| 研究課題/領域番号 |
23K03644
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
|
|---|
| 研究機関 | 岡山大学 |
|---|
研究代表者 |
脇元 修一 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (40452560)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2027-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2026年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
|---|
| キーワード | ソフトアクチュエータ / ３Dプリント / 形状記憶ポリマー / 機能性材料 / ３Dプリンティング |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
安全性、形状適応性などを特長するソフトロボットの開発が盛んに行われており、その駆動源となるソフトアクチュエータの機能向上への期待が高まっている。本研究では、柔軟材料と機能性材料を複合することでソフトアクチュエータの機能向上を目指す。複数材料を同時成型可能な３Dプリンタを用いることで、効率的で構造の自由度が高い、機能性材料を複合したソフトアクチュエータの製作手法を確立する。
|
| 研究実績の概要 |
柔軟な材料によって構成され、空気圧印加に伴う材料の膨張変形を出力として利用するアクチュエータは空気圧ソフトアクチュエータと呼ばれ、柔軟性に起因する安全性を特長とする。本研究では、3Dプリンタを用いて機能性材料を複合することで、空気圧ソフトアクチュエータの機能向上を目指す。
加熱・冷却によって形状固定性や剛性可変性を発現する機能性材料である形状記憶ポリマー（SMP）を用い、これをアクチュエータの基盤となる柔軟材料に複合することで、初期形状可変機能や剛性可変機能をもつ空気圧ソフトアクチュエータが実現される。
本年度は、３DプリンタによるSMPと柔軟材料の複合構造の製作手法と製作条件を明らかにした。これによって、SMPと柔軟材料を複合した構造体が１度の３Dプリンティングで実現可能となった。この３Dプリンティングプロセスを確立したことは、本研究のアクチュエータ開発を迅速に進めていくうえで重要な成果である。
また、初期形状が可変なソフトアクチュエータ、剛性が可変なソフトアクチュエータをそれぞれ試作した。前者では、空気圧印加前のアクチュエータ形状を変更することで、アクチュエータの駆動領域が可変となることを確認した。後者は、導電性材料も同時に３Dプリンティングすることで製造しており、導電性材料が通電加熱可能であること、また、この熱によってSMPの温度を可変にすることができ、剛性変化が実現できていることを確認した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
SMPと柔軟材料の複合体の３Dプリンティングを実現したことに加え、導電性材料も同時造形が可能となっている。また、実際に２種類のソフトアクチュエータを製作できており、当初計画よりも進展している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
SMP、導電性材料、柔軟材料を３Dプリンティングによって同時成型することでアクチュエータを試作しているものの特性評価は未実施である。今後、試作したアクチュエータの特性を調査するとともに、その結果を基にアクチュエータの設計を変更し、駆動特性の改善を図る。
|
