ゲルロボットの研究(電場応答性高分子ゲルの計状設計と運動制御)

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450100
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 井上 博允 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 教授 (50111464)
• 研究分担者: 國吉 康夫 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教授 (10333444)
• キーワード: 電場応答性高分子 / ゲル / ロボット / 形状 / 設計 / 変形 / 制御 / モデル

研究概要

平成13年度の研究の内容は次の通りである。
1)表面に微細なひだを持つゲルロボットの製作法の確立
変形の特異性を実現するために、表面に微細な凹凸を持つ平板状の型を作り、型にゲル材料を流し込んで表面にひだをもつゲルを成型する手法を確立した。その手順は以下の通りである。目的とするゲルの3次元形状データを元に、型の3次元形状データを作り、NC工作機械に読み込ませて型を加工する。この型を用いてゲルを重合する。ここで設計するゲルの3次元形状データは、シミュレーションにも用いることができる。
2)ゲルロボットの変形応答性測定
表面に微細なひだを持つゲルと、平らな表面を持つゲルの全体的な変形応答を測定し、ひだの効果を比較した。また、大変形を生じる駆動電場の条件を明らかにするために、電場の空間分布を制御可能な多電極駆動装置を開発し、空間分布を少しずつ変化させた場合の変形応答性を詳細に計測した。
表面にひだをつけたゲルは、伸長する面のひだの方向に沿って曲がりやすくなり、変形の方向性を形状により設計可能となることが明らかになった。
3)ゲルロボットの変形予測シミュレータ
ゲルの持つ能動的な変形特性に関するモデリング手法は確立されていたが、受動変形を考慮したモデリング手法は明らかでなかった。そこで、能動-受動変形を考慮したモデリング手法を提案し、この手法に基づいてシミュレータを実装し、ゲルのいろいろな電場中での変形についてシミュレーションを行った。

研究成果

• [文献書誌] M.Otake, Y.Kagami, M.Inaba, H.Inoue: "Shape design of gel robots made of electro-active polymer gel"Proceedings of SPIE Symposium on Smart Materials and MEMS. Vol.4234. 194-202 (2001)
• [文献書誌] M.Otake, Y.Kagami, M.Inaba, H.Inoue: "Dynamics of gel robots made of electro-active polymer gel"Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation. 1457-1462 (2001)
• [文献書誌] M.Otake, Y.Kagami, Y.Kuniyoshi, M.Inaba, H.Inoue: "Inverse kinematics of gel robots made of electro-active polymer gel"Proceedings of IEEE International Conference of Robotics and Automation. (In Press). (2002)
• [文献書誌] M.Otake, Y.Kagami, M.Inaba, H.Inoue: "Motion design of starfish gel robots made of electro-active polymer gel"Robotics and Autonomous Systems. (In Press). (2002)