. Simulated results seemed qualitatively correct because their tendencies agreed with those of measurement results of the prototype IPMC with SMP.

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (5 results)

  • [Presentation] 熱制御により剛性制御可能なイオン導電性高分子アクチュエータの開発2016

    • Author(s)
      田中 聡志, 菊地 邦友, 森岡 大地, 石原 大地
    • Organizer
      日本機械学会関西支部関西学生会 平成27年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      大阪電気通信大学 寝屋川キャンパス (大阪府寝屋川市)
    • Year and Date
      2016-03-10
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 二種類のカチオンを含有したイオン導電性高分子アクチュエータの動作特性評価2016

    • Author(s)
      三木優, 菊地邦友, 森岡大地, 石原大地
    • Organizer
      日本機械学会関西支部関西学生会 平成27年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      大阪電気通信大学 寝屋川キャンパス (大阪府寝屋川市)
    • Year and Date
      2016-03-10
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン導電性高分子アクチュエータを用いた逆作動型ソフトグリッパの開発2016

    • Author(s)
      則岡 泰典, 菊地 邦友, 森岡 大地, 石原 大地
    • Organizer
      日本機械学会関西支部関西学生会 平成27年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      大阪電気通信大学 寝屋川キャンパス (大阪府寝屋川市)
    • Year and Date
      2016-03-10
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 温度制御により形状維持可能なイオン導電性高分子アクチュエータの有限要素法解析2016

    • Author(s)
      万戸 善久, 菊地 邦友, 森岡 大地
    • Organizer
      日本機械学会関西支部関西学生会 平成27年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      大阪電気通信大学 寝屋川キャンパス (大阪府寝屋川市)
    • Year and Date
      2016-03-10
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属イオンを含んだイオン導電性高分子金属接合体センサの動作特性2016

    • Author(s)
      松波 恭平, 菊地 邦友, 森岡 大地, 石原 大地
    • Organizer
      日本機械学会関西支部関西学生会 平成27年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      大阪電気通信大学 寝屋川キャンパス (大阪府寝屋川市)
    • Year and Date
      2016-03-10
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 遷移金属イオンをカウンターイオンとするイオン導電性高分子アクチュエータの動作特性評価2016

    • Author(s)
      森 将人, 菊地 邦友, 森岡 大地
    • Organizer
      日本機械学会関西支部関西学生会 平成27年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      大阪電気通信大学 寝屋川キャンパス (大阪府寝屋川市)
    • Year and Date
      2016-03-10
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  • [Presentation] イオン液体を用いたイオン 導電性高分子アクチュエータの動作特性評価2015

    • Author(s)
      森岡 大地, 菊地 邦友, 土谷 茂樹
    • Organizer
      第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2015)
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場 (名古屋市熱田区)
    • Year and Date
      2015-12-14
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  • [Presentation] カウンターイオンの異なるイオン導電性高分子金属接合体センサの動作特性評価2015

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      石原 大地, 菊地 邦友, 松波 恭平, 森岡 大地
    • Organizer
      第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2015)
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場 (名古屋市熱田区)
    • Year and Date
      2015-12-14
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      2015 Annual Research Report
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    • Author(s)
      Daichi Morioka, Daichi Ishihara, Marie Gibert, Kunitomo Kikuchi
    • Organizer
      COMSOL Conference Tokyo 2015
    • Place of Presentation
      秋葉原UDXカンファレンス (東京都千代田区)
    • Year and Date
      2015-12-03
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  • [Presentation] 同一カチオンを有するイオン液体を用いたイオン導電性高分子アクチュエータの動作特性評価2015

    • Author(s)
      森岡 大地, 菊地 邦友, 土谷 茂樹
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会 (RSJ2015)
    • Place of Presentation
      東京電機大学 東京千住キャンパス (東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-03
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a Prototype of Variable Stiffness Ion Conductive Polymer actuatorwith a Shape Memory Polymer2015

    • Author(s)
      Daichi Ishihara, Kunitomo Kikuchi, Daichi Morioka, Kazuya Yokoi
    • Organizer
      The 34th Chinese Control Conference and SICE Annual Conference 2015 (CCC&SICE2015)
    • Place of Presentation
      Intercontinental Hangzhou Hotel, Hangzhou, China
    • Year and Date
      2015-07-28
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 屈曲特性の異なるイオン導電性高分子金属接合体センサ出力に対する周波数特性評価2015

    • Author(s)
      石原 大地, 菊地 邦友
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015 in Kyoto (ROBOMECH2015)
    • Place of Presentation
      京都市勧業館 「みやこめっせ」 (京都市左京区)
    • Year and Date
      2015-05-17
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 微細加工技術により加工した1枚のイオン導電性高分子アクチュエータを用いたソフトグリッパの開発2015

    • Author(s)
      森岡 大地, 菊地 邦友, 中川 雄貴, 石原 大地
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015 in Kyoto (ROBOMECH2015)
    • Place of Presentation
      京都市勧業館 「みやこめっせ」 (京都市左京区)
    • Year and Date
      2015-05-17
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状記憶ポリマー一体型イオン導電性高分子アクチュエータの開発2015

    • Author(s)
      横井 和哉, 菊地 邦友, 幹 浩文, 森岡 大地, 土谷 茂樹
    • Organizer
      日本機械学会 関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都大学 桂キャンパス (京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-03-14
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] イオン導電性高分子金属接合体を使用したソフトグリッパの開発2015

    • Author(s)
      中川 雄貴, 菊地 邦友, 幹 浩文, 森岡 大地, 土谷 茂樹
    • Organizer
      日本機械学会 関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都大学 桂キャンパス (京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-03-14
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] イオン導電性高分子薄膜センサの周波数特性解析2015

    • Author(s)
      石原 大地, 菊地 邦友, 幹 浩文, 森岡 大地, 土谷 茂樹
    • Organizer
      日本機械学会 関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都大学 桂キャンパス (京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-03-14
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 同一カチオンを有するイオン液体を用いたイオン導電性高分子アクチュエータの動作特性評価2014

    • Author(s)
      森岡 大地, 菊地 邦友
    • Organizer
      第15回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会 (SI2014)
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト (東京都江東区)
    • Year and Date
      2014-12-15 – 2014-12-17
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] イオン導電性高分子薄膜センサの動作特性の周波数解析手法の適用2014

    • Author(s)
      石原 大地, 菊地 邦友
    • Organizer
      第15回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会 (SI2014)
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト (東京都江東区)
    • Year and Date
      2014-12-15 – 2014-12-17
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  • [Remarks] 和歌山大学 研究者総覧: 菊地邦友

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      http://wakarid.center.wakayama-u.ac.jp/ProfileRefMain_2102.html

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  • [Remarks] 菊地 個人ホームページ

    • URL

      http://www.wakayama-u.ac.jp/~kikuchi/

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  • [Remarks] 和歌山大学 研究者総覧:菊地邦友

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      http://wakarid.center.wakayama-u.ac.jp/ProfileRefMain_2102.html

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  • [Remarks] 個人ホームページ

    • URL

      http://www.wakayama-u.ac.jp/~kikuchi/

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Published: 2014-04-04   Modified: 2017-05-10  

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