2020 Fiscal Year Research-status Report
Realization of smart artificial muscles by braider technology and their applications to soft robots
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20K04240
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
脇元 修一 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40452560)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ソフトアクチュエータ / スマート人工筋 / ソフトロボット / 光ファイバ / McKibben型人工筋 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、柔軟材料から構成されるソフトロボットの開発が極めて盛んになっており、同時にソフトアクチュエータの高機能化への期待が高くなっている。このような背景から、研究代表者は空気圧駆動のソフトアクチュエータであるMcKibben型人工筋をベースとし、光ファイバをセンサとして有する収縮型・湾曲型の2種類のスマート人工筋を開発している。収縮型・湾曲型人工筋ともラバーチューブと繊維で構成されるが、これらのスマート人工筋は、アクチュエータとしての構成要素である繊維の一部を光ファイバに置き換えることで実現できる。光ファイバは製紐機（せいちゅうき）と呼ばれる装置を用いることで人工筋の製作プロセスと同時に複合させることが可能である。本研究では、収縮型・湾曲型のスマート人工筋の製作手法や特性の改善を行い、それぞれソフトロボットアーム、ソフトロボットハンドへ適用することで有効性を示す。
2020年度は、収縮型スマート人工筋をラバーコーティングすることで、ヒステリシスや不感帯を低減させることが可能であることを実験的に確認し人工筋の制御を実施した。また、ソフトロボットアームへの適用に関する基礎検証用として、2本の収縮型スマート人工筋を並列接合した湾曲メカニズムを試作した。本メカニズムは各人工筋を収縮させることで双方向への湾曲動作が可能である。湾曲駆動を行いながら、両スマート人工筋からのセンサ出力を計測した結果、湾曲量とセンサ出力に相関がみられた。湾曲型スマート人工筋では、光ファイバの表面の一部を加工することで、人工筋の湾曲に対するセンサ感度の向上を実現した。
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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
2020年度は収縮型スマート人工筋、湾曲型スマート人工筋の双方において特性向上を実現する製作手法を構築することを目的としていた。収縮型スマート人工筋ではラバーコーティングを含めた製作手法の改善を行いヒステリシスや不感帯の改善を実現した。基礎的な段階ではあるが収縮量制御を行った。湾曲型スマート人工筋では光ファイバ表面の加工により人工筋の曲率半径に対するセンサ感度の向上が認められた。これらの実施内容に加え、収縮型スマート人工筋を２本用いた湾曲メカニズムを試作し基礎実験を実施できたことは、当初目標を上回る成果といえる。一方で、湾曲型スマート人工筋に搭載する光ファイバの表面加工については十分な条件出しができておらず引き続き実験的に検討する必要がある。これらを総合的に判断すると、おおむね順調に進展している状況であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
検討が不十分となっている湾曲型スマート人工筋の光ファイバの最適な表面加工条件を実験的に調査していく。
研究全体としては、当初の計画通り人工筋構造内に搭載された光ファイバをセンサとして用いることで、収縮型スマート人工筋の収縮量、湾曲型スマート人工筋の湾曲量の制御性向上を目指す。また、それぞれをソフトロボットアーム、ソフトロボットハンドへ適用するための構造検討を行う。
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| Causes of Carryover |
予定していた学会などがすべてオンラインでの実施となるなど旅費を支出することがなかったことが次年度使用額が生じた主な理由である。消耗品購入費・旅費などで2021年度に使用する。
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