2014 Fiscal Year Annual Research Report
高パワー作業を行う狭隘空間内作業マイクロロボットの開発
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26289025
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉田 和弘 東京工業大学, 精密工学研究所, 准教授 (00220632)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横田 眞一 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (10092579)
金 俊完 東京工業大学, 精密工学研究所, 准教授 (40401517)
嚴 祥仁 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教 (20551576)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | マイクロマシン / 先端機能デバイス / マイクロロボット / ER（電気粘性）流体 / 交流圧力 / MEMS / 高アスペクト比 / 多自由度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
震災等による建築物倒壊現場の瓦礫内，原子炉や化学プラントの細管内等の狭隘空間において高パワー作業を行うマイクロロボットを，申請者らが提案，開発している，交流圧力源を用いた多自由度ERマイクロフィンガシステムを発展，応用して実現することを目的に研究を行い，以下の研究成果を得た．
１．ERフィンガのマイクロ化：交流圧力を，印加電界でER（電気粘性）流体の粘度を変化させ開閉するERバルブにより整流し，ゴム製フィンガ部を駆動するERフィンガのマイクロ化について検討した．ゴム製フィンガ部は，外面の凹凸形状を避けつつ径方向の膨張を抑えるため内側に強化壁を有する構造で，有限要素解析に基づき最適設計を行った．高アスペクト比を有するフィンガ部のため，フォトレジストの型によるシリコーンゴムの成型加工を用いたMEMSプロセスを提案，開発し，長さ1.6mmのフィンガ部の試作に成功した．また，申請者らの従来技術によりERバルブおよび圧力伝達用ダイアフラムをシリコン基板上に製作した．さらに，3組のフィンガ部とERバルブおよび圧力伝達用ダイフラムを一体化し，3自由度のERマイクロフィンガを実現した．
２．高基底粘度ER流体の選定：本システムでは，ER流体を長い配管に流す必要がないため，基底粘度（電界無印加時の粘度）が高いER流体を用いることができ，同一差圧を得るためのERバルブの流路長さを短縮することができる．そこで，異なるER流体に対し，弁制御特性を実験的に評価し，基底粘度が従来の5倍の高基底粘度ER流体を選定した．
３．ERマイクロフィンガシステムの特性実験：１．で試作したERマイクロフィンガ，２．で選定されたER流体，および現有のボイスコイルモータを用いた交流圧力源を用いシステムを構築し，特性実験を行った．その結果，先端変位1.1mmを1.1sで動作可能であることなどを確認した．
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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
平成26年度交付申請書に記した，（１）交流圧力源を用いたERフィンガのマイクロ化の検討，（２）多自由度ERマイクロフィンガシステムの試作 をほぼ予定通り行うことができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の申請時の研究計画に基づき，研究を遂行する予定である．
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