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

点击翻译按钮获取中文摘要

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．