2019 Fiscal Year Annual Research Report
A multiple DOF manipulator with rolling contact joint mechanism driven by super-coiled polymer actuators
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17K06259
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
西川 敦 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20283731)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩本 憲泰 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (30778816)
小関 道彦 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (50334503)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アクチュエータ / ナイロン繊維 / 転動関節機構 / 遊星関節機構 / 拮抗駆動系 / 撚糸機 / 繊維機械 / 多自由度マニピュレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2014年にHainesらによって提案されたナイロン繊維アクチュエータ（Super Coiled Polymer (SCP) アクチュエータ）が次世代ロボットのアクチュエータとして期待されている。SCPアクチュエータを作成するためのコイル化の方法として繊維の端から端までコイルで満たされた状態になるまでツイストする方法（オーバーツイスト型）と、一定数のツイスト後に芯棒に繊維を巻きつけることによりコイルを形成する方法（マンドレル型）があるが、どちらのタイプにおいても、作製工程の簡便化や性能のばらつきを減らすことが重要な課題となっている．2019年度の実績は以下の２点である。
（１）オーバーツイスト型SCPアクチュエータの作製と評価：前年度までの研究において、撚糸機によりナイロン繊維のコイル化を行うには、撚り速度・巻き取り速度・施撚時の張力において厳密な調整が必要であることが明らかになった。これらの結果を踏まえ、新たな撚糸機の開発を行ったところ、提案システムで作製したSCPアクチュエータは従来法で作製したアクチュエータよりも変位量に関してばらつきが少なく、アクチュエータの位置決め精度の向上が期待できる結果を得ることができた（日本機械学会 機械力学・計測制御部門 Dynamics and Design Conference 2019で発表）。
（２）マンドレル型SCPアクチュエータの作製と評価：マンドレル型アクチュエータはオーバーツイスト型に比べ長期間の形状保持が困難であることが知られている。本研究では、多数の実験を通して、一定張力下でマンドレル型SCPアクチュエータを作製する新たな方法を提案した。本研究により、長期間の形状保持が可能なマンドレル型ナイロン繊維アクチュエータの作製方法の確立とアクチュエータの性能の向上が期待できる結果が得られた（第58回日本生体医工学会大会で発表）。
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