| 研究課題/領域番号 |
19K04278
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
長澤 純人 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (30400279)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | マイクロロボット / コンプライアント・メカニズム / MEMS / 折り紙構造 / 形状記憶合金アクチュエータ / 積層型静電容量角度センサ / ポリマーアクチュエータ / コンプライアント・ヒンジ / マイクロ・ロボット / 6脚マイクロ・ロボット / 形状記憶ポリマーアクチュエータ / マイクロシステム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
可動部分を有するマイクロシステムでは，部品が小さく組立てが難しいため，コンプライアント・メカニズム（柔軟なヒンジと硬い構造体の一体化メカニズム）が提案されている．2次元のコンプライアント・メカニズムは数式モデル化も容易で，MEMSの重要設計手法である．3次元では数式モデルの3Dプリンタによる報告だけで，MEMSプロセスでは実現されていない．
MEMSプロセスは高精度にセンサやアクチュエータを集積できるが，本質的には2次元の平面微細加工技術である．MEMSプロセスによる折り上げ構造体に，柔軟な素材による形状異方性を持つヒンジ部を埋め込み，3次元コンプライアント・メカニズムを実現する．
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| 研究成果の概要 |
マイクロロボットなどの可動部分を有するマイクロシステムでは，部品の組立てが困難である．小さい部品を把持しながら，目的の取付場所で，方向を合わせながら組立てなくてはならない．この問題の解決手法として，やわらかい変形部とかたい構造部を一体化して設計するコンプライアント・メカニズムが提唱されており，部品の組立てを簡単化できる．
ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）を応用して，マイクロシステムで利用できる３次元コンプライアント・メカニズムを実現した．このコンプライアント・メカニズムによる小型６足ロボットなどを試作・評価している．
研究期間では査読付国際論文5件，国際学会9件，国内学会10件で発表した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果の学術的意義はマイクロシステムの部品組立を簡単化するコンプライアント・メカニズムの設計手法とＭＥＭＳによる製造プロセスを確立したことである．センサやアクチュエータなどを含めた集積化も実施した．
本研究の製造プロセスでは，真空プロセスが不要でプロセス時間が短縮されるため，設計変更が容易である．例えば医療用マイクロシステムではカスタマイズの容易さ・迅速さは大きなメリットである．飲む胃カメラシステムやカテーテル手術用器具など，利用者の身体的特徴や必要な検査に応じて，筐体サイズや形状，センサやアクチュエータ，バッテリ容量等を最適設計でき，それがすぐに利用者の下に届く便利なシステムが期待できる．
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