ER(電気粘性)流体を用いた高機能管内作業マイクロマシンの試作

• 研究課題/領域番号: 10555058
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 吉田 和弘 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (00220632)
• 研究分担者: 近藤 豊 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (80293059) ; 横田 眞一 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (10092579)
• 研究期間 (年度): 1998 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 13,000千円 (直接経費: 13,000千円); 1999年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円); 1998年度: 9,000千円 (直接経費: 9,000千円)
• キーワード: マイクロマシン / ER流体 / 管内走行機械 / マイクロバルブ / マイクロポンプ / 機能性流体 / 流体制御システム / アクチュエータ

研究概要

原子炉細管メンテナンスロボットなど,直径10mm以下の高機能管内作業マイクロマシンを実現するため,印加電界によりみかけの粘度を制御可能なER(電気粘性)流体を作動流体とした,シンプルでマイクロ化が容易な流体制御システムの試作をおこなっている.
1.粒子分散系ER流体を作動流体とした高機能アクチュエータの提案,試作:比較的大きな力を制御できる粒子分散系ER流体を,回転または並進運動可能な平行平板電極間に流し,電界印加で生じる差圧により駆動する単純構造の高機能アクチュエータMETERA(Movable ElectroD-Type ER Actuator)を提案し,R-METERA(回転形)およびL-METERA(直動形)を試作し,特性実験によりそれらの有効性を確認している.
2.均一系ER流体を作動流体としたマイクロERバルブの提案,試作:分散粒子を含まずマイクロ化に適した均一系ER流体を固定平行平板電極間に流し,印加電界強度により圧力,流量を制御する,可動部のない単純構造のマイクロERバルブを提案し,機械加工および半導体プロセスにより試作し,その特性を実験的に明らかにしている.また電極間隔を変え特性実験をおこない,動特性によりマイクロ化の限界が定まることを示している.
3.共振駆動を用いた高出力圧電マイクロポンプの提案,試作:流体パワー源として,圧電素子および慣性質量を取付けたベローズの共振による大きな体積変化を用いた,高出力圧電マイクロポンプを提案,試作し,特性実験によりその有効性を確認している.
4.高機能管内作業マイクロマシンの構成の検討:マイクロERバルブ,共振駆動形圧電マイクロポンプおよびベローズ形マイクロアクチュエータから成るマイクロ位置制御システムを試作し,その有効性を実験的に確認している.また管内作業マイクロマシンの屈曲推進機構の試作,静特性の実験的検討もおこなっている.

研究成果

• [文献書誌] J. H. Park: "Resonantly Driven Piezoelectric Micropump- Fabrication of a Micropump Having High Power Density -"Mechatronics. 9. 687-702 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] J. H. Park: "Micro Fluid Control System Using Homogeneous ER Fluids (Proposition of Micro ER Valve and Basic Experiments)"Proc. 1999(IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems(IROS'99). 2. 1063-1068 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y. Kondoh: "Movable Electrode- Type ER Actuators (Proposal of Linear- Type and Rotary-Type METERA)"Proc. 1999IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems(IROS'99). 2. 1757-1761 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 朴 重濠: "均一系ER流体を用いたマイクロ液圧制御システム(バルブ・ポンプから成る圧力制御システムの試作)"日本機械学会第76期全国大会講演論文集. 253-254 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 吉田和弘: "均一系ER流体を作動流体としたマイクロバルブ"日本機械学会・精密工学会山梨講演会講演論文集. 81-82 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 吉田和弘: "均一系ER流体を作動流体としたマイクロバルブの基本特性"計測自動制御学会第13回流体制御シンポジウム講演論文集. 53-56 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 吉田和弘: "均一系ER流体を作動流体としたマイクロバルブの提案"1999年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 302 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 朴 重濠: "共振駆動を用いた圧電マイクロポンプ(均一系ER流体のポンピング)"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'99 講演論文集. 2P1-48-072(1)-(2) (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 朴 重濠: "均一系ER流体を用いたマイクロ流体制御システム(開ループ1軸位置制御システムの試作)"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. V. 221-222 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 吉田和弘: "流体パワーを用いた管内走行マイクロマシン(3自由度走行メカニズム)"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. V. 223-224 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 近藤 豊: "回転可動電極形ERアクチュエータ:R-METERA(試作および静特性実験)"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. V. 225-226 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 吉田和弘: "均一系ER流体を作動流体としたマイクロバルブ(半導体プロセスを用いたマイクロバルブの試作)"計測自動制御学会第17回流体計測・第14回流体制御合同シンポジウム講演論文集. 139-142 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] J. H. Park, K. Yoshida and S. Yokota: "Resonantly Driven Piezoelectric Micropump - Fabrication of a Micropump Having High Power Density"Machatronics. 9-7. 687-702 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J. H. Park, K. Yoshida and S. Yokota: "Micro Fluid Control System Using Homogeneous ER Fluids (Proposition of Micro ER Valve and Basic Experiments)"Proc. 1999 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS '99). 2. 1063-1068 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y. Kondo and S. Yokota: "Movable electrode-Type ER Actuators (Proposal of Linear-Type and Rotary-Type METERA)"Proc. 1999 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS '99). 2. 1757-1761 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J. H. Park, K. Yoshida, S. Yokota and H. Takatori: "Micro Hydraulic Control System Using Homogeneous ER Fluid (Fabrication of a Pressure Control System Composed of Valve and Pump)"Proc. 76th JSME Fall Annual Meeting. V. 253-254 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Yoshida, H. Takatori, J. H. Park and S. Yokota: "A Microvalve Using Homogeneous ER Fluids"Proc. JSME-JSPE Yamanashi District Conf.. 81-82 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Yoshida, H. Takatori, J. H. Park and S. Yokota: "Basic Characteristics of a Microvalve Using Homogeneous ER Fluids"Proc. 13th Symp. on Fluid Control. 53-56 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Yoshida, H. Takatori, J. H. Park and S. Yokota: "Proposition of a Microvalve Using Homogeneous ER Fluids"Proc. 1999 JSME Springl Annual Meeting. 302 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J. H. Park, K. Yoshida and S. Yokota: "A Piezoelectric Micropump Using Resonance Drive (Pumping of Homogeneous ER Fluid)"Proc. 1999 JSME Conf. on Robotics and Mechatronics (ROBOMEC '99). 2P1-48-072(1)-(2) (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J. H. Park, K. Yoshida and S. Yokota: "Micro Fluid Control System Using Homogeneous ER Fluid (Fabrication of an Open-Loop Micro Position Control System)"Proc. 1999 JSME Annual Meeting. V. 221-222 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Yoshida, Y. Takatsu, S. Yokota and Y. Nagamine: "An In-Pipe Mobile Micromachine Using Fluid Power (A 3-DOF Mobile Mechanism)"Proc. 1999 JSME Annual Meeting. V. 223-224 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y. Kondoh, T. Tomita, S. Yokota, Y. Nagamine and H. Nagashima: "Rotary Movable Electrode Type ER Actuator : R-METERA (Fabrication and the Static Characteristics)"Proc. 1999 JSME Annual Meeting. V. 225-226 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Yoshida, M. Kikuchi, S. Yokota and J .H. Park: "Microvalves Using Homogeneous ER Fluids (Fabrication Microvalves Using Micromachining)"Proc. 7th Symp. on Fluid Control and Measurement. 139-142 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Kondoh: "Movable Electrode-Type ER Actuators (Proposal of Linear-type and Rotary-type METERA)"Proc.IEEE/RSJIROS. 3. 1757-1761 (1999)
• [文献書誌] J.H.Park: "Resonantly Driven Piezoelectric Micropump - Fabrication of a Micropump Having High Power Density-"Mechatronics. 9. 687-702 (1999)
• [文献書誌] J.H.Park: "Micro Fluid Control System Using Homogeneous ER Fluids (Proposition of Micro ER Valve and Basic Experiments)"Proc.IEEE/RSJIROS. 2. 1063-1068 (1999)
• [文献書誌] 近藤 豊: "回転可動電極形ERアクチュエータ:R-METERA (試作および静特性実験)"機械学会年次大会講演集. V. 225-226 (1999)
• [文献書誌] 吉田 和弘: "均一系ER流体を作動流体としたマイクロバルブの提案"精密工学会春季大会学術講演会講論集. 302 (1999)
• [文献書誌] 吉田 和弘: "均一系ER流体を作動流体としたマイクロバルブ(半導体プロセスを用いたマイクロバルブの試作)"計自学会流体計測流体制御合同シンポジウム講論集. 139-142 (1999)
• [文献書誌] 吉田 和弘: "半導体プロセスによる試作マイクロERバルブの基本特性"機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会講論集. (発表予定). (1999)
• [文献書誌] 朴 重濠: "共振駆動を用いた圧電マイクロポンプ(均一系ER流体のポンピング)"機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会講論集. 2p-148-072(1)-2p1-48-072(2) (1999)
• [文献書誌] 朴 重濠: "均一系ER流体を用いたマイクロ流体制御システム(開ループ1軸位置制御システムの試作)"機械学会年次大会講論集. V. 221-222 (1999)
• [文献書誌] 吉田 和弘: "流体パワーを用いた管内走行マイクロマシン(3自由度走行メカニズム)"機械学会年次大会講論集. V. 223-224 (1999)
• [文献書誌] J.H.Park,K.Yoshida and S.Yokota: "Resonantly Driven Piezoelectric Micropump" Proc.6th UK Mechatronics Forum int.Conf.(Mechatronics'98). 441-446 (1998)
• [文献書誌] 朴 重濠,吉田和弘,横田眞一 高取宏樹: "均一系ER流体を用いたマイクロ液圧制御システム(バルブ・ポンプから成る圧力制御システムの試作)" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集. V. 253-254 (1998)
• [文献書誌] 吉田和弘,高取宏樹,朴 重濠,横田眞一: "均一系ER流体を作動流体としたマイクロバルブ" 日本機械学会山梨講演会講演論文集. 81-82 (1998)
• [文献書誌] 吉田和弘,高取宏樹,朴 重濠,横田眞一: "均一系ER流体を作動流体としたマイクロバルブの基本特性" 計測自動制御学会第13回流体制御シンポジウム講演論文集. 53-56 (1998)