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自己発電かつ自律推進する液中マイクロロボットの開発

研究課題

研究課題/領域番号 24651162
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関横浜国立大学

研究代表者

渕脇 大海  横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20377021)

研究分担者 山梨 祐希 (山梨 裕希)  横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (70467059)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードマイクロロボット / ボルタ電池 / Combアクチュエータ / ヒートエンジン / 形状記憶合金 / 過酸化水素水 / 最適解 / バブルジェット / SMAコイルばね / 出力エネルギー最適化 / 液中マイクロロボット / 局所加熱
研究成果の概要

1年目はボルタ電池の原理でCombアクチュエータを駆動する案を検証した。力学・電気回路モデルを解析し、数千Vの電圧が必要である事が分かった。ボルタ電池の2Vでは不足するため、電気ウナギのように数千の電池の直接接続が必要である事を見出した。2年目は歯車と形状記憶合金を組み合わせたヒートエンジンを検討した。出力が最大となる歯数比を世界で初めて定式化し、小型化する程、駆動力が粘性力よりも大きくなる事を解明した。3年目は過酸化水素水の白金触媒反応により発生する酸素バブルによる駆動法を検討した。ガラスピペットを熱加工する新しい試作法を確立し、他と比べ、回転・直動モータの双方を試作できる柔軟性を見出した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 学会発表 (11件) 備考 (3件)

  • [学会発表] バブルジェットによる液中マイクロモータの実現可能性の検討2014

    • 著者名/発表者名
      原山叶、青野弘幸、今村凌大、渕脇大海
    • 学会等名
      第6回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ
    • 年月日
      2014-10-20 – 2014-10-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Formulation and optimization of pulley-gear-type SMA heat engine toward microfluidic MEMS motor2014

    • 著者名/発表者名
      H. Aono, R. Imamura, O. Fuchiwaki, Y. Yamanashi, K. F. Böhringer
    • 学会等名
      Proc. of IEEE Int'l. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS 2014)
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Modeling and analysis of a heat engine with coil-spring-shaped SMA for steady state performance and starting condition2014

    • 著者名/発表者名
      H. Aono, R. Imamura, and O. Fuchiwaki, Y. Yamanashi, K. F. Böhringer
    • 学会等名
      Proc. of ASPE/ASPEN Summer Topical Meeting Manufacture and Metrology of Freeform and Off-Axis Aspheric Surfaces
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2014-06-26 – 2014-06-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Design and development of a heat engine with SMA actuator as a proof of concept prototype of a propulsion device for an in-liquid micro robot2014

    • 著者名/発表者名
      R. Imamura, H. Aono, O. Fuchiwaki, Y. Yamanashi, K. F. Böhringer
    • 学会等名
      Proc. of ASPE/ASPEN Summer Topical Meeting Manufacture and Metrology of Freeform and Off-Axis Aspheric Surfaces
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2014-06-26 – 2014-06-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 液中マイクロロボット実現のためのヒートエンジンの発生トルクの定式化と原理確認用試作機の開発2014

    • 著者名/発表者名
      今村凌大、青野弘幸、渕脇大海
    • 学会等名
      2014年度ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      2014-05-25 – 2014-05-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 液中マイクロロボット実現のためのヒートエンジンの定常状態の運動解析と始動条件の定式化2014

    • 著者名/発表者名
      青野弘幸、今村凌大、渕脇大海
    • 学会等名
      2014年度ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      2014-05-25 – 2014-05-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Feasibility analysis of an in-liquid micro robot driven by a heat engine with coil-spring –shaped SMA actuator2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aono, Ryota Imamura, and Ohmi Fuchiwaki
    • 学会等名
      ASPE/ASPEN Summer Topical Meeting
    • 発表場所
      ハワイ、Fairmont Orchidホテル
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Design and development of a heat engine with SMA actuator as a proof of concept prototype of a propulsion device for an in-liquid micro robot2014

    • 著者名/発表者名
      Ryota Imamura, Hiroyuki Aono, Ohmi Fuchiwaki, Yuki Yamanashi
    • 学会等名
      ASPE/ASPEN Summer Topical Meeting
    • 発表場所
      ハワイ、Fairmont Orchidホテル
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Design and development of in-liquid micro robot with self-energy harvesting and self-propulsion functions -Study of coupled model of fluid dynamics and electro circuit and design of proof of concept prototype-2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aono and Ohmi Fuchiwaki
    • 学会等名
      Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN 2013),
    • 発表場所
      台湾
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 液中マイクロロボット実現のための液中小型ヒートエンジンの基礎研究2013

    • 著者名/発表者名
      青野弘幸、今村凌大、渕脇大海
    • 学会等名
      第五回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 液中小型推進機構の力学・電気回路モデルによる連成解析とFEM解析による機構の設計2013

    • 著者名/発表者名
      青野弘幸、渕脇大海
    • 学会等名
      2013年度ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 大学院工学府生がAspen 2013で「Best Paper Award」を受賞

    • URL

      http://www.ynu.ac.jp/hus/engk2/10897/detail.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 大学院工学府生がAspen 2013で「Best Paper Award」を受賞

    • URL

      http://www.ynu.ac.jp/hus/engk2/10897/detail.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] マイクロ・ロボメカ研究室~独創的な小さなロボット・メカニズムと応用システムの研究~

    • URL

      http://www.fuchilab.ynu.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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