磁性流体を用いた蠕動運動型マイクロマシンの研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650284
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 嵯峨 宣彦 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教授 (80315639)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中沢 賢 信州大学, 繊維学部, 教授 (90021138) ; 島田 邦雄 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教授 (80251883) ; 中村 太郎 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助手 (50315644)
• Keywords: Microrobot / Biomechanics / Earthworm / Magnetic Fluid / Locomotion / Artificial Muscle / Magnetism

Research Abstract

磁性流体を用いた蠕動運動型マイクロマシンについて、3年間の研究期間のうち2年目に当たる平成14年度の研究成果について報告する。
昨年、天然ゴムチューブに水ベースの磁性流体を封入したセルを複数接続した構成で試作機を製作した結果、連続的な蠕動運動を実現できることが確認できたものの、現構成では磁性流体の磁気圧力が小さいことと、水分の蒸発の問題が発生し、用途とするマイクロマシンの寿命に影響を及ぼすことが明らかとなり、新たな磁性流体の開発とチューブ素材の開発の試みをスタートさせた。
14年度も引き続き、新材料、新構成を検討した。磁性流体の開発では、磁性流体とMR流体の混合した新しい磁気混合流体の諸特性について実験的研究を進め、材料では磁性ゴムの形状について、FEM(有限要素法)を用いてシミュレーションを行い、磁場により大きく変形する蛇腹形状を決定した。今年度は、これを試作し評価を行う予定にしている。
また、シリコンチューブ内にケプラー繊維を入れた新しい空気圧駆動型人工筋アクチュエータについても評価を進め、さらに収縮特性を改良する構成を考案した。このアクチュエータを連ねて蠕動運動型ロボットを試作、安定した走行を確認できた。今年度は分岐管路や制御系の検討を行う。
他に、画像計測によって得られた実際のミミズや人工筋アクチュエータの蠕動運動を定式化し、走行パターンをシミュレーションすることも完了した。

Research Products

• [Publications] Norihiko Saga et al.: "Development of Artificial Muscle Actuator Reinforced by Kevlar Fiber"IEEE International Conference on Industrial Technology. 2. 950-954 (2002)
• [Publications] Norihiko Saga et al.: "Development of peristaltic crawling robot using magnetic fluidon the basis of locomotion mechanism of earthworm"Proceedings of Smart Materials, Nano-, and Micro-Smart Systems(SPIE). 4935. 369-377 (2002)
• [Publications] Kunio SHIMADA et al.: "Characteristics of MCF (Magnetic Compound Fluid) in a rotating rheometer"Journal of Magnetism Magnetic and Materials. 252. 235-237 (2002)
• [Publications] 嵯峨 宣彦 他: "磁性流体を用いた蠕動運動型ロボットの開発"日本機械学会 2002年度年次大会. VI. 125-126 (2002)
• [Publications] 嵯峨 宣彦 他: "ケブラー繊維強化型人工筋アクチュエータの開発"日本機械学会 2002年度年次大会. VI. 115-116 (2002)