Development of a 3D deformation softactuator using PVC gel
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of Soft Robot: interdisciplinary integration of mechatronics, material science, and bio-computing |
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| Project/Area Number |
19H05329
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
橋本 稔 信州大学, 繊維学部, 特任教授 (60156297)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | PVCゲル / 人工筋肉 / 3次元 / 高分子アクチュエータ / ポリ塩化ビニル / 3次元変形 / ソフトアクチュエータ / PVC / 高分子ゲル |
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| Outline of Research at the Start |
一般にアクチュエータは1軸方向の駆動により機構を動作させることにより使用される。多軸方向への駆動に際しては、1軸アクチュエータを複数結合させて使用されることが多い。本研究では、目標とする3次元形状に変形させることにより駆動するソフトアクチュエータの構成方法について研究する。ソフトアクチュエータとしては、PVCゲルと電極とで構成する高分子ゲルアクチュエータを用い、ゲルと電極の形状および配置により、様々な形状に変形するアクチュエータの設計方法を確立することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
アクチュエータは通常一軸方向に変形するため汎用性が低いという課題が存在する。骨格を排除した構造のソフトアクチュエータが実現すれば、従来の高分子アクチュエータには実現が困難であった3次元的ダイナミック変形を可能とするソフトアクチュエータが創製できる。そこで本研究ではPVCゲルを用いた高分子アクチュエータを3次元形状に任意に変形させることを目的として、球状電極とPVCゲルからなる3次元形状制御ソフトアクチュエータの構成の検討を行った。アクチュエータユニットとして、PVCゲルでコーティングされた球状の陰極の周囲に同じく球状の陽極を8個配置し、PVCゲルと球状電極計9個(陰極1，陽極8）から成るアクチュエータを作製した。400Vの電圧印加時には、配置された各陽極がユニットの中心にある陰極に向かって約160μｍ変位し、アクチュエータの厚さ方向には約250μm変形する。
このアクチュエータユニットをマトリクス状に配置して3次元形状制御ソフトアクチュエータを構成する。本研究では、アクチュエータユニットを縦5列・横6列・高さ2段の合計60個配列した。制御方法については、リレードライブ回路を開発して多チャンネルでの制御方法を確立し、9chでの制御に成功した。また、ユニット構造を多列に配置することによって、アクチュエータの変位量は増大した。厚さ方向での変位量の場合、400V印加時の変位量はアクチュエータユニット単体では約250μmであったのに対して、ユニット2段では約400μmと1.6倍となった。以上により、本研究では任意の陽極を駆動することによって、アクチュエータの表面を一部凹ませるなど、表面形状を変化させることに成功した。
結果、本研究では球状電極を独立に制御し，表面形状を変化させて3次元形状制御ソフトアクチュエータの基本原理を確立した。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
