2021 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
21H01293
|
|---|
| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
前田 真吾 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40424808)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細矢 直基 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40344957)
重宗 宏毅 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40822466)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | EHD / HASEL / ソフトアクチュエータ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ウェアラブルデバイスや人間共存型機械やロボットの次世代技術として，「やわらかさ」を内包するソフトロボットに関する研究が注目を集めている．本研究では，人と機械システムを自然に接続できる技術の実現を念頭において，電気駆動で大変形し，大きな発生力有するハイパワーソフトアクチュエータ技術の開発を目指す．ソフトアクチュエータの革新的技術基盤に必要な条件として，(1)外部に大きな装置を一切必要としない，(2)完全に電気駆動型である，(3)硬いフレーム構造や外力を必要としない，ことを念頭においてソフトな流体圧駆動型アクチュエータを開発する．現在，EHD(ElectroHydroDyanmics)は流体圧を発生させるために面白い技術として注目を集めつつある．EHDは僅かに絶縁性の液体に高電圧を印加することで，電気化学的な反応が電極近傍で生じ，流体が駆動する．一方で，DEAやHASELのような静電駆動型アクチュエータも注目されており，これらを組み合わせた仕組みと関連技術を模索した．また，仕組みにやわらかを付与するため折紙の構造も導入することでEHDとHASELの共存する仕組みを探索した．特にEHDポンプそのものを折紙として機能させることに成功しており，柔軟な構造については見通しを得ている．異分野融合を実施するために，共同研究を進めるためのデジタルファブリケーション技術も探索しながら研究を推進している．ファブリケーションについては，再現性の良い方法を確立した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
EHDは電流が僅かに流れるIon Drag，HASELは静電力で駆動するためそれぞれの駆動原理は異なるが，典型的な入力の電圧は数kVのオーダーであるため，パワーソースを1つにすることができる可能性がある．また，EHDとHASELの長所と短所をお互いに補完できる可能性があるため，それぞれの特徴にあった絶縁性液体を模索した．2021年度はフッ素系の液体はEHD,シリコン系の液体はHASELを駆動させるために，非常に良いことが分かった．また，これらの液体が相分離するため1つのチャンネルで接続できることも確認し，EHDとHASELをそれぞれの液体で駆動させることができた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
2021年度成果を元に，パワーとストロークが出るような仕組みを2022年度は探索する．特にHASELはストロークが短いが応答性が良く、EHDは流体を動かすことに優れているため，適切に柔軟な構造を導入することを検討する．すでに折紙構造を模索しており，構造的に大変形させることを検討している．また，入力電圧が高い方がエネルギー密度が高くため．耐電圧が高い仕組みや自己修復機能を導入することを検討する．HASELにはある程度自己修復機能があることが過去の研究で報告されているが，EHDについては全く見当されていない．2022年度はそのような耐電圧の向上や自己修復機能の導入も視野にいれて研究を進める．
|
