| 研究課題/領域番号 |
20H04214
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分61010:知覚情報処理関連
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
澤田 秀之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00308206)
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| 研究分担者 |
重宗 宏毅 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40822466)
ハルトノ ピトヨ 中京大学, 工学部, 教授 (90339747)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
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| キーワード | 形状記憶合金 / 高速相変態 / 触覚計測 / 触覚提示 / 触覚感覚 / 触覚通信 / ソフトアクチュエータ / ソフトロボット / 触覚センシング / ソフトセンサ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者らは、SMAの微細ワイヤにパルス電流を流すと、その周波数に同期して300Hzを超える十分に触知覚が可能な振動が発生することを見出した。本研究では、Ti-Ni-Cu系SMAワイヤを中心とし、その高速伸縮動作と時間応答を精密に測定して、物性的特性を解明する。また、SMAの変態動作のダイナミクスならびに変態量を制御する手法を確立し、ソフトアクチュエータ、フレキシブルセンサへの応用展開を図る。更に微細ワイヤの特徴を生かし、微小振動パターンによって様々な触覚感覚を人工的に創り出して触覚伝送を可能とする、双方向触覚コミュニケーションシステムを構築する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、Ti-Ni-Cu系SMAワイヤについて、パルス電流によってその周波数に同期して起こる高速伸縮動作と時間応答を精密に測定し、その物性的特性の理解に繋げた。次に、SMAの変態動作のダイナミクスならびに変態量を正確に制御する手法を確立し、ソフトアクチュエータおよびソフトセンサを提案した。特に、触覚感覚の計測と再現が可能な触覚センサと高密度触覚ディスプレイを構築し、その有効性を確認した。更に、新しいSMAセンサ・アクチュエータの応用として、ソフトロボットへの展開を図った。魚ロボットおよびイモムシロボットを構築し、バイオミメティクスの観点からこれまでにない柔軟な動作が可能であることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
SMAの相変態は吸熱と発熱による温度によって引き起こされるため、一般的に高速動作が要求されるアクチュエーションには不向きであると考えられていた。SMAワイヤを数百Hzで変位させて振動アクチュエータとして利用するものは、申請者らの研究成果が世界的にも初めてであり、この挙動を科学的に解明し、精密に振動周波数と変位を制御する手法を確立した。更に、微細なSMAワイヤから生じるμmオーダの微小振動を制御して触覚のセンシングと提示を同時に行うことが可能なデバイスを構築した。本デバイスは2～3V程度の省電力駆動が可能であることから、汎用モバイル機器からの触覚提示が可能であり、触覚通信の実用化が期待できる。
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