可逆形状記憶合金アクチュエ-タを用いたミクロサイズロボットの研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03805021
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 栗林 勝利 山口大学, 工学部, 教授 (30081251)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 倉一 大阪府立産業技術総合研究所, 材料技術部, 総括研究員 ; 谷口 隆雄 山口大学, 工学部, 助教授 (20093966)
• Keywords: 可逆形状記憶合金 / RSMAアクチュエ-タ / マイクロロボット / ミクロンサイズアクチュエ-タ / RTiNiアクチュエ-タ / RTiNi薄膜

Research Abstract

本研究計画は形状記憶合金を薄膜化してミクロンサイズのアクチュエ-タを作り、標記のミクロンサイズロボットの試作、駆動制御を行うものである。本年度は薄膜タイプの可逆形状記憶合金ロボットの試作を目指して以下のように研究を進めた。全長1000μmミクロンサイズのア-ムの設計を行い、それを制御する方法について計画を行った。次にこの種のア-ムの制御の可能性を知るために可逆形状記憶合金の薄膜(5μm)を用い、人の手による組立可能な1自由度のミリサイズア-ム(全長6000μm)の試作を行った。これに通電制御のためのリ-ドワイヤをスポット溶接し、フォトダイオ-ドを用いた角変位センサをとりつけ、さらに電流制御回路をとりつけてセンサフィ-ドバック制御を行った。その結果簡単なPI制御であるが容易に制御することができ、センサフィ-ドバック制御について目途を得た。次にこれを1自由度のミクロンサイズのア-ム(全長100〜400μm)のものについて確かめるために、シリコンウエハ上にTiNi合金薄膜、Si_3N_4、薄膜、SiO_2薄膜を作成して作るア-ムの製造プロセスの計画を行った。この計画に基ずき、TiNi合金薄膜をマグネントロスパッタによりシリコンウエハに作成し、ウェットエッチングにより1自由度ア-ムのパタ-ン化までは行った。来年度はこれをさらに進め、RTiNi薄膜の熱処理及び動作制御まで進める予定である。そこまで成功すれば当初のグリッパ付2自由度ミクロンサイズア-ムは比較的簡単に作成可能であろうと考えている。

Research Products

• [Publications] 栗林 勝利: "可逆形状記憶合金を用いたマイクロロボットの試作" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス 91' 学術講演会論文集. 181-182 (1991)
• [Publications] 栗林 勝利: "Micro Flexible Arm Using Reversible TiNi Alloy Thin Film Actuators" Proc.of Second International Symposium on Micro Machine and Human Science. 153-161 (1991)
• [Publications] 栗林 勝利: "RTiNi薄膜を用いたマイクロロボットの試作" 日本機械学会全国大会学術講演会論文集. (1991)
• [Publications] 栗林 勝利: "可逆形状記憶合金薄膜を用いたミクロンサイズロボットの研究" 日本機械学会中国四国支部第30期学術講演会論文集. 308-310 (1991)
• [Publications] 竹内 俊夫: "可逆形状記憶合金薄膜を用いたミリサイズロボットの試作と制御" 日本機械学会中国四国支部卒業研究発表講演会前刷集. 235-236 (1992)
• [Publications] 星山 豊宏: "SMAアクチュエ-タを用いたミリサイズア-ムの試作と制御" 日本機械学会中国四国支部卒業研究発表講演会前刷集. 227-228 (1992)