Multi-degree-of-freedom soft actuator integrating jamming transition phenomenon and microhydraulic pressure sources

集成卡阻过渡现象和微液压压力源的多自由度软执行器

• 批准号: 19KK0375
• 负责人: 金 俊完
• 金额: $ 9.73万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021 至 2023
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19KK0375/
• 关键词: ソフトロボット; ジャミング転移現象; 電界共役流体

生体を模するソフトロボットの可変剛性メカニズムとして，ジャミング転移現象と電界共役流体 (Electro-Conjugate Fluid: ECF) ジェットの負圧を融合した新たな方法を提案している．この手法は，ソフトロボットの一部に粒子ジャミングを使用することにより，この部分の剛性をソフトからリジッドにアクティブに切り替えることができる．従来のジャミングシステムの課題はかさばる真空ポンプが必要でありシステム全体を小形化できないことであったが，本研究ではソフトアクチュエータに高出力密度を有する電気共役流体（ECF）マイクロポンプを直接埋め込むことで解決できる．本年度では，どのような微粒子がECFジェットの圧力によるジャミング転移現象に適しているかを明確にしている．従来の空気圧ジャミング転移現象とは異なり，微粒子間に存在するECFが潤滑油のような役割をし，ジャミング転移現象を低下させる可能性がある．多様な微粒子を検討し，粒子の鋭さ，ランダムなサイズ，多角形の表面がECFによるジャミング転移現象に適していることを明らかにしている．ジャミング転移現象に必要な十分な圧力と流量を発生できるマイクロ液圧源を実現することを目標にカーボンナノチューブ(CNT)を用いて製作する新たな針－リング形電極対を提案している．これを実現するために，化学気相堆積(CVD)法の実験装置を構築し，多様なパラメータの最適化を行っている．CVD法によりCNT構造体を製作はできたものの均一に歩留まり100%の針－リング形電極対の製作にはさらなる最適化が必要であることを明確にしている．可変剛性機能と能動的変形機能を両立できるモジュールを実現し，このモジュールを直列に連結させたアクチュエータでハードとソフトが共存する多様なソフトロボットを開発し，その有効性を明確にしている．

を module of raw す る ソ フ ト ロ ボ ッ ト の can - rigid メ カ ニ ズ ム と し て, ジ ャ ミ ン グ planning Fluid shift と electricity industry total service (company - Conjugate Fluid: ECF) ジ ェ ッ ト の negative 圧 を fusion し た new た な method proposed を し て い る. こ の は, ソ フ ト ロ ボ ッ ト の a に particle ジ ャ ミ ン グ を use す る こ と に よ り, こ の part の rigid を ソ フ ト か ら リ ジ ッ ド に ア ク テ ィ ブ に り cutting for え る こ と が で き る. 従 to の ジ ャ ミ ン グ シ ス テ ム の subject は か さ ば る vacuum ポ ン プ が necessary で あ り シ ス テ ム all を small shape change で き な い こ と で あ っ た が, this study で は ソ フ ト ア ク チ ュ エ ー タ に を has higher power density す る electric 気 fluid (ECF) total service マ イ ク ロ ポ ン プ を directly buried め 込 む こ と で solve で き る. This year で は, ど の よ う な particles が ECF ジ ェ ッ ト の pressure に よ る ジ ャ ミ ン グ planning shift に optimum し て い る か を clear に し て い る. 従 to の empty 気 圧 ジ ャ ミ ン グ planning shift と は different な り, に exist between particles す る ECF が lubricating oil の よ う な service cut を し, ジ ャ ミ ン グ planning shift phenomenon of low を さ せ る possibility が あ る. Many others な particles を 検 for し, particle の sharp さ ラ ン ダ ム な サ イ ズ, polygon の surface が ECF に よ る ジ ャ ミ ン グ planning shift に optimum し て い る こ と を Ming ら か に し て い る. ジ ャ ミ ン グ planning shift に な very necessary な pressure と flow を 発 raw で き る マ イ ク 圧 ロ fluid source を be presently す る こ と を target に カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ (CNT) を い て making す る new た な needle - リ ン グ shape electrode を seaborne proposal し て い る. こ れ を be presently す る た め に, chemical 気 phase accumulation (CVD) method の be を build し 験 device, others in more な パ ラ メ ー タ の line optimization を っ て い る. CVD method に よ り CNT constructs を making は で き た も の の に uniform step left ま り 100% の needle - リ ン グ shape electrode の seaborne production に は さ ら な る optimization が necessary で あ る こ と を clear に し て い る. Can - rigid function と move - shape function を struck made で き る モ ジ ュ ー ル を be し, こ の モ ジ ュ ー ル を inline に link さ せ た ア ク チ ュ エ ー タ で ハ ー ド と ソ フ ト が coexistence す る others more な ソ フ ト ロ ボ ッ ト を open 発 し, そ の have sharper sex を clear に し て い る.

项目成果

カーボンナノチューブ技術を用いたECF マイクロポンプ用の針状電極作製に関する研究

利用碳纳米管技术制作ECF微泵针状电极的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: ZHU Yichuan;吉田 和弘;金 俊完.
• 通讯作者: 金 俊完.

ECFジェット効果を用いたMR環境下で使用できるアクチュエータに関する基礎研究

利用ECF射流效应应用于MR环境的执行器基础研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 片岡 遼;吉田 和弘;金 俊完.
• 通讯作者: 金 俊完.

ECFマイクロポンプ駆動により肺胞の動的環境を再現するマイクロデバイスの提案

通过驱动ECF微型泵来再现肺泡动态环境的微型装置的提案

• 发表时间: 2021
• 作者: 大友 泰輝;吉田 和弘;金 俊完
• 通讯作者: 金 俊完

A microfluidic device integrated with a stretchable microporous membrane controlled by electro-conjugate fluid

• DOI: 10.1016/j.sna.2023.114332
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: Sensors and Actuators A: Physical
• 作者: Taiki Otomo;T. Matsubara;Kazuhiro Yoshida;Deok‐Ho Kim;M. Ikeuchi;Joon-wan Kim

ECFマイクロレートジャイロの高性能化に向けた基礎研究

提高ECF微速率陀螺性能的基础研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 矢島 洋平;吉田 和弘;金 俊完.
• 通讯作者: 金 俊完.