| 研究課題/領域番号 |
19K04288
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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20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
中林 正隆 宇都宮大学, 工学部, 助教 (50638799)
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| 研究分担者 |
嶋脇 聡 宇都宮大学, 工学部, 教授 (10344904)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | バイオミメティクス / バイオメカニクス / ソフトロボット / SMA / 人工筋肉 / 流体内推進機構 / アクチュエータ / 流体力学 / フレキシブルアクチュエータ / 最適化アルゴリズム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
真核生物の高度な変形能力を規範とした格子配列リニアソフトアクチュエータの協調運動を用いた流体内推進機構の開発を目的とする．本構造は複合繊維嚢，リニアソフトアクチュエータ，高分子ビーズ，熱交換器で構成されており，高度な柔軟性と変形能力を維持すると共に環境への安全性が考慮されている．制御・計測系は開発システムLabVIEWで構築し，アクチュエータの同期制御，推進力の計測を同時に行う．本研究期間ではこれを用いたBCF推進運動と蠕動運動を同時に実現する運動機構の開発を目的し，推進力変化，平均推進力，流れ場を計測することで推進特性を評価する．更に統計解析ソフトを用いることで更なる推進性能の向上を図る．
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| 研究成果の概要 |
本研究課題は最終目的であるリニアソフトアクチュエータを用いて高自由度の変形性能を実現，任意の遊泳形態で遊泳する流体内推進機構の開発のため，ユーグレナの複合表皮帯構造を規範とする基礎運動機構を開発することを目的とした。これを実現するアクチュエータ(SMAA)を試作検討し，高出力と高変位を実現する形状記憶合金アクチュエータ製造技術を構築，歩留まりを低減した。高自由度の変形を実現する構造についても試作検討がなされ，基礎技術として多孔質シートと格子配列SMAAを用いた弾性型変形機構とその制御系を開発した。この結果，本研究を更に拡張すれば任意の形状に変形する汎用型流体内推進機構を実現できると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的意義：高効率・安全性の観点から生物規範的な流体内推進機構が研究開発されてきたが，その多くの研究は各環境下の生物模倣といった合目的的な設計であった．本研究は，それらの研究とは全く別に，高自由度の変形機構を実現することで任意の遊泳形態を実現する汎用型流体内推進機構を開発しようとするものであり，その基礎技術は学術的にも新たな知見と意義をもつ．
社会的意義：汎用流体内推進機構のための基礎技術が確立されたことは，新たな機械要素開発のための知見にもなり得る．また高発生力・高変位のSMAAの歩留まりを押さえ安定した製造方法が確立については，今後のロボット開発における重要な技術を提供できたとも考えられる．
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