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2011 Fiscal Year Annual Research Report

電界共役流体の流動メカニズムの解明とこれを用いたマイクロ液圧源の最適設計法

Research Project

Project/Area Number 21686017
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

竹村 研治郎  慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (90348821)

Keywords電界共役流体 / 機能性流体 / 優勢電荷 / 電荷注入 / 数値解析 / マイクロ液圧源
Research Abstract

電界共役流体(Electro-conjugate fluid,ECF)は,直流高電圧の印加によって活発なジェット流を発生する機能性流体である.しかし,電界共役流体に生じる流動のメカニズムは明らかではなく,理論体系の確立が実用化に向けた最大の課題であった.このため,本研究ではECFが不均一な電界において活発な流動を呈することに着目し,ECFの流動発生メカニズムを明らかにすることを目的とした.
2010年度までにマクスウェル応力の不均一性に基づくECF流動理論を提案した.また,流動のかしか実験などを通して,ECFにおける優勢電荷の存在,および鋭利な電極先端からの電荷注入の可能性が明らかとなった.このため,2011年度は,ECFの流動モデルに優勢電荷および電荷注入の影響を導入し,モデルを拡張した.すなわち,ECF特有の優勢電荷に加えて,鋭利な電極角部から注入された電荷にもクーロン力が働くことによりECFの流動が発生すると仮定し,計算機上に流動モデルを構築した.計算対象は,2010年度の可視化実験の際に活発な衝突噴流を観測した対向棒電極対として数値解析を行った.数値解析により得られた流速分布は,流速の方向やオーダ,衝突噴流の発生の有無などの点において可視化実験により得られた流速分布とよく一致しており,提案した流動モデルの妥当性を確認した.
このほか,ECFのマイク腋圧源としての可能性を示すために,直径5mm,高さ5mm程度で約30kPaの最大圧力を発生する電極対を製作した.これを用いて,タンク,ポンプ,アクチュエータが一体化されたマイクロハンドを実現し,ECFの液圧源としての可能性を示した.
以上より,電界の印加によって活発な流動を呈する電界共役流体の流動モデルを確立し,電極設計への応用を可能とした.

  • Research Products

    (7 results)

All 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] A Robot Hand Using Electro-conjugate Fluid : Grasping experiment with balloon actuators inducing a palm motion of robot hand2012

    • Author(s)
      Akihiro Yamaguchi, Kenjiro Takemura, Shinichi Yokota, Kazuya Edamura
    • Journal Title

      Sensors & Actuators A

      Volume: 174 Pages: 181-188

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Robot Finger Using Electro-conjugate Fluid2012

    • Author(s)
      A.Yamaguchi, K.Takemura, S.Yokota, K.Edamura
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 26(掲載決定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Robot Hand Using Electro-conjugate Fluid2011

    • Author(s)
      Akihiro Yamaguchi, Kenjiro Takemura, Shinichi Yokota, Kazuya Edamura
    • Journal Title

      Sensors & Actuators A

      Volume: 170 Pages: 139-146

    • DOI

      10.1016/j.sna.2011.06.002

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A Robot Hand Using Electro-conjugate Fluid : Imitating a palm motion of human hand using soft balloon actuator2011

    • Author(s)
      Akihiro Yamaguchi
    • Organizer
      2011 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • Place of Presentation
      Phuket, Thailand
    • Year and Date
      2011-12-09
  • [Presentation] Control of a Flexible Finger using Electro-conjugate Fluid2011

    • Author(s)
      Kento Mori
    • Organizer
      2011 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • Place of Presentation
      Phuket, Thailand
    • Year and Date
      2011-12-08
  • [Presentation] Control of Bellows Actuator using Electro-conjugate Fluid2011

    • Author(s)
      Kento Mori
    • Organizer
      The 8th JFPS International Symposium on Fluid Power
    • Place of Presentation
      Okinawa, Japan
    • Year and Date
      2011-10-27
  • [Presentation] A Robot Hand Using Electro-conjugate Fluid2011

    • Author(s)
      Akihiro Yamaguchi
    • Organizer
      IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • Place of Presentation
      Shanghai, China
    • Year and Date
      2011-05-12

URL: 

Published: 2013-06-26  

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