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可変形状トラスは、本質的に多くの運動学的自由度の保有が可能であることによる多彩な動作と、トラス構造を基本とすることによる軽量性・高剛性という特性を持つ魅力的な機械システムである。本研究課題ではアクチュエータとして形状記憶合金ワイヤを用いることにより、このようなメカニズムのシステムとしての特性ならびに実現可能性を検討する。研究計画の概要としては以下のような項目が挙げられる。
(1)このようなメカニズムは、運動学のみを扱う場合でも力学的な考察が必要である。準静的な運動を想定した運動学モデルを構築するとともに、計算機シミュレーションによりその運動学的特性について検討する。
(2)形状記憶合金ワイヤは、形状記憶合金であることによる温度による特性変化と、ワイヤであることに起因する張力のみを支えられるという構造力学的特性を併せ持つ。これらの特性を考慮した可変形状トラスの動力学モデルを構築し、計算機シミュレーションによりその特性を評価する。
(3)可変形状トラスは二次元構造であれば節点部の構成が単純になる。このような試作システムを構築し、動作実験によりその実現可能性についての基礎的な検討を行う。
(4)可変形状トラスの三次元試作システムを構築し、実用的なシステムとしての実現可能性について検討する。また、特に節点部の構成について多面的に考察する。
(5)一般にトラス構造のシミュレーションにおいては理想化された節点モデルを用いるが、可変形状トラスの場合には特に三次元システムの場合に実際的な節点構成の影響について評価する必要がある。このような点について適切なモデルを構築するとともに、実際的な節点構成が運動学的・力学的特性に及ぼす影響について検討する。
(6)形状記憶合金ワイヤをアクチュエータとし、トラス構造を基本とするこのようなシステムは、駆動のためのモータ類を必要とせず、また全体として軽量なメカニズムとして構築することができる反面、個々のワイヤについては基本的にOn/Offの二値的な駆動となる。このような特性を活かすことができる適用分野について検討し、それらを想定した特性評価を行う。
(7)研究全体として形状記憶合金ワイヤ駆動可変形状トラスの実現可能性ならびに有用性について総合評価を行う。
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