2021 Fiscal Year Research-status Report
形状記憶ゲルの温度制御による超形状・剛性可変把持機構を有するロボットハンドの創成
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20K14703
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
和田 真人 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (10803752)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ハイドロゲル / ソフトマテリアル / ソフトロボティクス / ソフトメカニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ソフトマテリアルは，生物模倣応用，ソフトロボットへの応用を目指した研究において，摩擦研究に広く用いられており，本研究においても，その経験が活かさ れるのではないかと考えられる.ソフトメカニクス等の低摩擦材料開発を目指した研究として，高分子ハイドロゲルの応用研究を進めてきた.例えば，電場を印 加することにより，ゲル内部の水が表面に移動し，潤滑層を形成し，摩擦が低下することがわかり，電場によってゲルの摩擦を制御する方法を確立した.また， 応募者らのグループでは，レーザー加工機によりゲルを切断した場合，表面粗さが増加し，見かけの接触面積が低下し，摩擦力が低下するという結果も得ており，この技術も今後，ソフトメカニクス等の部品への応用が期待できる.また，申請者は，ゲルの摩擦制御に関する研究を進めてきた経験があり，本研究の学術的な特色 は，摩擦現象という物理現象を，結晶化にて制御しようという基礎的な研究であることに加えて，さらにその研究から得られた結果 をソフトメカニクスへ応用することにある，基礎から応用を見据えた総合的な学問の構築につながるのではないかという点である.本研究では，形状記憶ゲルが用いられ温度制御(サーマルスイッチング機構)に よる超形状・剛性可変把持機構を有するロボットハンドを開発することが，本研究の目的である.当該年度では，形状記憶ゲルの三次元造形技術を確立し，ゲル表面の粘着特性に着目したロボットハンド把持部の快活に成功した．
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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
本年度の研究では，形状記憶ゲルをソフトメカニクスを構築するために結晶性高分子の選定と形状記憶ゲルの温度応答性に関する力学特性評価を現在行っている.形状記憶ゲルを把持部に用いるための設計を進行中であり，三次元のインサート造形による試作を行っている段階である.形状記憶ゲルを把持部に取り付 け，ペルチェ素子による温度応答性の簡易システムは完成しており，温度制御に関する問題は解決している.形状記憶ゲルへの伝熱機構において局所的な伝熱機構であるため目的としている把持機構には至っておらず，伝熱機構を改良を行った.しかし，ゲルの温度特性に把持機構に有利な粘着性を見出した．現在は温度変化による粘着性の解明を行っている．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の今後の推進方策については，ゲルの温度特性のうち形状変化に着目した把持機構の開発であったが，把持機構へのペルチェ素子等のゲルに対する熱伝導率を高める必要があり，把持機構の完成には及ばない．今後は，ゲルの温度による粘着性の変化に着目した把持機構を確立することにより，より実現可能性のある把持機構を開発する．
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| Causes of Carryover |
現在，論文を3報作成しており，その投稿費用として計画している．
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