環境エネルギーによって駆動するハイドロゲルマイクロロボット

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本研究は，外部環境に応じた自律性を有する非拘束型マイクロロボットの構築を目指した研究である．2021年度は外部環境の温度を検知して自律的な色変化で情報伝達可能な非拘束型マイクロロボットの構築を達成した．マイクロロボットには構造色ハイドロゲルが搭載されており，外部温度によって構造色ハイドゲルが色変化することで情報伝達できる．はじめに，水上を浮遊し，マランゴニ対流によって水上を推進できるように非拘束型マイクロロボットを設計した．次に，設計を基にPDMSと呼ばれるシリコーンゴムとハイドロゲルを用いてマイクロロボットを構築した．構築したマイクロロボットがハイドロゲルに充填したエタノールの拡散によって発生する液体の表面張力差によって推進可能であることを確認した．また，エタノールの排出口の増加に伴いマイクロロボットの推進速度が増加することを明らかにした．次に，構造色ハイドロゲルの外部環境の検知速度がゲルの大きさに依存することを明らかにし，マイクロロボットの推進速度と構造色ハイドロゲルの検知速度からマイクロロボットの外部環境情報の検知能力を理論化した．最後に，マイクロロボットが推進しながら外部温度を検知できることを実証し，理論的に算出した検知能力とほぼ一致することを確認した．非拘束型マイクロロボットの外部環境センシングに関して，第12回マイクロ・ナノ工学シンポジウムで発表した．また，学術論文誌Advanced Intelligent Systemsに投稿した．刺激応答性ゲルを用いることで外部環境情報を取得し，自律的に情報伝達可能な非拘束型マイクロロボットを実現したという点で，本研究の目的を達成できたと考える．