ER流体のマイクロギャップにおける流動特性とその触覚ディスプレイへの応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15310099
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 中野 政身 山形大学, 工学部, 教授 (40147947)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 聡 山形大学, 工学部, 助手 (40333992) ; 松下 浩一 山形大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70124625)
• Keywords: ER流体 / 点字表示システム / せん断流れモード / 圧力流れモード / マイクロ流動特性 / ER効果 / マイクロアクチュエータ / ON-OFF制御

Research Abstract

本年度は,粒子分散系ER流体を作動媒体とする一種の触覚ディスプレイとしての点字表示システムを構築する前段階として,電極が移動するせん断流れモードと電極が固定された圧力流れモードについて,これらの流れモードにおけるマイクロギャップ時のER流体のER特性とそのマイクロ流動特性について検討し,さらに,点字表示システムの基本要素としての一つの凸点に相当するピンを上下するダイアフラム型マイクロアクチュエータをフォトリソグラフィ法によって製作している.その際,在来の旧式のフォトリソグラフィ装置を一新し最新の装置を導入することによって,高精度で高強度なマイクロアクチュエータの製作を試みている.
0.1mm程度のマイクロギャップをもつ回転並行二円盤間のせん断流れモード及びストレートと直角曲がり流路をもつ圧力流れモードにおける粒子分散系ER流体のDC, AC及びPWM電圧印加時のマイクロ流動特性を可視化観察によって明らかにし,それぞれのER特性との関連性について検討し,点字表示システムに適した粒子分散系ER流体とその応用に際しての最適な構成法と制御法に関する設計指針を与えた.
また,点字の一つの凸点を表示するためのピンを上下に駆動する高強度のダイアフラム型マイクロアクチュエータをフォトリソグラフィ法によって製作し,比較的高いER流体の供給圧力でERバルブにPWM制御を適用しPIDの位置フィードバック連続制御を適用した場合とERバルブにON-OFF制御を適用した場合についてピンの応答特性と性能評価を行い,十分な応答特性と押し上げ力が得られることが確認できた.

Research Products

• [Publications] 中野政身: "分散系ER流体のスクイーズ流れモードにおけるレオロジー及び流動特性"日本機械学会東北支部第39期秋季講演会講演論文集. No.031-2. 131-132 (2003)
• [Publications] 中野政身: "フォトリソグラフィー法によって製作した分散系ER流体マイクロアクチュエータ"日本フルードパワーシステム学会平成15年度秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集. 75-77 (2003)
• [Publications] M.Nakano: "Three-ports micro ER valve for ER suspension fabricated by photolithography"Journal of Intelligent Material Systems and Structures. Vol.13, No.7/8. 503-508 (2003)