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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Intelligent chemical actuators and scientific principle of chemical mechanics

Research Project

Project/Area Number 16H04306
Research InstitutionShibaura Institute of Technology

Principal Investigator

前田 真吾  芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40424808)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsゲル / 自律駆動 / 振動反応 / ソフトアクチュエータ
Outline of Annual Research Achievements

ソフトマテリアルはその低い弾性から, 環境に応じてその形状や体積を変化させることが可能である. この性質を利用して, 相手側の形状に依存しない作業が可能なソフトロボットの研究が盛んに行われている.申請者は自律的に運動を生成する自律駆動ゲルに着目した.金属錯体イオンを高分子鎖に化学的に組み込むことで合成された自律駆動ゲルは,強酸,還元剤,有機酸を混合した系内で振動反応で知られるベローゾフ・ジャボティンスキー反応をゲル内で誘起させると,ゲルがその反応と同期して周期的に体積を膨潤,収縮させることができる.本研究ではまずはじめに,ゲルの応力と歪の関係について明らかにすることで,自律駆動ゲルの出力を最大化するした.これまで自律駆動ゲルが生成する仕事が小さいため,アクチュエータとしての機能性が制限されてきた.我々は自律駆動ゲルが酸化状態と還元状態において,一定の歪を加えた状態で弾性率が大きく変化することを見出した.その結果,自律駆動ゲルへある程度張力を加えることで有効な仕事を取り出すことに成功した.さらに自律駆動ゲルへ加える力の境界条件によって,収縮波が観測された.さらに周期的な外力を加えると外力の周期と同期する条件が存在すること,歪を加えることによって反応を誘起できることも見出した.つまり,力によって自律駆動反応ないにおける化学反応ネットワークを外力によってフィードバックできることが明らかとなった.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (19 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Balloon dielectric elastomer actuator speaker2019

    • Author(s)
      Hosoya Naoki、Masuda Hiroaki、Maeda Shingo
    • Journal Title

      Applied Acoustics

      Volume: 148 Pages: 238~245

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2018.12.032

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Deformable Motor Driven by Dielectric Elastomer Actuators and Flexible Mechanisms2019

    • Author(s)
      Minaminosono Ayato、Shigemune Hiroki、Okuno Yuto、Katsumata Tsubasa、Hosoya Naoki、Maeda Shingo
    • Journal Title

      Frontiers in Robotics and AI

      Volume: 6 Pages: 51~51

    • DOI

      https://doi.org/10.3389/frobt.2019.00001

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Three-dimensional displacement measurement of self-oscillating gel using digital holographic microscopy2018

    • Author(s)
      Morita Yoshiyuki、Matsuo Tsukasa、Maeda Shingo、Oishi Masamichi、Oshima Marie
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 57 Pages: 10541~10541

    • DOI

      https://doi.org/10.1364/AO.57.010541

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dielectric Elastomer Actuators with Carbon Nanotube Electrodes Painted with a Soft Brush2018

    • Author(s)
      Shigemune Hiroki、Sugano Shigeki、Nishitani Jun、Yamauchi Masayuki、Hosoya Naoki、Hashimoto Shuji、Maeda Shingo
    • Journal Title

      Actuators

      Volume: 7 Pages: 51-1~51-11

    • DOI

      https://doi.org/10.3390/act7030051

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Stretchable Suction Cup with Electroadhesion2018

    • Author(s)
      Okuno Yuto、Shigemune Hiroki、Kuwajima Yu、Maeda Shingo
    • Journal Title

      Advanced Materials Technologies

      Volume: 4 Pages: 1800304~1800304

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/admt.201800304

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Self-sustained Motility of BZ Gels2019

    • Author(s)
      Shingo Maeda
    • Organizer
      The workshop on Active Matter for Soft Robotics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Robots based on chemical system2018

    • Author(s)
      Shingo Maeda
    • Organizer
      IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Fluidic chemo-mechanical actuators2018

    • Author(s)
      Shingo Maeda
    • Organizer
      IEEE Soft Robotics 2018 Workshop: Fluid-driven soft robots: a collaborative workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Swinging paper actuator driven by conduction electrohydrodynamics2018

    • Author(s)
      1.H. Shigemune, S. Sugano, H. Sawada, S. Hashimoto, Y. Kuwajima, Y. Matsushita, S. Maeda, V. Cacucciolo, C. Matteo, C. Laschi
    • Organizer
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DEAによる構造物の振動制御に関する研究2018

    • Author(s)
      平原隼人,梶原逸郎,細矢直基,前田真吾
    • Organizer
      日本機械学会 Dynamics and Design conference
  • [Presentation] Printed Self-oscillatory Mechanism Inspired by an Electric Bell2018

    • Author(s)
      H. Shigemune, V. Cacucciolo, C. Matteo, C. Laschi, and S. Maeda
    • Organizer
      IEEE Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of Low Energy Micro EHD Pump by Designed Electric Field2018

    • Author(s)
      T. Sato, S. Maeda, Y. Yamanishi
    • Organizer
      IEEE Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Self-contained fluidic muscle2018

    • Author(s)
      V. Cacucciolo, J. Shintake, S. Maeda, D. Floreano, S. Herbert
    • Organizer
      IEEE/RSJ Robotics and System(IROS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Suction cup with active soft pad2018

    • Author(s)
      Y. Okuno, H. Shigemune, Y. Kuwajima, S. Maeda
    • Organizer
      IEEE/RSJ Robotics and System(IROS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DEAの振動を用いた推進に関する研究2018

    • Author(s)
      菅野誠,重宗宏樹,前田真吾
    • Organizer
      ROBOMEC2018
  • [Presentation] DEAモータとその制御モジュールの開発2018

    • Author(s)
      南之園彩人,重宗宏樹,前田真吾
    • Organizer
      ROBOMEC2018
  • [Presentation] BZゲルの応力緩和時における膨潤・収縮波に関する研究2018

    • Author(s)
      黒木雅也,前田真吾
    • Organizer
      ROBOMEC2018
  • [Presentation] マイクロEHDポンプの印加電圧の非対称性に関する研究2018

    • Author(s)
      佐藤匡,前田真吾,山西陽子
    • Organizer
      ROBOMEC2018
  • [Remarks] Research profile

    • URL

      https://shibaura.pure.elsevier.com/en/persons/shingo-maeda

URL: 

Published: 2019-12-27  

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