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印刷法を用いたロボットの作製法「ペーパーメカトロニクス」の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16J07902
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
研究機関早稲田大学

研究代表者

重宗 宏毅  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード印刷電極 / 印刷構造 / 自動立体構造形成 / 誘電エラストマアクチュエータ / ペーパーメカトロニクス / プリンテッドロボット / プリンテッドエレクトロニクス / ぺーパーエレクトニクス / 印刷法
研究実績の概要

本研究では,印刷法を用いた簡便に多様なロボットを作製する系統だった設計・製作法の開発を目的として研究を進めている.昨年度は,ペーパーメカトロニクスの基盤技術となる印刷法で作製する立体配線基板の開発を行った.今年度は,この立体配線基板の応用性を拡張するための研究を継続して行った.
立体配線基板の駆動法として,ElectroHydroDynamics(EHD)に着目した.EHDは,絶縁性流体に入れた2枚の電極間に高電圧を印可することで,流動が発生する現象のことである.中空かつ軽量である折り紙構造は,流動の体積力を受けるEHDと相性が良い.EHDを用いて遊泳ロボットやマイクロポンプに応用する中で,この現象の持つ基礎特性を調査した.最終的に,流動を発生する際の反発力を利用することが効率的と考え,高応答かつ大変位する揺動アクチュエータを開発した.
さらに印刷立体配線基板は,簡便かつ迅速に作製でき低コストという特徴を持つ.これは小型ロボットを大量に作製して制御を行う群ロボットの分野と相性が良い.群ロボットへの応用を目的として,小型構造の同時印刷法を提案した.1枚の紙面上に5~6個の展開図を設計し,同時に印刷を行うことによって小型構造を作製する.インクジェットプリンタのシステムとして印刷できる最大の紙面サイズは制限されるが,その制限の中であれば複数の構造を設計できる.
また,紙とは異なる特徴を持つ基板を対象とした研究として,ゴム材料への電極印刷法の研究をしている.刷毛を用いてゴム材料上に均質に電極を塗布することによって,作製するアクチュエータの特性が安定することを発見した.さらに,刷毛の塗布方向によって電極材料の異方性が反映され,機械的特性・電気的特性ともに異方性を持たせられることが確認された.今後は,本ゴム材料を基板とした印刷ロボットの開発も検討する.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4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
  • [国際共同研究] Scuola Superiore Sant'Anna(イタリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Printed paper robot driven by electrostatic actuator2017

    • 著者名/発表者名
      H. Shigemune, S. Maeda, V. Cacucciolo, Y. Iwata, E. Iwase, S. Hashimoto and S. Sugano
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 2 号: 2 ページ: 1001-1007

    • DOI

      10.1109/lra.2017.2658942

    • 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 / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Conduction ElectroHydroDynamics with Mobile Electrodes: a Novel Actuation System for Untethered Robots2017

    • 著者名/発表者名
      V. Cacucciolo, H. Shigemune, M. Cianchetti, C. Laschi and S. Maeda
    • 雑誌名

      Advanced Science

      巻: 印刷中

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Origami Robot: A Self-folding Paper Robot with an Electrothermal Actuator Created by Printing2016

    • 著者名/発表者名
      H. Shigemune, S. Maeda, Y. Hara N. Hosoya and S. Hashimoto
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics

      巻: 21 号: 6 ページ: 2746-2754

    • DOI

      10.1109/tmech.2016.2593912

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Swinging paper actuator driven by conduction electrohydrodynamics2017

    • 著者名/発表者名
      Shigemune Hiroki、Sugano Shigeki、Sawada Hideyuki、Hashimoto Shuji、Kuwajima Yu、Matsushita Yuki、Maeda Shingo、Cacucciolo Vito、Cianchetti Matteo、Laschi Cecilia
    • 学会等名
      Robotics and Biomimetics (ROBIO), 2017 IEEE International Conference on
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous printing of multiple origami structures2017

    • 著者名/発表者名
      Shigemune Hiroki、Sugano Shigeki、Maeda Shingo、Hashimoto Shuji
    • 学会等名
      Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS), 2017 International Symposium on
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Active suction cup actuated by ElectroHydroDynamics phenomenon2017

    • 著者名/発表者名
      Kuwajima Yu、Shigemune Hiroki、Cacucciolo Vito、Cianchetti Matteo、Laschi Cecilia、Maeda Shingo
    • 学会等名
      Intelligent Robots and Systems (IROS), 2017 IEEE/RSJ International Conference on
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [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
      Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS), 2017 International Symposium on
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] インクジェット印刷で作製される立体紙回路基板2016

    • 著者名/発表者名
      重宗宏毅
    • 学会等名
      第17回計測自動制御学会システム・インテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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