Force plate for measurement of insect ground reaction force using micro springs

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20984
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 20:Mechanical dynamics, robotics, and related fields
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: Takahashi Hidetoshi 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (90625485)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾上 弘晃 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30548681)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: フォースプレート / 微小昆虫 / 3Dプリンタ

Outline of Final Research Achievements

Using an ultra-precision 3D printer, we designed and fabricated a force plate structure, and constructed a force plate system by combining the prototype force plate structure with a laser displacement meter. In addition, calibration experiments of the force plate against the force and evaluation of the resonance frequency were conducted. Theoretical construction and demonstration experiments were conducted on the positional error of the response due to the misalignment of the spot positions of the force plate structure and laser displacement meter. Using the force plate system, we measured the ground reaction force (GRF) of a fruit fly while walking, and measured the GRF equivalent to the body weight as a response.

Free Research Field

機械工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の機械加工では、3次元的な微細構造、特にマイクロメートルオーダで柔らかい構造を製作することは難しかった。一方で、従来のMEMSプロセスにおいても、材料を積層し構造を製作するため、3次元的に曲線を描くような構造の製作には不向きであった。本研究では、マイクロ光造形を利用したマイクロスプリングの製作に挑戦することで、昆虫の運動中に働く微小な足裏反力を地面の変位として変換し計測するシステムへの応用に繋げている。近年、マイクロ光造形を利用した研究は盛んになってきたが、スプリングのような機械的構造を利用した研究はほとんどなく、研究の鍵となるスプリング構造そのものにも新規性がある。