弾性値選択モデルによる流体駆動ソフトアクチュエータの設計法の提案

昨年度までは，マルチマテリアル３Dプリンタを利用してアクチュエータを構成することを前提としていた．この場合において，現状では材料強度が低く，また，材料選択には制約があり実現できる設計は限定的であることがわかった．また，複雑な形状が成形できたとしてもサポート材を取り外せる構造にする必要があるなどの特殊な制約もある．具体的には，実用可能な耐久性を確保するためには構造体にある一定以上の厚みが必要となること，材料の耐久性が低いためソフトアクチュエータを大きく変形させることが困難になるなどの大きな制約がある．その結果，重要となるアクチュエータの変位特性を十分に計測することが困難といった問題が起きている．今年度は上記のような制約がかからない条件下において本研究の根幹となる原理を明確にすることを目標とした．アクチュエータの変位特性を十分に把握するためにアクチュエータの構成法を再検討した．製造法をマルチマテリアル３Dプリンタに限定せず，高耐久の高強度繊維や柔軟膜などを剛体治具によって機械的に拘束する方法に切り替えた．対象とする流体圧柔軟アクチュエータを面アクチュエータとして設計法の解明に取り組んだ．専用の実験システム構築において，従来の流体圧バルジ試験の方法などを参考にして高い信頼性を確保できるようにした．目標運動を満足するために必要な高強度繊維，柔軟膜を流体圧バルジ試験などにより実験的に決定した．高強度繊維の配置と柔軟膜の材料を設計パラメータとした数種類の基本的な条件設定においてその変位特性を実験的に解明した．

昨年度までは，マルチマテリアル３Dプリンタを利用してアクチュエータを構成することを前提としていた．この場合において，現状では材料強度が低く，また，材料選択には制約があり実現できる設計は限定的であることがわかった．また，複雑な形状が成形できたとしてもサポート材を取り外せる構造にする必要があるなどの特殊な制約もある．具体的には，実用可能な耐久性を確保するためには構造体にある一定以上の厚みが必要となること，材料の耐久性が低いためソフトアクチュエータを大きく変形させることが困難になるなどの大きな制約がある．その結果，重要となるアクチュエータの変位特性を十分に計測することが困難といった問題が起きている．今年度は上記のような制約がかからない条件下において本研究の根幹となる原理を明確にすることを目標とした．アクチュエータの変位特性を十分に把握するためにアクチュエータの構成法を再検討した．製造法をマルチマテリアル３Dプリンタに限定せず，高耐久の高強度繊維や柔軟膜などを剛体治具によって機械的に拘束する方法に切り替えた．対象とする流体圧柔軟アクチュエータを面アクチュエータとして設計法の解明に取り組んだ．専用の実験システム構築において，従来の流体圧バルジ試験の方法などを参考にして高い信頼性を確保できるようにした．目標運動を満足するために必要な高強度繊維，柔軟膜を流体圧バルジ試験などにより実験的に決定した．高強度繊維の配置と柔軟膜の材料を設計パラメータとした数種類の基本的な条件設定においてその変位特性を実験的に解明した．