| 研究課題/領域番号 |
19H00751
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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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| 審査区分 |
中区分20:機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
福田 敏男 名城大学, 理工学部, 教授 (70156785)
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| 研究分担者 |
竹内 大 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20713374)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)
2021年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2020年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
2019年度: 21,710千円 (直接経費: 16,700千円、間接経費: 5,010千円)
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| キーワード | 筋組織 / アクチュエータ / マイクロロボット / モジュール構造 / フレキシブルセンサ / フィードバック制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、申請者らが有する微細加工及び細胞組織構築技術を用いて、生体内の筋肉にある筋紡錘に相当するマイクロセンサを有する筋組織アクチュエータモジュール（SMAモジュール）を世界に先駆けて作製する。さらに、SMAモジュールを複数組み合わせることでフィードバックループを有する筋駆動マイクロロボットの実現を目指す。これにより筋制御機構の解明に寄与するファイン・ハイブリッド・バイオニクス(FH-Bio)を創生する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、生物がもつ筋肉の精密かつしなやかな制御手法を有するマイクロロボット学をファイン・ハイブリッド・バイオニクス(FH-Bio)と名付け、この創生を目指した。特に、腱構造及びセンサを有する筋組織アクチュエータモジュール（SMAモジュール）の実現を行った。その結果、両端に腱構造を有する筋組織アクチュエータのモジュール化に成功した。さらに、作製したモジュールを重ね合わせることにより、筋収縮による力を線形に増加可能であることを実験によって確認した。また、筋組織アクチュエータの収縮量を計測するために液体金属ガリンスタンを用いたフレキシブルセンサを開発し、筋組織の変位を検出可能なセンサを実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
バイオアクチュエータの従来研究では筋組織の収縮量をリアルタイムで計測し、収縮量に基づくフィードバック制御を行うシステムは未だ構築されていなかった。また、筋組織とロボット骨格との接合はほとんどが細胞接着性因子を用いた強固な接着を用いており、筋組織が機能しなくなった場合にはロボット骨格ごと破棄することが必要となっていた。本研究では筋組織アクチュエータをモジュール化しセンサを用いた収縮量のリアルタイム計測を実現することで、上記の課題を解決しマクロスケールにおける“ロボット”と同様、マイクロスケールにおいてもアクチュエータとセンサを統合しフィードバック制御システムを構築する礎を築いた。
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