Silent Driven Robotic Hand using Liquid-Cooled Artificial Muscle Actuators

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21818
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Tahara Kenji 九州大学, 工学研究院, 教授 (80392033)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 陽介 金沢大学, フロンティア工学系, 助教 (20582331)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: 人工筋肉 / 液冷 / 高分子 / 無音

Outline of Final Research Achievements

We developed an artificial finger filled with silicone and driven by artificial muscles, mimicking the roles of extrinsic and intrinsic muscles found in human fingers. This design expands the range of motion and takes advantage of liquid cooling. Creating identical artificial muscles presents challenges, but by using multiple muscles with different functionalities, we can exploit their unique properties. While individual muscles may struggle with high output and large displacements, combining them broadens their utility.
Additionally, silicone oil improves cooling efficiency and reduces friction in the finger made of high polymers, demonstrating the potential of a liquid-cooled hand. Our research introduces a groundbreaking approach to constructing a silent-operating robot hand.

Free Research Field

ロボティクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

当初の目的であった無音で艶めかしく駆動する高分子のみで構成された指を構築し，それらを複数用いたハンドによる物体把持を実現することができた．シリコンオイルによって冷却性が上がるだけでなく，高分子のみで作成した指の摩擦を低減する効果もあり，液冷ハンドの可能性を示すことができたと考えている．特に，無音動作する指はこれまでほとんどないので，全く新しいロボットハンドの構築方法が提案できたと考えている．今後，人の生活空間で駆動するロボットに対するアプローチの1つとして社会的意義は高いと思われる．一方，学術的意義として高分子人工筋肉の液冷駆動（シリコーンオイル）の有効性を示すことができたと考えている．