マイクロ・ナノシステムと自律駆動ゲルの融合によるケミカルロボティクスの構築

• 研究課題/領域番号: 23686043
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 前田 真吾 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (40424808)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 27,950千円 (直接経費: 21,500千円、間接経費: 6,450千円); 2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2011年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
• キーワード: ゲル / ソフトアクチュエータ / ゲルアクチュエータ / ソフトロボティクス / ケミカルロボティクス / アクチュエータ / 高分子 / マイクロポンプ / 自律駆動

研究成果の概要

化学エネルギーだけで駆動する、化学ロボットに関する基礎研究から応用研究を実施した。化学エネルギーのみで自律的に拍動や蠕動運動を生成するゲルに、マイクロ加工やマイクロ・ナノ加工されたPDMSと組み合わせることで、自律駆動するマイクロポンプの創製に成功した。また、自律駆動ゲルのアセンブリに方法としてシリカナノ微粒子を用いた接着制御方法を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Thermo responsive hydrogel with porous structure (2015)
  • 著者名/発表者名: Shingo Maeda, Terukazu Kato, Kogure Hikaru, Naoki Hosoya
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adhesion of Gels by silica particle (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Abe, Y. Hara, S. Maeda, S. Hashimoto
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 号: 9 ページ: 2518-2522
  • DOI: 10.1021/jp410367v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peristaltic motion of tubular gel driven by acid-autocatalytic reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Mikanohara, S. Maeda, Y. Hara, S. Hashimoto
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 28 号: 7 ページ: 457-465
  • DOI: 10.1080/01691864.2013.876934
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface modification method for adhesion of gels (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Abe, Y. Hara, S. Maeda, S. Hashimoto
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 号: 2 ページ: 243-245
  • DOI: 10.1246/cl.130905
  • NAID: 130004867976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Volume oscillation of microphase-separated gel (2013)
  • 著者名/発表者名: Shingo Maeda
  • 雑誌名: Macromolecular Chemistry & Physics 巻: 214 号: 3 ページ: 343-349
  • DOI: 10.1002/macp.201200448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Volume oscillation in macro porous gel (2012)
  • 著者名/発表者名: Shingo Maeda
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 号: 11 ページ: 1526-1528
  • DOI: 10.1246/cl.2012.1526
  • NAID: 10031126587
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peristaltic Gel Pump Driven by Chemical Energy (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Proc.IEEE Robotics and Biomimetics
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tubular Gel Motility Driven by Chemical Reaction Networks (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mikanohara, S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Proc.IEEE Robotics and Biomimetics
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Pendulum-Like Motion of Nanofiber Gel Actuator Synchronized with External Periodic pH Oscillation (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Nakagawa, Y.Hara, S.Maeda, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Polymers 巻: 3 号: 1 ページ: 405-412
  • DOI: 10.3390/polym3010405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of autonomous gel actuators (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Polymers 巻: 3 号: 1 ページ: 299-313
  • DOI: 10.3390/polym3010299
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Robots-Design of active soft materials- (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Proc.Int.Conf.of Human System Interaction ページ: 427-430
  • DOI: 10.1109/hsi.2011.5937404
  • 査読あり
• [学会発表] Design of self-moving gel driven by chemical energy (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Okada, T. Kogure, S. Nagasawa, S. Maeda
  • 学会等名: IEEE Robotics and Biomimetcs 2014
  • 発表場所: Bali
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-10
• [学会発表] Design of paper mechatronics: Towards a fully printed robot (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Shigemune, S. Maeda, Y. Hara, S. Hashimoto
  • 学会等名: IEEE IROS 2014
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
• [学会発表] 自走する高分子ゲルの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡田怜也，前田真吾
  • 学会等名: ROBOMEC2014
  • 発表場所: 富山市総合体育館
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [学会発表] 有機アクチュエータを用いた印刷法による紙ロボットの製作―ペーパーメカトロニクスの提案― (2014)
  • 著者名/発表者名: 重宗宏毅，前田真吾, 重宗宏毅,橋本周司
  • 学会等名: ROBOMEC2014
  • 発表場所: 富山市総合体育館
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [学会発表] 界面張力差によって自走する高分子ゲルに関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小川拓，鈴木彩，木村敏樹，前田真吾
  • 学会等名: ROBOMEC2014
  • 発表場所: 富山市総合体育館
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [学会発表] ゲルモータの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 嶋本剛己，鈴木彩，木村敏樹，山西陽子
  • 学会等名: ROBOMEC2014
  • 発表場所: 富山市総合体育館
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [学会発表] 中空状BZゲルに関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田辺圭，前田真吾
  • 学会等名: ROBOMEC2014
  • 発表場所: 富山市総合体育館
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [学会発表] Design and Motion Control of Self-propelled Droplets (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, S. Maeda, Y. Hara, S. Hashimoto
  • 学会等名: IEEE MEMS 2014
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] A self-assembling method for polymer gel components (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Katayma, S. Maeda, Y. Hara, S. Hashimoto
  • 学会等名: IEEE Robio
  • 発表場所: Shenzhen
• [学会発表] Active gel locomotion (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Maeda, T. Kato, K. Takahashi, S. Hashimoto
  • 学会等名: IEEE MHS 2013
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Self-beating gel pump powered by chemical energy (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, S. Nagasawa, S. Maeda
  • 学会等名: IEEE IROS 2013
  • 発表場所: Tokyo Big Sight
• [学会発表] ナノファイバー構造を有する温度応答性高分子ファイバーゲルの設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤輝一，小暮輝，前田真吾
  • 学会等名: 日本機械学会マイクロナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] 静電相互作用による高分子ゲル部品の自動組立 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片山翔子，前田真吾，原雄介，橋本周司
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 首都大学東京
• [学会発表] 自律運動カプセルゲルロボットの運動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木彩，前田真吾，原雄介，橋本周司
  • 学会等名: ROBOMEC2013
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] Tubular Gel Motility Driven by Chemical Reaction Networks (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mikanohara, S.Maeda. Y.Hara, S.Hashimoto
  • 学会等名: IEEE Robotics and biomimetics 2011
  • 発表場所: プーケット
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Peristaltic Gel Pump Driven by Chemical Energy (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, T.Mikanohara, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 学会等名: IEEE Robotics and biomimetics 2011
  • 発表場所: プーケット
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] 化学ロボットの設計と機能制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田真吾, 原雄介, 橋本周司
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 柔軟素材を用いた変形可能なモータの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金亨柱、前田真吾、山口友之、中村真吾、橋本周司
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 化学反応ネットワークによって蠕動する機能性ゲル (2011)
  • 著者名/発表者名: 三ヶ野原崇士, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] Chemical Robots-Design of active soft materials- (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 学会等名: 2011 4th International Conference on Human System Interactions
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2011-05-21
• [学会発表] 化学反応で駆動するゲルロボットの設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田真吾
  • 学会等名: 第5回自己組織化討論会
  • 発表場所: 川崎グランドホテル
• [学会発表] 化学ロボットの設計
  • 著者名/発表者名: 前田真吾
  • 学会等名: 第5回電気学会 実世界ハプティクス協同研究委員会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] 油滴の自発的駆動を用いたカプセルゲルロボット
  • 著者名/発表者名: 鈴木彩
  • 学会等名: 日本ロボット学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
• [学会発表] BS反応とのカップリングによる管状ゲルの蠕動運動
  • 著者名/発表者名: 三ヶ野原崇
  • 学会等名: 日本ロボット学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
• [学会発表] 自律駆動ゲルアクチュエータの設計と機能制御
  • 著者名/発表者名: 前田真吾
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス2012
  • 発表場所: アクトシティ浜松
• [学会発表] 化学ロボットの設計と機能制御
  • 著者名/発表者名: 前田真吾
  • 学会等名: 都立産業技術センター 研究成果報告会
  • 発表場所: 都立産業技術センター
  • 招待講演
• [学会発表] Capsule gel robot driven by self-propelled oil droplet
  • 著者名/発表者名: Aya Suzuki
  • 学会等名: IEEE IROS
  • 発表場所: ポルトガル
• [図書] On Biomimetic (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Nakamaru, H.Nakagawa, S.Hashimoto
  • 総ページ数: 642
  • 出版者: Intech