| 研究課題/領域番号 |
17560240
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
知能機械学・機械システム
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| 研究機関 | 独立行政法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
中坊 嘉宏 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 研究員 (70360609)
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| 研究分担者 |
向井 利春 独立行政法人理化学研究所, 生物型感覚統合センサー研究チーム, チームリーダー (80281632)
安積 欣志 独立行政法人産業技術総合研究所, セルエンジニアリング研究部門, 研究グループ長 (10184136)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2006年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2005年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
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| キーワード | イオン導電性高分子 / ソフトアクチュエータ / 電場応答型高分子 / 分布定数系 / オイラー・ベルヌイ梁 / 固有空間法 / マイクロロボット / インピーダンスモデル / Ionic Polymer Metal Composite / Soft actuator / Electroactive polymer / Distributed parameter system / Euler-Bernoulli beam / Eigenfunction expansion / Micro robot / Impedance model / Ionic Polymer Metal Compos / Distributed parameter syst |
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| 研究概要 |
本研究では、多自由度マニピュレーションのための人工筋肉の形状加工、成型技術の確立、及び制御アルゴリズムによる動的応答の制御と新たな制御回路手法の開発を目指した。(1)従来よりも自由な人工筋肉の形状と屈曲を実現し、発生力と強度の向上、形状の安定化を目指す。また、(2)動的応答のモデリングを行って制御アルゴリズムを適用、新たな制御駆動方式を導入し、屈曲の応答性能向上を図る。これにより、既に確立した視覚フィードバック技術と組み合わせて高精度な位置決め制御が可能になる。
当該研究期間中に、実際のマニピュレータ製作の前段階にあたる、制御回路の設計、制御方法の検討、さらに制御電圧等を考慮した分布定数系の屈曲形状のシミュレーションまでを実現した。制御回路については小型化、システムモジュール化のための3位相の位相ずらし回路による制御を提案した。またIPMCの電気インピーダンスについて、分布常数系を用いたモデル化と、測定結果に基づく評価を行った。さらに異なるイオンを用いた時の電気インピーダンスの変化についてもモデル化を行った。屈曲形状については、レーザ加工による電極パターンを有する2次元マニピュレータに対して、2次元空間内での位置、姿勢制御のため、7関節を持つ人工筋肉によるヘビ型の遊泳ロボットを例として、屈曲形状の動的な応答を、材料力学における梁の曲げ運動の解析手法を用いてモデル化し、その運動方程式の解法として固有空間法を用いたモード展開法を提案した。さらに実際の屈曲形状を測定し、パラメータ同定を行った結果と比較して有効性を確認した。今後、マニピュレータとして自由に屈曲をコントロールするためには、今回のモデルに基づく制御方法についての研究が新たに必要と考えられる。また派生して、IPMCが備える適度な電気インピーダンスと屈曲アクチュエータとしての性質の両方を利用した新しいアンテナシステムを提案し特許化した。
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