| 研究領域 | ソフトロボット学の創成：機電・物質・生体情報の有機的融合 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05326
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
遠藤 玄 東京工業大学, 工学院, 教授 (70395135)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | ソフトロボット / 高強度化学繊維 / 布 / 機械特性 / 柔軟布 / 把持機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
構造体そのものが柔らかいソフトロボットは，従来の硬い素材・リンク系では成し得ない様々な可能性を秘めているが，一方で従来研究の多くが実験室レベルに留まっている．その最大の理由は素材そのものが伸縮することにより大きなひずみを生じ，これにより素材が劣化し，耐久性が低くなるためである．本研究は，素材そのものは伸縮せずに大変形を実現可能な柔軟布を，ソフトロボットの構造材として用いることを提案する．高強度化学繊維を用いることで大きな力に耐えることができ，なおかつ繰り返し曲げに対して十分実用的な耐久性を実現する．これを用いてベルト駆動機構・ソフト把持機構を開発し，提案した構成法の有効性を検証する．
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| 研究実績の概要 |
（１）重荷重試験機の開発：前年度までに開発した繰り返し曲げ試験機は，幅55mmのベルト状の布に対して最大250N程度の力を印可し，平プーリ上を転がるようにして繰り返し曲げを印可していた（この装置を便宜上，軽荷重試験機と呼ぶことにする）．新学術の領域会議の議論の中で，１）１か所を集中的に繰り返し曲げた場合の耐久性，2）印可する張力が高い場合の耐久性の２点について検証することが必要であるとの認識に至った．そこで，新たに上記１）２）を満たす重荷重試験機の設計開発を実施した．最大発生力17.8kNの空圧シリンダにより，ベルト状の布に張力を印可した状態で，１か所のみ角ブロックの頂点に押し付けるようにして屈曲させる試験装置の機構を考案した．試験時間を短縮するため，１度の屈曲試験で４試片の試料が作成できるよう，連結差動機構により張力が均等にかかる機構を導入している．具体的な設計を行い試験装置を完成させた．
（２）軽荷重試験機によるパラ系アラミド繊維布の屈曲耐久性評価：原糸をパラ系アラミド繊維として３つの異なる構造（平織・綾織・ニット）の布に対し，７万回の繰り返し屈曲試験を実施し，その後，前年度までに構築した布つかみ治具を用いて引張試験を行い破断強度を測定した．屈曲前の破断強度に比して，どの程度，破断強度が低下するかを計測した．その結果，綾織では張力を印可する向きにより破断強度が異なること，繰り返し曲げ後では４割程度の強度低下が起こることなどを明らかにした．
（３）ソフトロボットハンド機構の開発：パラ系アラミド繊維をニット構造で伸縮可能なように構成した布を用いて把持機構を試作した．前年度までに開発した空圧駆動の４本の柔軟指の間に，前述の布を用いて膜構造を構成するとともに，底面部をすぼめるように糸で縮めることで，食品を模したサンプル物体を柔らかく把持できることを定性的に確認した．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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