| 研究課題/領域番号 |
21J15489
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
南之園 彩斗 芝浦工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 誘電エラストマアクチュエータ(DEA) / 静電接着パッド / 柔軟センサ(ストレッチャブルセンサ) / EHDポンプ（電気流体力学現象） / 高電圧回路 / カーボンナノチューブ / エラストマ / アンテザード / 静電現象 / ソフトロボット / 高電圧 / カーボン / シリコーン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
誘電エラストマアクチュエータ、誘電エラストマセンサ、電気流体力学ポンプ、静電接着パッドの技術を統合し、ソフトロボットの機能構築の根幹となる構造の開発を行う。すべての静電現象をほぼ同一の材料を用いて行うことにより、少ない工程で複数の静電機能を同時に構築する。また、駆動電圧を統一し小型高電圧モジュールですべての機能を制御可能にすることにより、外部命令を認識して自律的に駆動が可能なようにソフトロボットのアンテザード化を図る。
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| 研究実績の概要 |
本研究では誘電エラストマアクチュエータ（DEA）を基材とし、静電接着パッド、柔軟センサ、EHDポンプをソフトマニピュレータへシステム統合することが目的であった。初めにDEAに関して、DEAは高電圧が駆動に必要不可欠である。昇圧素子１つの出力を高電圧用トランジスタ(MOSFET)により分岐させ、複数のDEAを此処に制御可能な回路設計を考案した。これにより従来よりも重量面、消費電極面で有利に機能する高電圧回路を完成させた。次に静電接着パッドに関しては、単位面積あたりの接着力の向上と作成手法の確立を実施した。波型電極を取り入れた静電接着パッドを実際に作成し、櫛歯型との接着力を比較した。その結果、波型電極は櫛歯型電極の約1.5倍の接着力を生じることが分かり、先行研究で推定されていたシミュレーション結果ともほぼ一致した。これにより、波型電極を用いると単位面積あたりの接着力が高い接着パッドの作成ができることを実証した。次に柔軟センサに関してはマニピュレータへの将来的な搭載を踏まえ、DEAと類似の材料であるカーボンナノチューブとエラストマを用いた。本研究では、柔軟センサをウェアラブルデバイスへの実装により簡易的な動的モーションのモニタリングまでを実施した。最後にEHDポンプに関しては、EHDポンプをアンテザード化するため、他大学との共同研究により高電圧回路とウェアラブルアプリケーション開発を実施した。
本研究ではソフトマニピュレータの構成要素となり得るDEA、静電接着パッド、柔軟センサ、EHDポンプに関して、その材料や作成手法を確立し、それぞれ遠隔で操作が可能なアプリケーション開発までを完了させた。マニピュレータの具体的開発にまでは至らなかったが、将来的なこれらの成果統合により実現が可能であると考える。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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