| 研究課題/領域番号 |
19K21948
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 中央大学 |
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研究代表者 |
中村 太郎 中央大学, 理工学部, 教授 (50315644)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 空気圧ゴム人工筋肉 / 短繊維 / 強度異方性 / 人工筋肉 / ソフトアクチュエータ / 異方性材料 / ソフトロボティクス / 空気圧 / ゴム材料 / 大変形 / メカトロニクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，短繊維を軸方向のみに配向させた強度異方性を有するゴムチューブ(以下：異方性ゴムチューブ)を開発し，ゴムの膨張を積極的に活用した高出力型空気圧ゴム人工筋肉アクチュエータ「短繊維補強型ゴム人工筋肉」を開発する。具体的には、異方性を有する短繊維ゴムシートの作製手法について確立し、その基本的な特性について検討する。その後本シートをチューブ状に形成することで空気圧人工筋肉アクチュエータとしての基礎的な特性について明らかにする。また人工筋肉の強靭化を図るため架橋状態の綿密なネットワーク化を図る。
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| 研究成果の概要 |
短繊維を一方向のみに配向させた強度異方性を有する「短繊維異方性ゴムシート」の作製手法の確立し，ゴムの膨張を積極的に活用した短繊維補強型人工筋肉を開発した。
まず、短繊維を配向する手法として、引き抜き法、遠心法、巻き付け法を提案し、それぞれの手法に関してゴムシートによる強度異方性を検討した。その結果、巻き付け法による手法が他の手法に比べて強度異方性が高いことが分かった。さらに、繊維密度による共同異方性に関して検討した。その結果、繊維密度の高さは強度異方性に大きな影響を与えることが分かった。
最後にこれらのシートを用いて収縮型と伸長型の人工筋肉を作成し、短繊維によるアクチュエータの開発手法を確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
人間の筋肉のように柔軟軽量で大きな出力が期待できる空気圧ソフトアクチュエータを安価で安定的に製造するために、母材(ゴム)内において短い繊維を一方向に配向させた構造を持つゴムシートの作成手法を確立した。さらに本ゴムシートを用いて短繊維型ソフトアクチュエータを作成し、実験によりその有効性を確認した。
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