2017 Fiscal Year Annual Research Report
Criterion of an inspired device for gripping and releasing
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15K06458
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高橋 邦夫 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (70226827)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ヘムタビー パソムポーン 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (00401539)
齋藤 滋規 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (30313349)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 凝着 / PDMS / 生物模倣 / 梁構造 / 毛構造 / 弾性はり理論 / 水平力 / 把持・脱離デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱力学的に厳密に可逆な接合プロセスへ役立てるため，ヤモリや虫等，自然界の生物が用いる，多毛構造による把持と脱離機構を物理的に明らかにする．毛構造をモデル化し理論的な検討を行うとともに，実験による検討を行っている．理論モデルに関しては，昨年度までの研究により梁の軸方向の伸びと梁のせん断変形を考慮した弾性梁モデルでは水平方向の力が把持力に及ぼす影響を定性的に予測できるが実験結果と理論との差を定量的に説明するに至らないことが明らかになり，大変形を考慮した梁モデルが必要である課題が得られた．多毛構造の実現に関しては，我々が提案した真空容器中における櫛構造の積層方法を用いて試作した．長さ1000μm，幅300μm，厚さ100μmの梁が一列に並べられたPDMSの櫛構造を複数枚作成しておき，梁の傾斜角が20度になるように櫛構造を一枚ずつずらして積層することで2000本の梁からなる多毛構造体を作った．作成した多毛構造体を用いて把持力の測定実験を行った．対象平面に対し，垂直に押し付けた後，斜め方向に引き上げ，その過程で多毛構造体に働く水平方向と垂直方向の力を，3分力計を用いて同時に測定した．梁を伸ばす方向（90度以下）に多毛構造体を引き上げる場合は対象平面と梁側面との間に把持力が計測された．一方，梁を縮める方向（90度より大きい角度）に引き上げる場合は反発力のみが発生し，前者と比べて容易に脱離を引き起こすことが計測された．さらに，作成した多毛構造体を二つ向かい合わせ，梁の長手方向を外側に向けて配置し，対象平面に対しそれぞれ水平方向の変位を制御することにより対象平面を把持・脱離するデバイスとして実現の可能性があることが実験によって明らかになった．
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Research Products
(1 results)
