2022 Fiscal Year Annual Research Report
Enhancement of Gripping Characteristics for Soft and Slippery Objects Using Double-Scale Protrusions and MPS Simulation
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20K04246
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| Research Institution | Meisei University |
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Principal Investigator |
高 三徳 明星大学, 理工学部, 教授 (00337271)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中佐 啓治郎 広島国際学院大学, 工学部, 研究員 (80034370)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ステンレス鋼 / 放電加工 / スパッタエッチング / 二段階突起物 / グリップ力 / 突起物モデル生成ソフト / 粒子法 / グリップ・ソフトウェア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に続いて次の実験を行った．マルテンサイト系ステンレス鋼SUS420J2について，一段階突起物として放電加工により高さ1mmの三角プリズム型および四角錐型突起物を作製し，その上にスパッタエッチングにより底面直径が約20μmの微細な円錐状突起物を形成して二段階突起物とした．これらの突起物試験片を用いて，マシンオイルを塗布した軟質シリコーン板（軟滑物体のモデル材料とした）のグリップ（摩擦）試験を行い，次の結果を得た．（1）一段階突起物によりグリップ力は増加するが，二段階突起物のグリップ力はそれらよりも約2倍大きい．（2）一段階突起物の形状によって摩擦力は異なるが，その表面にランダムに分布する多数の微細突起物があれば，グリップ効果が大きく向上する．（3）軟質物体に対するグリップ力には，一段階突起物と微細突起物の両方の侵入深さが大きく寄与する．
つぎに，軟滑物体を確実にグリップするのに最適な突起物の形状・寸法・分布を選択する「グリップ・ソフトウェア」の開発には，(1)「突起物モデル生成ソフト」（3D-Modelerを用いて，2枚の走査電子顕微鏡画像から微細突起物の3Dモデルを作成する），(2)任意の形状・変形特性をもつ軟質物体のモデル作成と特性値入力プログラム，(3)任意形状をもつ軟質物体の二段階突起物によるグリップ・シミュレーション（大変形有限要素法と粒子法の連成ソフトを用いてグリップ力と変形を計算する），（4）グリップ・シミュレーションの妥当性を検証するための参照実験データの取り込み，の組み合わせが必要である. (1)，(2)および(4)については，今年度までにほぼ完成しているが，(3)については，粒子法による突起物周辺の油圧分布の計算を除いて未完成であり，グリップ力の計算には至っていない. これについては，2023年度中には完成できる見通しをもっている.
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