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2023 年度 実績報告書

ジャミング転移現象とマイクロ液圧源を統合した多自由度ソフトアクチュエータ

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0375
研究機関東京工業大学

研究代表者

金 俊完  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (40401517)

研究期間 (年度) 2021 – 2023
キーワードソフトロボット / ジャミング転移現象 / 電界共役流体
研究実績の概要

生体を模するソフトロボットの可変剛性メカニズムとして,ジャミング転移現象と電界共役流体 (Electro-Conjugate Fluid: ECF) ジェットの負圧を融合した新たな方法を提案している.すなわち,ジャミング転移に必要な内圧制御を内蔵されたECFマイクロポンプで行う.ECFマイクロポンプを,マルチモジュールによる局所的な可変剛性機能と能動的変形機能を組み合わせたソフトロボットへ応用し,この有効性を示している.今までに,ECFジェットのマイナス圧力を用いてジャミング転移現象をアクティブに制御できることを明確にしている.また,可変剛性機能と能動的変形機能を両立できる1自由度モジュールを実現し,この有効性を確認している.
本年度では,このモジュールを直列に連結させたアクチュエータでハードとソフトが共存する多様なソフトロボットを開発している.可変剛性機能と能動的変形機能を両立できるアクチュエータを製作し,これをモジュールとし,5個を直列に繋いで,(1)一方向曲げソフトロボットと(2)双方向曲げソフトロボットの 2 つのソフトロボットを開発している.
一方向曲げソフトロボットは,指の構造と動きを模倣できることを確認している.このロボットの各モジュールはプラス圧力印加で関節のような働きができるが,マイナス圧力印加では骨のように固くなることを確認している.一方向曲げソフトロボットは,狭いスペースでのマニピュレータやグリッパなどに応用できる.
双方向曲げソフトロボットは,一方向のものと比較してさらに複雑な動作を実現できる.ロボットのユニークな構成により,1 回の操作で 2 方向に曲げたり (ヘビのような動き),1 方向に曲げて指のアプリケーションのように大きな曲げ角度を実現したりできることを実験的に確認している.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2021

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)2021

    • 年月日
      2021-08-16 – 2021-10-31 | 2021-11-132022-05-25 | 2022-06-012022-08-13
    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge
    • 主な海外共同研究者名
      Dr. Michael De Volder
    • 部局
      Institute for Manufacturing
    • 職名
      Professor
  • [雑誌論文] Three-dimensional AC electroosmotic micropump with high power density2023

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Maho、Yoshida Kazuhiro、Kim Joon-wan、Eom Sang In、Yokota Shinichi
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 33 ページ: 105008~105008

    • DOI

      10.1088/1361-6439/acef31

  • [雑誌論文] 第8回 機素潤滑設計(技術ロードマップから見る2030年の社会)2023

    • 著者名/発表者名
      矢野 智昭、坂間 清子、金 俊完、松本 洋一、尾形 秀樹
    • 雑誌名

      Journal of the Society of Mechanical Engineers

      巻: 126 ページ: 36~40

    • DOI

      10.1299/jsmemag.126.1257_36

  • [学会発表] Microfabricated syringe pump on a chip actuated by ECF (ElectroConjugate Fluid) flow2023

    • 著者名/発表者名
      Joon-wan KIM
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Mechatronics Technology (ICMT2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study on Oil-in-oil Droplet Generation based on Flow-focusing Geometry Using Ehd Micropumps2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Otomo, Joon-wan Kim, Akihiro Yasuda, Siqi Peng, Kazuhiro Yoshida
    • 学会等名
      International Conference on Precision Engineering and Sustainable Manufacturing (PRESM2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Droplet Trapping Using an EHD Micropump2023

    • 著者名/発表者名
      Joon-wan Kim, Yuya Kondo, Taiki Otomo, Akihiro Yasuda, Tatsuya Matsubara, Kazuhiro Yoshida
    • 学会等名
      International Conference on Precision Engineering and Sustainable Manufacturing (PRESM2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal of a porous PDMS membrane using MEMS-fabricated nickel micropillars as a mold2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Otomo, Tatsuya Matsubara, Deok-Ho Kim, Masashi Ikeuchi, Kazuhiro Yoshida, Joon-wan KIM
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Biomedical Engineering International Workshop on Nanodevice Technologies 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] ECF(electro-conjugate fluid)-driven microsyringe pump for lab-on-a-chip devices2023

    • 著者名/発表者名
      Joon-wan Kim
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Biomedical Engineering International Workshop on Nanodevice Technologies 2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電界共役流体(ECF)駆動形蠕動マイクロポンプの提案2023

    • 著者名/発表者名
      山本健二, 松原 竜也, 吉田 和弘, 金 俊完
    • 学会等名
      日本機械学会山梨講演会2023
  • [学会発表] MR環境下で使用できるECFアクチュエータに関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      片岡遼, 吉田和弘, 金俊完
    • 学会等名
      日本機械学会山梨講演会2023

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公開日: 2024-12-25  

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