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A study of the fast phase transformation of Shape-memory alloy wires and its application to tactile display and bidirectional tactile communication

形状记忆合金丝快速相变及其在触觉显示和双向触觉通信中的应用研究

基本信息

批准号：
20H04214
负责人：
澤田秀之
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

形状記憶合金(SMA)の相変態は熱の移動によって引き起こされるため、これまでは高速動作が要求されるようなアクチュエーションとその制御には不向きであると考えられていた。申請者らは、SMAの微細ワイヤにパルス電流を流すと、その周波数に同期して300Hzを超える周波数まで、十分に触知覚が可能な振動が発生することを見出した。本申請研究では、SMAワイヤの高速伸縮動作と時間応答を精密に測定して、物性的特性を解明することを目的とする。更に、SMAの変態動作のダイナミクスならびに変態量を正確に制御する手法を確立し、ソフトアクチュエータ、フレキシブルセンサへの応用展開を図る。第２年度となる本年度は、SMAワイヤに与える応力と温度ならびに、その際の変位量の計測値をもとに、最大の変位を与える物理条件について考察をおこなった。次に、Ti-Ni-Cu系SMAワイヤについて微小振動の物理モデルを構築し、有限要素法により高速変態の解析と考察をおこなった。SMAに流すパルス電流値、パルスの周波数およびDuty比を様々に変化させて物理シミュレーションをおこない、実験による変位計側の結果と併せてSMAの高速動作メカニズムについて考察した。更に、SMAワイヤのソフトセンサ・アクチュエータへの応用展開を進めた。まずは人間が指で素材をなぞった際に知覚する触覚感覚を、同様のなぞり動作によって計測できる触覚センサを開発した。本年度は単一センサによって素材をなぞることで得られるデータを取得し、異なる素材について特徴が得られることを確認した。また、5×5のSMA素子を高密度に配置した触覚ディスプレイの構築を進めた。次にSMAワイヤを柔軟なアクチュエータとして応用した魚ロボットを開発した。SMAアクチュエータに流す微小電流を制御することにより、様々な遊泳動作が可能であることを示した。

The shape memory alloy (SMA) is used to make sure that the high-speed operation is required to make sure that the system does not change the performance of the system. The applicant, the SMA microcontroller, the current generator, the cycle wave number, the 300Hz cycle wave number, the number of cycles, the number of cycles, the number of waves, the number of waves. The purpose of this application is to study the precision measurement and physical properties of the high-speed stretching operation of the SMA machine. Change, SMA, check the status of the action, make sure that the control method is correct, make sure that the control method is correct, and that you need to make sure that the system is open. In the second year, the temperature of the year, the temperature of the SMA, the temperature of the temperature, the quantity of the position, the maximum temperature, and the physical conditions of the second year were measured. The second, Ti-Ni-Cu is the department of SMA micro-vibration equipment, physical and chemical analysis, finite element analysis, high-speed dynamic analysis, and so on. The number of waves per week of SMA, the number of waves per week, the number of waves, the number of cycles, the number of waves, the number of waves In the meantime, SMA will use the development to improve the performance. This refers to the fact that the material is sensitive to contact, and the same action is required to contact the user. This year, the material has been obtained, and the material has been confirmed. The high-density configuration of 5 × 5 "SMA element is used to improve the performance of the device. The next time you SMA, you need to use a real-time system to start your business. SMA equipment is used to control the movement of micro-currents, such as swimming, swimming, etc.