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弾性梁の凝着による把持・脱離システムの最適設計と試作

研究課題

研究課題/領域番号 12J07674
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関東京工業大学

研究代表者

関口 悠  東京工業大学, 精密工学研究所, 助教

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード固体間凝着現象 / 生体模倣 / 凝着力制御 / 弾性梁理論 / 把持脱離デバイス / 凝着ヒステリシス / 把持脱離ディバイス
研究概要

本研究課題は, 生物の優れた特徴からヒントを得た凝着モデルによる把持脱離メカニズムの解明とその応用を目的としている. ヤモリなどの生物は, 手足の微細毛構造が物体表面に凝着することにより自身の体重を支えるのに十分な把持力を得ている. 微細毛構造による凝着現象の理解は, 凝着力を利用した把持脱離デバイスの設計の上で非常に有用であるとされる. ヤモリの手足先端に生えるSpatulaと呼ばれるナノサイズの毛はヘラ状であり, 毛の側面が凝着していると考えられている. ヤモリのSpatulaをヒントにし, 片持ち弾性梁の側面が平面基盤に凝着する梁側面凝着モデルを考案し, 理論・実験による検討を行った. 表面界面の自由エネルギーと弾性エネルギーの平衡条件より梁側面が凝着している状態で梁に働く力が導出され, 着脱時のヒステリシスが凝着力へ及ぼす影響が議論された. 更に, 弾性梁着脱プロセスの工夫による凝着力制御の可能性を検討するために梁の動きに注目し, 検討が行われた. ヤモリは素早い動きの中で把持脱離を繰り返すために複雑な足の動きをしていると考えられるが, 動きの中で微細毛に働く摩擦の向きをうまく利用し着脱しているとされる. 本研究では, 梁構造物に働く摩擦の向きが凝着力へ及ぼす影響を理論的に評価した. 摩擦の有無により, 梁の変形が影響を受ける. その結果, 弾性梁に働く摩擦が圧縮方向の場合に比べ引張方向の場合基盤垂直方向に働く凝着力が増大することが示された.

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Adhesion between side surface of an elastic beam and flat surface of a rigid body2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekiguchi, P. Hemthavy, S. Saito, K. Takahashi
    • 雑誌名

      Journal of Adhesion Science and Technology

      巻: 26 号: 23 ページ: 2615-2626

    • DOI

      10.1080/01694243.2012.691034

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Separation mechanisms of reversible adhesive joining using an elastic body with variable elastic modulus2012

    • 著者名/発表者名
      Y Sekiguchi, P Hemthavy, S Saito, K Takahashi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 379 ページ: 12041-12041

    • DOI

      10.1088/1742-6596/379/1/012041

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experiments of adhesion behavior between an elastic beam and a subst rate

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekiguchi, P. Hemthavy, S. Saito, K. Takahashi
    • 雑誌名

      International Journal of Adhesion and Adhesives

      巻: (Accepted)(掲載確定)

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 側面が凝着する弾性梁の剥離手法が凝着力に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      関口悠, 齋藤滋規, 高橋邦夫
    • 学会等名
      日本接着学会第51回年次大会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2013-06-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effect of elastic modulus on adhesion contact between an elastic body and a rigid body with surface roughness and a defect2012

    • 著者名/発表者名
      Yu Sekiguchi
    • 学会等名
      European Adhesion Conference EURADH2012
    • 発表場所
      Friedrichshafen, Germany
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 平面基板に凝着した薄膜の剥離過程における剥離力の理論解析2012

    • 著者名/発表者名
      関口悠
    • 学会等名
      日本接着学会
    • 発表場所
      福島
    • 年月日
      2012-06-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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