| 研究課題/領域番号 |
22KJ2740
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| 補助金の研究課題番号 |
21J23563 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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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 |
桑島 悠 芝浦工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 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 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
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 | Electrohydrodynamics / Pump / Self-sensing / Wearable thermal control / 電気流体力学 / セルフセンシング / ポンプ / 電界駆動型デバイス / 絶縁性液体 / ソフトロボット |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究ではセンサやアクチュエータを含めたロボット全体に着目し、小型化、高性能化、自立化を目指す。電気流体力学（EHD）ポンプは小型、静音、ソフトに構築可能な特徴を持っており、次世代型の駆動源として着目されている。本研究ではEHDポンプの課題であった低出力を解消し、かつ、そのセンシング能力を探索することで、新たに電気流体メカトロニクスの学理構築を目指す。機械的要素部品のない制御システムである電気流体メカトロニクスの概念は、静音性、小型を保ちながら、高出力、フィードバック制御が可能な自立型ロボット設計を実現する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では” 電気流体力学（ＥＨＤ）ポンプによる電気と流体の変換”および、”流体回路を組み合わせた電気流体回路”を組み合わせた"電気流体メカトロニクス実現"を提案した。最終年度は液体輸送型の温冷ウェアラブルデバイスに向けて、EHDポンプのセンシング機能を探求し、ポンプ自体が生成する流量の自己検知に成功した。液体輸送型の温冷ウェアラブルデバイスには、そのサイズ、重量の制約の中で、温冷機能だけでなく、信頼性を担保するセンシング技術を統合する必要がある。ポケットに入るスマートなEHDポンプ（PSEP）を提案し、従来の液体冷却ウェアラブルの制約を克服した。PSEPは寸法10×2×1.05cm、重量10gのPSEPは、シャツのポケットに収まるほど十分にコンパクトで、スタイリッシュで控えめな熱制御を提供する。本研究の重要な貢献は、EHDポンプにおける自己感知に関する理論モデルの定式化と検証であり、これによりEHDポンプ技術に革新的な機能を導入した。PSEPは最大3℃の温度変化を実現し、個人の快適性を大幅に向上させた。さらに、PSEPシステムは、シームレスなワイヤレス制御とモニタリングのための直感的なスマートフォン対応インターフェースを備えており、ユーザーとの対話と利便性を向上させている。さらに、自己感知により流れの詰まりを検知してユーザーに通知する機能により、効率的で長期的な運転が保証される。総じて、本研究は電気流体メカトロニクスの実現に向けて、技術的および理論的な基盤を提供した。これらの成果は、ソフトロボット、ウェアラブルデバイスで実証され、各領域における革新的な進歩を示した。
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