| 研究課題/領域番号 |
19K21948
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| 研究機関 | 中央大学 |
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研究代表者 |
中村 太郎 中央大学, 理工学部, 教授 (50315644)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| キーワード | ソフトアクチュエータ / ソフトロボティクス / 異方性材料 / メカトロニクス / 人工筋肉 / 空気圧 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，短繊維を軸方向のみに配向させた強度異方性を有するゴムチューブ(以 下：異方性ゴムチューブ)を開発し，ゴムの膨張を積極的に活用した革新的ソフトアク チュエータ「短繊維補強型ゴム人工筋肉」を開発する．具体的には以下の4つの項目について明らかにする．
① 短繊維を用いた異方性ゴム材料の開発と各パラメータ（含有繊維の長さや量）の 変化による基礎的特性を明らかにする． ② 異方性ゴムをチューブ状に成型し高出力型空気圧ゴム人工筋肉に適用する．さら に圧力印加時の収縮量・収縮力等に関する基本特性を明らかにする． ③ 異方性ゴムチューブを空気圧ゴム人工筋肉に適用した時の力学的平衡モデルを導 出する．また①で得られた実験に基づき人工筋肉に関する有限要素解析を行い理 論的な裏付けおよびL/D比等の形状の最適化を行う． ④ ③の力学的平衡モデルに基づいてフィードフォワードによる線形化を行う．さら に拮抗型可変剛性マニピュレータを開発し，関節剛性制御を実現する．
2019年度は特に短繊維の作製に要する材料選定とパラメータに関する検討を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2019年度は、特に短繊維の作製に要する材料選定とパラメータに関する検討を行った。この検討の中で、短繊維の材料選定とその入手が難しかったため、想定していた期間より多くの時間を有してしまった。
一方で、混練方式に関する一部のパラメータに関する試験片の製作は可能となり、来年度に向けて十分にリカバーできる体制が整った。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年は、以下のテーマについて明らかにしていきたい。
① 短繊維を用いた異方性ゴム材料の開発と各パラメータ（含有繊維の長さや量）の 変化による基礎的特性を明らかにする． ② 異方性ゴムをチューブ状に成型し高出力型空気圧ゴム人工筋肉に適用する．
特にゴムチューブの成型は、浸漬方式と混練方式があり、2020年度は特に前者の方式を中心に成型を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2019年度は、ゴム材料および短繊維の入手が困難であったため、当初の予定よりも大幅に計画が遅れてしまった。しかし、該当年度後半にこれらの一部の材料の入手のめどがついたので、2020年度は昨年度計画の予算の使用を前提に計画を遂行し、本年度計画分についても研究を加速させる予定である。
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