| 研究課題/領域番号 |
23K22718
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01447 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
石塚 裕己 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (40784418)
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| 研究分担者 |
平木 剛史 クラスター株式会社(メタバース研究所), メタバース研究所, シニアリサーチサイエンティスト (40831326)
佐々木 大輔 香川大学, 創造工学部, 教授 (50372686)
PUNPONGSANON PARINYA (プンポンサノン パリンヤ) 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (90812222)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | ソフトロボティクス / 自己修復性材料 / 触覚センサ / ソフトアクチュエータ / ソフトロボット / 自己修復ポリマー / 光造形 / 空気アクチュエータ / アクチュエータ / センサ / フォトクロミックインク / 触覚 / 機能性材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，三次元マスクレスフォトリソグラフィ技術を活用したソフト触覚センサやソフトアクチュエータの作製技術を確立するとともに，ソフトロボットの高度なセンシング機能の実現を目指す．具体的には，柔軟な光硬化性ポリマーの光造形手法を確立，可動用のソフトアクチュエータと，触覚センサアレイとを集積し，ソフトロボットハンドを作製する．そして，このソフトロボットハンドによって取得された情報処理するための，ヒトを模した知覚情報処理モデルを構築する．最終的には，ヒトを模倣したソフトロボットハンドを実現し，触感認識のようなヒトの持つ高度な触知覚機構がソフトロボットにおいても実現可能かを明らかにする．
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| 研究実績の概要 |
2年目は自己修復ポリマーの応用について主に取り組んだ．ロボットハンドの構成要素であるソフトアクチュエータを1年目の終盤に光造形によって作製できることを確認した．この技術を用いて，様々なソフト空気圧アクチュエータを作製した．例えば，自己修復ポリマーを用いて複数のソフト空気圧アクチュエータを作製して，それらを連結することによって運動を自由に変化させることが可能なソフト空気圧アクチュエータシステムを作製した．また，ソフト空気圧アクチュエータの変形を制御及び設計するための手法も開発した．自己修復ポリマーを用いて空気圧アクチュエータを作製し，その表面に伸びやすさの異なる自己修復ポリマーを張り付けることで変形を制御することができた．例えば，空気圧アクチュエータの表面の伸びやすさを制御することによって，曲げ，伸び，収縮，ねじり動作が可能になることが明らかにした．これらのソフト空気圧アクチュエータの開発に関して国内学会や国際学会で発表を行っており，現在はそれをまとめて投稿論文の執筆作業を進めている．また，自己修復ポリマーの内部に光学式のセンサを形成するための方法を提案し現在開発を進めている．これまでに，予備実験の結果から損傷を受けても力情報を計測することが可能であることを確認している．今年度は自己修復ポリマーの扱いに関する知見を集めることができており，次年度はこの知見を活用してソフト触覚センサとソフト空気圧アクチュエータの統合を試みる．
空気圧アクチュエータの研究として，パウチアクチュエータの開発も進めている．レーザー光の照射によって相変化アクチュエータを膨張させる方法と熱弾性効果を生じさせるような手法を提案し評価を進めている．また，パウチアクチュエータの内部にセンサを形成し，その形状変化を測定するような手法も開発した．
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| 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
ほぼ計画通りにポリマーの造形技術を活用してソフト空気圧アクチュエータやソフト触覚センサを作製する方法を確立できており，計画通りに研究を進めることができている．この進捗であれば，次年度にセンサとアクチュエータを統合したロボットを作製し，計画にあるような実証実験を行うことは十分に可能である．また，熱弾性効果を活用したアクチュエータやパウチアクチュエータの改良に関する手法についても本計画を通じて着想できている．今年度の研究を通じて当初の計画にはなかった成果も創出できており，次年度以降もこれらの成果について研究を進めると共に，新たな成果の創出も目指す．
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度はソフト触覚センサとソフト空気アクチュエータを統合してソフトロボットを作製するための方法を検討する．まず，今年度に十分に検討ができていない光学式ソフト触覚センサの開発を早期に終了させ，その特性を評価する．具体的には印加した力とセンサ出力の関係や，実際のタスクへの応用可能性の検討に関して評価を行う．これらの作業が完了した後に，ソフト触覚センサとソフト空気圧アクチュエータがシームレスに統合可能なソフトロボットのデザインと作製工程について検討する．そして，そのソフトロボットにタスクを行わせることで，その有用性を確認する．
現在，自己修復ポリマーや空気圧アクチュエータの技術の応用に関する研究も進めていく．レーザー照射によって駆動するパウチアクチュエータの動作の選択性を高めるための手法を現在考案しており，これに関して最終年度内に確立する予定である．また，自己修復ポリマーを用いた空気圧アクチュエータのユーザインタフェース応用も進めており，そのための手法も開発していく予定である．
最終年度は自己修復ポリマーのソフトロボットへの応用に関して，ブリュッセル自由大学の研究チームと連携して研究を行う計画がある．申請者らが有するソフトロボットの設計技術とブリュッセル自由大学のチームの有する材料の技術を融合して，ソフトロボットのシステムを作製することを検討しており，密に議論を進めている．これはソフトロボットの作製に関するテーマであり，今年度の最終目的とも密に関わるものである．
これらの研究成果に関して今年度内に論文投稿や国際会議での発表を行っていく予定であり，現在代表者と分担者がそれぞれ論文の執筆を進めている．
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