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2021 年度 実績報告書

3次元コンプライアント・メカニズムによるマイクロシステムの構築手法

研究課題

研究課題/領域番号 19K04278
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

長澤 純人  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (30400279)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードコンプライアント・ヒンジ / マイクロ・ロボット / 6脚マイクロ・ロボット / 折り紙構造 / 積層型静電容量角度センサ / 形状記憶合金アクチュエータ / 形状記憶ポリマーアクチュエータ
研究実績の概要

マイクロロボットなどの可動部分を有するマイクロシステムでは,部品の組立てが困難である.小さい部品を把持しながら,目的の取付場所で,方向を合わせつつ組立てなくてはならない.この問題の解決手法の一つとして,弾性変形部と高剛性の構造部を一体化して作成するコンプライアント・メカニズムの利用が提唱されており,部品の組立てを簡単化できる.本研究はMEMSプロセスによるコンプライアント・メカニズムを実現することを目的とする.研究期間全体では査読付国際論文4件,2021年度は国際学会4件,国内学会6件で発表した.

(1)2020年度までにMEMSコンプライアント・メカニズムのプロセスを確立した.2021年度はこのプロセスで6足歩行マイクロ・ロボットを試作した.ロボットフレーム部を折曲トラス構造から,SU-8厚膜レジストによる単純構造にしたことで,より組立易く小型(組立状態で代表長約50mm)にできた.また形状記憶ポリマーによるコンプライアント・メカニズムの自動組立に関しても検討を進めた.
(2)コンプライアント・メカニズムの機械的特性を画像解析により解析・評価した.一般的なリンク機構を設計するため,コンプライアント・ヒンジによるリンク機構の数理モデルを検討し,3次元CADモデル化した.4節リンク機構に関して本モデルの有効性を確認している.
(3)コンプライアント・メカニズムのMEMSセンサやアクチュエータとの親和性を検証した.2021年度には積層型静電容量角度センサとコンプライアント・メカニズムを一体化した構造に,SMA(形状記憶合金ワイヤ)をアクチュエータとして組込み,角度フィードバック制御可能なロボット関節ユニットとして試作・評価した.この角度センサとコンプライアント・メカニズムは1枚のフレキシブルPCB基板から,折紙構造で組み立てられるため,MEMSプロセスに応用展開可能である.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021

すべて 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件)

  • [学会発表] ジェスチャ用マイクロ多指ハンドの小型ロボットへの実装と評価2022

    • 著者名/発表者名
      新田雄真, 長澤純人
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第61 回学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] 自動組立のためのSMAを用いた任意角度の自動折り上げユニット2022

    • 著者名/発表者名
      冨永裕太, 長澤純人
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第61 回学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] LiDARを用いたMicro-HexapodへのSLAMの実装2022

    • 著者名/発表者名
      関拓, 長澤純人
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第61 回学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] MEMS3次元コンプライアントヒンジによるマイクロロボットフレーム2022

    • 著者名/発表者名
      金井貴勲, 長澤純人
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部 第28期総会・講演会
  • [学会発表] Micro-Hexapod Robot Having an Origami-like SU-8 Coated Rigid Frame2021

    • 著者名/発表者名
      K. Sugimoto, S. Nagasawa
    • 学会等名
      International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensor and Actuator Double Functional Component for Micro Robot Leg Joints2021

    • 著者名/発表者名
      T. Hara, S. Nagasawa
    • 学会等名
      International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Sequential Automatic Assembling Method for Microstructure Using Shape Memory Polymer Units2021

    • 著者名/発表者名
      K. Kojima, S. Nagasawa
    • 学会等名
      International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous Size Classification Device for Marine Microplastics by Pinched Flow Fractionation2021

    • 著者名/発表者名
      K. Shimomoto, S. Nagasawa
    • 学会等名
      International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] 画素ごとに光学設計したマイクロレンズアレイのdeep RIEによる製作2021

    • 著者名/発表者名
      空真奈花, 長澤純人
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • [学会発表] マイクロコンピューターを搭載した構造物の形状記憶ポリマーユニットを用いた順序自動組立2021

    • 著者名/発表者名
      児島啓太, 長澤純人
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会

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公開日: 2022-12-28  

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