Mechanics of Wet Contact with Applications to Sticky/Slippery Object Manipulation
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of Soft Robot: interdisciplinary integration of mechatronics, material science, and bio-computing |
|---|
| Project/Area Number |
21H00333
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Review Section |
Complex systems
|
|---|
| Research Institution | Ritsumeikan University |
|---|
Principal Investigator |
平井 慎一 立命館大学, 理工学部, 教授 (90212167)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
|
|---|
| Keywords | ウェットコンタクト / 粘弾性 / 付着性 / ハンドリング / 表面 / 粘着 / 摩擦 / 動的粘弾性 / 粘着性 / べき乗則 / 同定 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は，ウェットコンタクトの力学を解明するとともに，その成果を踏まえて粘滑物のハンドリングを実現することである．ソフトロボットが活動する環境は，ドライな表面を有する物体のみならず，ウェットな表面を有する物体を含む．ソフトロボットとウェットな表面との接触では，粘着力が生じ，摩擦が減少し滑りやすくなるなど，ドライな接触とは異なる現象が生じる．そこで，柔らかく表面がウェットな物体の接触をウェットコンタクトと称し，その力学を解明することを目指す．さらに，その成果を基に，表面に粘着性や潤滑性を有する粘滑物のハンドリングを実現する手法を確立する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，ウェットコンタクトの力学を解明するとともに，その成果を踏まえて粘滑物のハンドリングを実現することである．ウェットコンタクトの力学においては，非線形粘弾性のモデリングに関する研究を進めた．応力とひずみ，ひずみ速度との関係を，べき乗則で表し，応力とひずみの時系列データから，モデルパラメータを推定する手法を提案した．荷重変位測定ユニットFSA-1KE-50Nを用いて，応力とひずみの時系列データを計測する．このとき，測定ユニットのプローブを，対象材料との接触を保ちながら往復運動させる．様々なゲル材料に対して計測を実施し，モデルパラメータを推定した．その結果，べき乗則で非線形の粘弾性特性を表現することが可能になった．
次に，表面の付着性の力学に関する研究を進めた．付着性は，物体どうしの接触が失われるときに現れる．そこで，測定ユニットのプローブが非接触の状態から対象材料に接触させ，その後に非接触状態に戻す．このとき，接触状態から非接触状態に遷移する過程における応力とひずみの時系列から，表面の粘着性を推定できる．材料が同じで，表面の付着性が異なるゲル材料に対して，この計測を実施した結果，付着性に応じて異なる応力ひずみ曲線が得られた．プローブと対象物が非接触と接触を遷移するとき，付着性によりひずみ速度と応力の方向が逆になる領域が生じる．このような領域を評価することにより，付着性を表現できる可能性があることがわかった．
粘滑物ハンドリングには，空気圧で膨張する膜を用いたソフトハンドが有効である．膜の変形形状を計算論的に設計する手法により，複数材料から成る膜を設計し試作した．また，接着なしで空気圧駆動の指を製作する手法を提案し，試作した指による物体操作を実験的に評価した．さらに，ソフトひずみセンサを用いたひずみと近接の同時計測により，把持の状態を推定する手法を提案した．
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
