Enhancement of Gripping Characteristics for Soft and Slippery Objects Using Double-Scale Protrusions and MPS Simulation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04246
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related
• Research Institution: Meisei University
• Principal Investigator: Gao Sande 明星大学, 理工学部, 教授 (00337271)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中佐 啓治郎 広島国際学院大学, 工学部, 研究員 (80034370)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 二段階突起物 / 軟質物体 / グリップ機能 / ステンレス鋼 / 放電加工 / スパッタエッチング / 粒子法シミュレーション / グリップ・ソフトウエア

Outline of Final Research Achievements

Double-scale protrusions were fabricated to increase gripping ability for soft and slippery objects: One is millimeter-sized triangular prism or quadrangular pyramid protrusions on a stainless steel produced by electrical discharge machining, and another is micronmeter-sized cone-shaped protrusions formed by sputter etching. The friction tests of a soft silicone sheet proved that the double-scale protrusions have about twice higher gripping ability than single-scale protrusions in an oil environment. A framework of grip software for selecting the best protrusions to firmly grip soft and slippery objects was developed based on the results of grip experiments, finite element method and moving particle simulations.

Free Research Field

機械工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により，軟滑物体を確実にグリップするには，二段階突起物の利用が有効であることが明らかになった．また，一部未完成部分が残っているが，当初目的とした「グリップ・ソフトウエア」の大枠を開発することができた．このグリップ・ソフトソフトウエアは，多種多様な食品，布・プラスチック・ゴム・繊維物質などの工業素材，人体組織（内臓，血管），土・雪など，任意の形状・寸法・変形特性をもつ軟滑物体を確実にグリップ・搬送することが必要な機械，ロボット，医療器具，スポーツ・作業用具などの表面設計に広く利用できる．