Embedding Expressive Functions into Soft Objects and Designing Interactions Based on EHD Fluid Control

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今年度はEHDを用いたマルチモーダルな情報提示とインタラクションとして3つのテーマに取り組んだ。一つは、EHDによる液体の適量供給と小型ペルチェ素子による加熱制御による、小型で静音なパウチの膨張・収縮を用いたインタフェースである。設計・実装と共に、ソフトロボット、形状ディスプレイ、照明などインタフェースとしての応用を示した。二つ目は、EHDによる液体撹拌を用いて、立体物の動的な透明度制御に取り組んだ。液体の混合比率による透明度変化の違いなど明らかにし、3Dプリンタ等を用いて造形した立体に内蔵可能な装置設計に取り組んだ。三つ目は、EHDを用いて物体内部での液体(重心)位置を制御し、物体の傾きを変える機構を設計・実装した。この機構を複数台並べ同期駆動した装置を作品としてArs Electronica Festival 2022に出展し展示を行った。観客の反応を得るとともに、長期の展示を通して装置の耐久性を確かめた。複数のEHD回路の連動による流路の切替えや、ソフトマテリアルの変形による流動の阻止、分岐、蓄積など、流路の柔らかさを保ったまま複雑な挙動を制御する手法について検討を行った。特に、複数のEHDポンプの同期制御による流路内での色水の搬送を可能にする流路設計および制御を提案し基礎的な動作検証を行った。EHDポンプのインタフェース応用に向けて、流量の自己検知機能を持つEHDポンプを開発した。EHDポンプでは、EHD流れによるイオン濃度分布の不均一性から、イオンが濃い領域から薄い領域へ移動し、拡散電流が発生する。また、移流拡散方程式から拡散電流は流量の1/3乗に比例する。本研究ではこの関係を用いて、自己検知EHDポンプのメカニズム、モデル、性能を明らかにするとともに、実装に向けてワイヤレス、ポケットサイズの熱制御システムを構築し有用性を実証した。