Study on micro-manipulation using adhesion force control

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K13656
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 関口 悠 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (00712423)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 凝着 / マニピュレータ / 可逆接合

Outline of Annual Research Achievements

本研究では物体を把持・脱離するマイクロマニピュレータに凝着力制御を利用した手法を取り入れることを目指した。把持対象物のサイズが小さくなると重力による離脱が期待できないため，凝着力を利用した把持・脱離デバイスにおいては凝着力をどのように減少させるかが重要となる。ヤモリは足裏に微細毛構造を設けることで，接触面積を増やして体を支えるのに十分な凝着力を獲得するだけでなく，微細毛構造を利用した異方性可逆接着を実現している。凝着力に異方性が生まれると，動きに連動して凝着力が変化するため，任意のタイミングで強くくっついたり，簡単に剥がれたりすることが可能となる。そこで，構造を利用した凝着力制御に着目することで確実な脱離が実現可能な凝着型マニピュレータを開発した。具体的には，把持部の内部構造を工夫することで，直線運動の入力に対してマニピュレータ先端の凝着部が回転を伴いながら変形する設計を実現し，非常に軽量な把持物に対しても確実な脱離が可能となった。この技術を用いると，突起部がない薄い板材のPick＆Placeなどが可能となる。プレート状の対象物のマニピュレートは，負圧吸着型マニピュレータが得意とする分野であるが，開発した手法は負圧吸着型が適用できない条件（変圧容器内や狭い空間）などで応用が期待される。本研究においてシンプルな入力のみで脱離できる機構を採用したことでマニピュレータの小型化を実現したことで，凝着現象を用いた物体操作の可能性を示すことが出来た。