2021 Fiscal Year Annual Research Report
可逆的アクチュエーションによって自律的に駆動する印刷紙ロボットの開発
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19K20377
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
重宗 宏毅 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40822466)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ソフトロボット / Electronics free robot / スマートマテリアル / 折り紙技術 / ペーパーメカトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3Dプリンタやオープンソースハードウェアなど、機械要素・電子要素を簡便に作製する手法が台頭している。申請者は、簡便な構造形成手法として、インクジェット印刷によって紙が自律的に折れ曲がる構造形成法を提案した。本研究では、湿度応答性材料をインクに混合することで、湿度変化によって可逆的に駆動するアクチュエータを開発した。可逆的アクチュエータの開発は、1枚の紙に構造とアクチュエータを同時に印刷して人の手を借りずに動く印刷紙ロボットの開発に繋がる。当初の計画通り、自律構造形成した紙を変化する湿度環境下に置くことで可逆的に駆動することに成功した。さらに、構造形成を促進するインクに高湿度応答性材料を混合することによって繊維間に湿度応答性材料をドーピングした。以上を達成するために密閉空間内で湿度を制御可能な自動湿度調整デバイスを開発した。また、湿度応答性材料を混入することによって、溶液と紙の反応速度を変化し折れ曲がり時間を制御することに成功した。複数の溶液を同時に印刷することで紙の自動折り曲げに順序を付けることに成功した。順序を付けることでこれまで折ることのできなかった袋折りやスライドロック機構などのより複雑な構造体の印刷も可能になった。湿度応答性も濃度や溶液量によって調整できるため、印刷によってセンサ値や制御量をプログラムできる。従来エレクトロニクスが行ってきたものと同等またはそれ以上の情報処理を、湿度応答といった物理現象によって代替する点も情報工学の面から学術的創造性が高いと考える。
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