2021 Fiscal Year Annual Research Report
界面ストレン工学を基盤とした動力学協奏制御と高速立体転写の機能追求
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19H02446
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
遠藤 洋史 富山県立大学, 工学部, 准教授 (90455270)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | リンクル / エラストマー / Auxetic構造 / ソフトロボット / 3D造形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではエラストマー弾性体に『界面不安定性』ストレイン工学に基づく表面座屈を誘起し、周期的微細凹凸構造『しわ・リンクル』を構築する。ダイナミックな環境応答を示す植物に習い、リンクルフィルムの表面形状に同調した弾性毛管力フォールディング(流体の自動内包)を誘起し『高速立体転写』から、機能を付与した多彩な3D造形、ソフトロボットを開発することを目的としている。
3年目となる今年度は、まずリンクルフィルムについてはUVO処理とプラズマ処理を併用することにより階層型の同心円状リンクル構造を作製した。プラズマ→ UVO処理順の連続処理による手法から、構造転写を経由しなくともリンクル構造の階層化を図れることを見出だした。
また、液体金属含有エラストマーフィルムの遠隔操作を実施して、水面遊泳ソフロボット機構へと展開した。液体金属(EGaIn)を超音波処理により微粒子・分散化して、PDMS母体に導入して含有フィルムを作製し、水面上に静置後、近赤外光照射によりマランゴニ推進を誘起した。運動性評価やサーモグラフィー解析を行なった。
併せて3Dプリンタを用いた造形も駆使して、Auxetic構造付与の歩行型ソフロボットの開発を行なった。立体的なAuxetic構造変形態を有するソフトアクチュエータを設計し、空圧制御により駆動させることを目指した。Auxetic構造の1種であるDAH構造と空圧でアクチュエーター機能を発現するベローズ型チューブとを一体化したソフトアクチュエーターを試作した。その結果、空気注入に伴うチューブ拡張に同期して歩行しながらDAH構造の矢印先端部が上下に屈曲運動する様子を確認した。
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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
リンクルフィルムについてはUVO処理とプラズマ処理を併用することにより階層型の同心円状リンクル構造を作製した。プラズマ→ UVO処理順の連続処理による手法から、構造転写を経由しなくともリンクル構造の階層化を図れることを見出だすことができた。
ソフトロボティクスの観点においては、液体金属(EGaIn)を超音波処理により微粒子・分散化して、PDMS母体に導入して含有フィルムを作製し、水面上に静置後、近赤外光照射によりマランゴニ推進を誘起した。運動性評価やサーモグラフィー解析を行なった。遠隔操作を実施し、水面遊泳ソフロボット応用の可能性を見い出すことができた。併せて3Dプリンタを用いた造形も駆使して、Auxetic構造付与の歩行型ソフロボットの開発も行なった。Auxetic構造の1種であるDAH構造と空圧でアクチュエーター機能を発現するベローズ型チューブとを一体化したソフトアクチュエーターを試作した。その結果、空気注入に伴うチューブ拡張に同期して歩行しながらDAH構造の矢印先端部が上下に屈曲運動する様子を確認することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
フォールディング実験の対照として、3Dプリンタを用いてAuxetic流路構造を作製し、液体金属や空気を流入してフレキシブルセンサーやソフトロボット開発を目指している。今年度は、その基礎実験と併せて、応用として遊泳型や歩行型のソフトロボット作製に成功している。
今後は、Auxetic流路構造のフレキシブル性を活かした伸長導電をさらに展開して、複雑なウェアラブル造形や立体変形の多彩化に着手する予定である。
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