2018 Fiscal Year Annual Research Report
イオン交換膜が実現するソフトロボットのモーションコントロール
| Project Area | Science of Soft Robot: interdisciplinary integration of mechatronics, material science, and bio-computing |
|---|
| Project/Area Number |
18H05470
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
鈴森 康一 東京工業大学, 工学院, 教授 (00333451)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
難波江 裕之 東京工業大学, 工学院, 助教 (90757171)
安積 欣志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (10184136)
堀内 哲也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (60738061)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
|
| Keywords | 人工筋肉 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は，イオン高分子アクチュエータに関しては，厚さ分布をもつIPMC薄膜の作製プロセス及び応用，ECラバーアクチュエータに関しては，柔軟かつ電気駆動可能な細径マッキベン型人工筋の試作を行った．
厚さ分布をもつIPMC薄膜の実現においては，キャスト法をもとに検討を行ったが，単に深さ分布を持つ型を使用するだけでは乾燥時にひび割れが発生することが問題となった．そのため，数回に分けてキャストを行う手法を考案した．本手法を用いることにより，厚い部分が構造体として，また薄い部分が駆動部として機能するため，一体成型によりIPMCロボットの製作が可能となった．蝶型とアノマロカリス型の2種類のロボットを試作し，蝶型では共振周波数の違いを利用した羽ごとの独立駆動を，またアノマロカリス型では，自立駆動回路を組み込むことにより，自立での水上遊泳を実現した．
柔軟かつ電気駆動可能な細径マッキベン型人工筋を実現する上で重要となるのが，細いナフィオンチューブの内面と外面への電極の構成方法であるが，還流による白金メッキを行った．その際に通常通り溶媒として水を用いると，白金の延性が低いため，ひび割れが問題となる．そのため，アルコールを用いることでナフィオン膜が膨潤した状態でメッキを行うことが可能となり，電極のひび割れによる破壊を抑制できる．本手法により製作したチューブを細径マッキベン型人工金に組み込むことにより，柔軟かつ電気駆動可能なマッキベン型人工筋を試作し，試作機を用いた実験では駆動に成功し，電流測定により気体の吸収・発生を確認した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
イオン高分子アクチュエータに関しては，電極配置に関する検討が進んでいないものの開発した立体成膜手法の応用として，ロボットの製作・駆動を成功させるところまで進んでいる．
ECラバーアクチュエータに関しては，白金を用いた膜-電極接合体の製造に成功するとともに，そのマッキベン型アクチュエータへの適用・駆動に成功しており順調である．
．
|
| Strategy for Future Research Activity |
イオン高分子アクチュエータに関して，材料の面からは，特性の評価や電気化学プロセスとカップリングした材料シミュレーションを進めるとともに，材料特性の向上を目指す．アクチュエータの面からは，3Dプリンティングなど，さらなる3次元形状の成膜技術を検討していく．
ECラバーアクチュエータに関して，材料特性や電気膜-電極接合体の特性向上を目指すとともに，マッキベン型以外のアクチュエータについても適用を検討する．
|
