2018 Fiscal Year Research-status Report
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17K06121
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
脇元 修一 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40452560)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ソフトアクチュエータ / 人工筋肉 / 導電性繊維 / 形状記憶ポリマー / スマート化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では空気圧駆動のソフトアクチュエータであるMcKibbne型人工筋の高機能化を目指している。McKibben型人工筋はゴムチューブと編み込んだ繊維からなるスリーブで構成され，空気圧によって収縮動作を行う。スリーブを構成する繊維を機能性繊維とすることで人工筋の高機能化を実現する。当該年度においては下記の項目を実施した。
①圧力センサ機能と小型バルブを有する人工筋の開発と制御：導電性繊維をスリーブ内に複合し，電気抵抗値を測定することで人工筋への印加圧力が推定可能であることが，これまでの研究により明らかにされていた。今年度は，小型バルブを開発し人工筋に内蔵した。導電性繊維からの推定圧力をフィードバックすることで圧力制御が可能なスマート人工筋を実現した。
②変位センサ機能を有する人工筋の実現：導電性繊維をスリーブ内に複合し，インダクタンスを計測することで変位推定が可能な人工筋を開発した。最適な導電性繊維本数や作動流体の検討を行った。また，光ファイバをスリーブ内に複合する新たな構造の変位推定可能な人工筋を考案し，その基礎特性を明らかにした。
③形状記憶ポリマーの自動複合化手法：形状記憶ポリマーの形状固定性を利用することで駆動特性が可変となる人工筋を開発している。昨年度までは型成型により製作した形状記憶ポリマーを手作業により人工筋へ複合していた。本年度はディッピングによって形状記憶ポリマー繊維を実現し，さらに製紐機を用いることで形状記憶ポリマー繊維を複合する人工筋の自動製作プロセスの基礎を構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
導電性繊維センサや形状記憶ポリマーを複合した人工筋の開発は昨年度までの成果をベースにして研究が進捗した。センサ機能の付加では導電性繊維に加えて光ファイバを用いる新たな手法を考案することができた。導電性繊維センサと比べ電磁ノイズに影響されにくいため人工筋を集積した際にも良好な制御特性が期待できる。形状記憶ポリマー繊維の人工筋複合に関しては製紐機による製作が可能となるかがキーポイントになると考えていた。現状では繊維表面に凹凸が見られるため改善が必要であるものの製紐機で取り扱うことが可能なレベルでの形状記憶ポリマー繊維の製作が可能となった。各機能性繊維を複合した人工筋の製作と基礎実験実施できている。以上のことから，現在までの研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，導電性繊維，形状記憶ポリマー繊維，光ファイバの各繊維を有する人工筋の研究を実施していく。特に変位センサ機能を有する人工筋は導電性繊維複合型と光ファイバ複合型の二つのタイプを開発してきており，今後，両タイプにおいてサーボ制御を実現し，その制御特性の違いを明らかにしていきたい。形状記憶ポリマー繊維は，上述したように，その表面性状を改善していく必要がある。実験的に適切な成型条件を調査していく。これによって，形状記憶ポリマー複合人工筋の製作精度が高くなり，駆動特性が向上すると考えている。機能性繊維による高機能化は，収縮型のMcKibben型人工筋以外の空気圧人工筋へも適用可能性がある。強化繊維方向を変えることで，湾曲型の人工筋が実現可能である。機能性繊維を複合した湾曲型人工筋の基礎開発を行っていく予定である。これらの開発を通して，高機能な空気圧人工筋の実現方法を確立する。
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| Causes of Carryover |
理由：2017年度において材料費が想定より抑えられたことが影響し2019年度使用額が生じている。
使用計画：消耗品購入費・旅費として2019年度の助成金と合わせて使用する。
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