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機能性流路形成法による身体を拡張するソフトロボットの研究

利用功能通道形成法扩展身体的软体机器人研究

基本信息

批准号：
21J15489
负责人：
南之園彩斗
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J15489/
关键词：
誘電エラストマアクチュエータ(DEA)静電接着パッド柔軟センサ(ストレッチャブルセンサ)EHDポンプ（電気流体力学現象）高電圧回路カーボンナノチューブエラストマアンテザード静電現象ソフトロボット高電圧カーボンシリコーン

项目摘要

本研究では誘電エラストマアクチュエータ（DEA）を基材とし、静電接着パッド、柔軟センサ、EHDポンプをソフトマニピュレータへシステム統合することが目的であった。初めにDEAに関して、DEAは高電圧が駆動に必要不可欠である。昇圧素子１つの出力を高電圧用トランジスタ(MOSFET)により分岐させ、複数のDEAを此処に制御可能な回路設計を考案した。これにより従来よりも重量面、消費電極面で有利に機能する高電圧回路を完成させた。次に静電接着パッドに関しては、単位面積あたりの接着力の向上と作成手法の確立を実施した。波型電極を取り入れた静電接着パッドを実際に作成し、櫛歯型との接着力を比較した。その結果、波型電極は櫛歯型電極の約1.5倍の接着力を生じることが分かり、先行研究で推定されていたシミュレーション結果ともほぼ一致した。これにより、波型電極を用いると単位面積あたりの接着力が高い接着パッドの作成ができることを実証した。次に柔軟センサに関してはマニピュレータへの将来的な搭載を踏まえ、DEAと類似の材料であるカーボンナノチューブとエラストマを用いた。本研究では、柔軟センサをウェアラブルデバイスへの実装により簡易的な動的モーションのモニタリングまでを実施した。最後にEHDポンプに関しては、EHDポンプをアンテザード化するため、他大学との共同研究により高電圧回路とウェアラブルアプリケーション開発を実施した。本研究ではソフトマニピュレータの構成要素となり得るDEA、静電接着パッド、柔軟センサ、EHDポンプに関して、その材料や作成手法を確立し、それぞれ遠隔で操作が可能なアプリケーション開発までを完了させた。マニピュレータの具体的開発にまでは至らなかったが、将来的なこれらの成果統合により実現が可能であると考える。

This study aims to improve the quality of materials, electrostatic bonding, soft coating and EHD coating. At the beginning of the DEA, the DEA is not necessary for high voltage operation. Voltage boost elements1 output high voltage MOSFET components are divided into multiple DEA components, and the control circuit design is considered. The high voltage circuit is completed on the weight side and the consumer electrode side. The method of forming the adhesion force of the second electrostatic adhesion layer is established. Wave electrode selection and electrostatic adhesion The results show that the adhesion force of the corrugated electrode and the comb electrode is about 1.5 times higher than that of the conventional electrode. The results of the previous study are consistent with those of the conventional electrode. This is the first time that a wave electrode has been used. The next step is to use DEA and similar materials. In this study, we designed and implemented a simple and flexible system for mobile communication. Finally, the EHD circuit is developed by the EHD circuit and other universities. In this study, DEA, electrostatic bonding, soft coating, EHD coating, and other material preparation methods were established, and remote operation was possible. The specific development of the project is possible in the future