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ケミカルアクチュエータの知能化とケミカルメカニクスの学理構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H04306
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

前田 真吾  芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40424808)

研究協力者 山西 陽子  , 教授
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワードゲル / 自律駆動ゲル / ゲルポンプ / ソフトアクチュエータ / 自律駆動 / 振動反応 / ソフトロボット / 自律駆動システム / ゲルアクチュエータ / ケミカルメカニクス / ケミカルロボット
研究成果の概要

申請者はこれまで振動化学反応で知られるBelousov-Zhabotinsly反応と刺激応答性高分子ゲルがカップルした系について研究を推進してきた.この系は,一定の条件下においてゲルが膨潤と収縮を自律的に生成する.本研究目的はではこのゲルの応答性を向上させること,知能化することである.申請者はゲルに一定の張力を加えることで,ゲルから大きな仕事を取り出すことができること,適当な外力をゲルに加えることでゲルのダイナミクスを制御できることが分かった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

このゲルは,物質濃度が振動するBZ反応の化学エネルギーのみを利用し,力学エネルギーに直接変換できる.ゲルを基質溶液に浸漬するとBZ反応が開始し,ゲルの体積振動が誘起される.本研究ではこのゲルの知能化とアクチュエータ化を目的とする.我々が提案してきたシステムの特徴は,従来の金属やシリコンなどでできた電子回路や半導体を有する計算機や機械リンク系のロボットとは大きく異なり,物理化学的な反応や現象によって情報処理系が構築できる.したがって,電気を一切必要としない新原理に基づくデバイスとなり新しい機械の創造へ繋がる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 9件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 12件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Scuola Superiore Sant’Anna(イタリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Balloon dielectric elastomer actuator speaker2019

    • 著者名/発表者名
      Hosoya Naoki、Masuda Hiroaki、Maeda Shingo
    • 雑誌名

      Applied Acoustics

      巻: 148 ページ: 238-245

    • DOI

      10.1016/j.apacoust.2018.12.032

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deformable motor driven by dielectric elastomer actuators and flexible mechanisms2019

    • 著者名/発表者名
      Ayato Minaminosono, Hiroki Shigemune ,Yuto Okuno, Tsubasa Katsumata, Naoki Hosoya, and Shingo Maeda
    • 雑誌名

      Frontiers in Robotics and AI

      巻: 6 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/frobt.2019.00001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-dimensional displacement measurement of self-oscillating gel using digital holographic microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Morita Yoshiyuki、Matsuo Tsukasa、Maeda Shingo、Oishi Masamichi、Oshima Marie
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 号: 36 ページ: 10541-10541

    • DOI

      10.1364/ao.57.010541

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dielectric elastomer actuators with carbon nanotube electrodes painted with a soft brush2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Shigemune, Shigeki Sugano, Jun Nishitani, Masayuki Yamauchi, Naoki Hosoya, Shuji Hashimoto, and Shingo Maeda
    • 雑誌名

      Actuators

      巻: 7 号: 3 ページ: 51-51

    • DOI

      10.3390/act7030051

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stretchable Suction Cup with Electroadhesion2018

    • 著者名/発表者名
      Okuno Yuto、Shigemune Hiroki、Kuwajima Yu、Maeda Shingo
    • 雑誌名

      Advanced Materials Technologies

      巻: 4 号: 1 ページ: 1800304-1800304

    • DOI

      10.1002/admt.201800304

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of Invasiveness by Breakdown Phenomena of Electrically Induced Bubbles for a Needle-Free Injector2018

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa Keita、Maeda Shingo、Yamanishi Yoko
    • 雑誌名

      Journal of Microelectromechanical Systems (JMEMS)

      巻: 27 号: 2 ページ: 305-311

    • DOI

      10.1109/jmems.2018.2793314

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Conduction Electrohydrodynamics with Mobile Electrodes: A Novel Actuation System for Untethered Robots2017

    • 著者名/発表者名
      Cacucciolo Vito、Shigemune Hiroki、Cianchetti Matteo、Laschi Cecilia、Maeda Shingo
    • 雑誌名

      Advanced Science

      巻: 4 号: 9 ページ: 1600495-1600495

    • DOI

      10.1002/advs.201600495

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrohydrodynamic Conduction Pump with Asymmetrical Electrode Structures in the Microchannels2017

    • 著者名/発表者名
      T.Sato, Y. Yamanishi, et. al.,
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 号: 7 ページ: 950-952

    • DOI

      10.1246/cl.170217

    • NAID

      130005709544

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High spatial and temporal resolution measurement of mechanical properties in hydrogels by non-contact laser excitation2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Hosoya, Yoshiki Terashima, Koh Umenai, and Shingo Maeda
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 6 号: 9 ページ: 11-17

    • DOI

      10.1063/1.4964305

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Self-sustained Motility of BZ Gels2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Maeda
    • 学会等名
      The workshop on Active Matter for Soft Robotics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Robots based on chemical system2018

    • 著者名/発表者名
      Shingo Maeda
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fluidic chemo-mechanical actuators2018

    • 著者名/発表者名
      Shingo Maeda
    • 学会等名
      IEEE Soft Robotics 2018 Workshop: Fluid-driven soft robots: a collaborative workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Swinging paper actuator driven by conduction electrohydrodynamics2018

    • 著者名/発表者名
      1.H. Shigemune, S. Sugano, H. Sawada, S. Hashimoto, Y. Kuwajima, Y. Matsushita, S. Maeda, V. Cacucciolo, C. Matteo, C. Laschi
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DEAによる構造物の振動制御に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      平原隼人,梶原逸郎,細矢直基,前田真吾
    • 学会等名
      日本機械学会 Dynamics and Design conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Printed Self-oscillatory Mechanism Inspired by an Electric Bell2018

    • 著者名/発表者名
      H. Shigemune, V. Cacucciolo, C. Matteo, C. Laschi, and S. Maeda
    • 学会等名
      IEEE Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Low Energy Micro EHD Pump by Designed Electric Field2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, S. Maeda, Y. Yamanishi
    • 学会等名
      IEEE Micro-Nano Mechatronics and Human Science (MHS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-contained fluidic muscle2018

    • 著者名/発表者名
      V. Cacucciolo, J. Shintake, S. Maeda, D. Floreano, S. Herbert
    • 学会等名
      IEEE/RSJ Robotics and System(IROS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Suction cup with active soft pad2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Okuno, H. Shigemune, Y. Kuwajima, S. Maeda
    • 学会等名
      IEEE/RSJ Robotics and System(IROS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DEAの振動を用いた推進に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      菅野誠,重宗宏樹,前田真吾
    • 学会等名
      ROBOMEC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DEAモータとその制御モジュールの開発2018

    • 著者名/発表者名
      南之園彩人,重宗宏樹,前田真吾
    • 学会等名
      ROBOMEC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] BZゲルの応力緩和時における膨潤・収縮波に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      黒木雅也,前田真吾
    • 学会等名
      ROBOMEC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マイクロEHDポンプの印加電圧の非対称性に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤匡,前田真吾,山西陽子
    • 学会等名
      ROBOMEC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Soft and chemical robots2017

    • 著者名/発表者名
      Shingo Maeda
    • 学会等名
      Progress In Electromagnetics Research Symposium, Singapore
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 化学反応で動くシステム2017

    • 著者名/発表者名
      前田真吾
    • 学会等名
      「ソフトロボット:メカニカル材料」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アクティブに駆動する生体模倣型ゲルアクチュエータの創製2017

    • 著者名/発表者名
      前田真吾
    • 学会等名
      日本機械学会バイオエンジニアリング部門 バイオサロン
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 複数の自励振動ゲルから得られる発生力2017

    • 著者名/発表者名
      吉村恭輔,前田真吾,大塚裕司
    • 学会等名
      ROBOMEC2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CONDUCTION PUMPINGを用いたポンプの設計2017

    • 著者名/発表者名
      桑島悠,重宗宏毅,前田真吾
    • 学会等名
      ROBOMEC2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電気流体現象を用いた連結式マイクロポンプの研究2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤匡,前田真吾,山西陽子,桑島悠,重宗宏毅
    • 学会等名
      ROBOMEC2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 連結式低電圧マイクロEHDポンプの研究2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤匡,前田真吾,山西陽子
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電界誘起マイクロバブルを用いた直接凝着めっき法の創生2017

    • 著者名/発表者名
      市川啓太,前田真吾,山西陽子
    • 学会等名
      第8回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of EHD pump with planer electrodes using FEM simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Kuwajima Yu、Maeda Shingo、Shigemune Hiroki
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental study on electrically-induced bubble catalytic plating technology2017

    • 著者名/発表者名
      Fukuyama Yudai、Ichikawa Keita、Maeda Shingo、Yamanishi Yoko
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro Brush Actuator Using Self-Oscillating Gel2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Hirakawa, Shingo Maeda
    • 学会等名
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-11-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 機械の研究2017

    • 著者名/発表者名
      前田真吾
    • 出版者
      養賢堂
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Research profile

    • URL

      https://shibaura.pure.elsevier.com/en/persons/shingo-maeda

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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