| 研究課題/領域番号 |
17J09630
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
鳴海 紘也 東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| キーワード | ソフトロボティクス / ペーパーエレクトロニクス / ディジタルファブリケーション |
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| 研究実績の概要 |
2017年度は印刷を利用して作製するセンサとアクチュエータを実装した．特にアクチュエータが重要であるため，主にそちらについて述べつつ，センサにも触れる．
これまでにも，硬い構造材料を柔軟な材料で置き換えたソフトロボット向けのパーツが多く提案されてきたが，ロボットの関節を曲げ伸ばしする駆動源には，金属材料や永久磁石を使った硬くて重い電気アクチュエータを使うか空気ポンプを用いる必要があり，ソフトロボット自体の小型・軽量化には多くの課題が残されていた.
今回提案したアクチュエータは，小さな袋に低い温度で沸騰する3M Novec 7000という液体を封入したものである．この液体を印刷技術により作製したヒータによって加熱することで気化させ，アクチュエータの駆動源とした．ヒータへの加熱を止めると気体は再び液体に変化し，アクチュエータは元の形に戻る．また，ヒータへの加熱を電子的に制御することでその動作を制御できる．ヒータはインクジェットプリンタを用いて厚さ135 μmのPETフィルムに銀ナノインクを用いて印刷する．銀ナノインクを用いてヒータを印刷することで，ヒータへの配線やタッチセンサも一括して造形することが大きな特長である．また，従来必要だった空気ポンプも不要である．
作製したアクチュエータは，大きさ80 mm × 25 mm、重量が約3 gと非常に軽量である一方，実験では最大約0.1 N・mの回転力（小指程度の曲げ力に相当）を発生させることができた．また、最大動作角度は90度に達した．
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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
2017年度は，研究課題として設定した「印刷を利用して作成するロボット」の4つの機構のうち，センシングの機構とアクチュエーションの機構の2つを実装した．具体的には，タッチセンサと電熱パターンを銀ナノインクの印刷によって紙に実装し，その上に厚さ1 mm以下の柔らかく薄いアクチュエータを貼り付けた．このアクチュエータは2枚のフィルムをコンピュータ制御で熱溶着したパウチ型の物体であり，その内部に低沸点液体を封入してある．銀ナノインクの電熱パターンに電流を流すと，沸騰によってパウチ内部の体積が上昇し，アクチュエーションが生じる．
本成果はロボットのトップカンファレンスであるIEEE ICRA 2017において印刷できる電気駆動のアクチュエータとして発表された他，世界最大のメディア芸術祭であるアルス・エレクトロニカでは周囲の熱や光などのエネルギーによって駆動する知的な壁材として展示された．
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| 今後の研究の推進方策 |
2017年度は国際学会や国際芸術祭での発表を行うことができた一方，成果発表はコラボレーションを伴うものが中心となったため，提案者が第一著者の論文は発表されなかった．そのため2018年度は本成果を論文化するとともに，残る2つの機能，すなわち通信や給電の要素を実装していく予定である．
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