2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the longevity of tendon drive mechanism by self-repairing protective layer
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17K14631
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
長濱 峻介 早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (70754745)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 自己修復 / 腱駆動機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，腱駆動機構の腱（ワイヤ）が摩耗や破断した状態から自己修復することを実現を目指したものである．本年度は，自己修復する腱駆動機構の評価および，回転型クラッチの開発を行った．自己修復する腱駆動機構に関しては，昨年度開発したシステムの中の加熱により自己修復する部品の加熱時間と強度への影響の評価を行った．まず，熱シミュレーションにより自己修復材料の熱伝達の経時変化を計算し，修復時の部品内部の温度変化を計算した．その後，熱伝達シミュレーションで得られた温度分布から修復に要する時間の見積りを行った．見積りをした時間に基づき修復時の加熱時間を設定し，加熱時間に対する修復時の強度の差を実測した．なお，修復部分の形状は３種類用意し，形状による修復速度および強度の差の評価も行った．結果として，修復時間を適切に設定することで，自己修復材料が硬化不良することなく，腱駆動機構を修復可能であることを確認した．また，シミュレーション上は修復速度が最も早くなる予定であった形状が，気泡が原因で十分な強度まで修復しないなど，修復速度や強度には修復部分の形状が大きく影響を与えることを確認した．
また，より汎用的な修復機構を実現するために，自己修復する回転機構の研究も行った．提案した回転機構は，２つの軸が低融点金属で作られたキーで結合されていることで，トルクを伝達することができる構造となっている．過負荷トルクがクラッチに加わった場合は，軸と軸を結合している低融点金属が優先的に破壊されてトルク伝達を遮断する．その後，機構を加熱して低融点金属を融解することで，キー溝構造を再形成し，再度トルク伝達を行うことが可能になる．実験の結果，提案機構は37 kgf・cm程度の許容トルクを有していることを確認し，破断後もほぼ100%の強度の回復が見られた．
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