格子配列リニアソフトアクチュエータの協調運動を用いた生体規範型流体内推進機構

本研究課題はリニアソフトアクチュエータを用いて高自由度の変形性能を実現，任意の遊泳形態で遊泳する流体内推進機構の開発を目的としている．今年度の実施内容を次に示す．1.駆動用リニアソフトアクチュエータの製作・評価: 前年度の代替アクチュエータの問題から新らたなアクチュエータの導入が検討された．研究推進方策の通りナイロン人工筋の導入のため，その製造装置を製作した．この結果，人工筋自体の評価を踏まえて機構に導入する前段階に至った．メーカ製のSMA繊維束の採用は断念し，試験的に素材からSMA人工筋を自作した．この発生力と変位を計測したところ，本機構への採用可能性が高いことが分かった．2.バイオミメティクスの再考と新たな駆動機構の提案と試作: 前年度の外骨格構造は高自由度を有し目標動作に近い変形の実現可能性が示唆されたが，自由度の高さから変形形態の切替の対応が困難であった．これを受けて，ユーグレナの構造に立ち返り，表皮帯構造と同様の並列層配置と滑走機構を用いた高自由度の変形機構を提案・試作した．表皮帯となる弾性平線は2種類の剛性が異なるウレタンフォームで構築，その間には滑走機構として低摩擦シートを鱗状に被膜した薄板構造を配置した．これを複数連結多層化することで表皮帯と同様の滑走構造を実現した．3.表皮帯構造を規範とした変形機構の評価: 自作したSMA人工筋が発生力・変位ともに有効可能性が認められため，上述の弾性平線構造にSMAを配置して実変形の計測試験を行った．その結果，単体の構造では実際のユーグレナと同様の屈曲変形を実現できたが，多層化すると素材の弾性と形状の問題から充分な変形が出来なかった．しかし，滑走構造は有効に働いているなど，今後採用する技術と今後の解決すべき問題が明らかになった．これと合わせて，3D変形シミュレーションを試験的に行うことで機構の改善点も見え始めた．

本研究課題はリニアソフトアクチュエータを用いて高自由度の変形性能を実現，任意の遊泳形態で遊泳する流体内推進機構の開発を目的としている．今年度の実施内容を次に示す．1.駆動用リニアソフトアクチュエータの製作・評価: 前年度の代替アクチュエータの問題から新らたなアクチュエータの導入が検討された．研究推進方策の通りナイロン人工筋の導入のため，その製造装置を製作した．この結果，人工筋自体の評価を踏まえて機構に導入する前段階に至った．メーカ製のSMA繊維束の採用は断念し，試験的に素材からSMA人工筋を自作した．この発生力と変位を計測したところ，本機構への採用可能性が高いことが分かった．2.バイオミメティクスの再考と新たな駆動機構の提案と試作: 前年度の外骨格構造は高自由度を有し目標動作に近い変形の実現可能性が示唆されたが，自由度の高さから変形形態の切替の対応が困難であった．これを受けて，ユーグレナの構造に立ち返り，表皮帯構造と同様の並列層配置と滑走機構を用いた高自由度の変形機構を提案・試作した．表皮帯となる弾性平線は2種類の剛性が異なるウレタンフォームで構築，その間には滑走機構として低摩擦シートを鱗状に被膜した薄板構造を配置した．これを複数連結多層化することで表皮帯と同様の滑走構造を実現した．3.表皮帯構造を規範とした変形機構の評価: 自作したSMA人工筋が発生力・変位ともに有効可能性が認められため，上述の弾性平線構造にSMAを配置して実変形の計測試験を行った．その結果，単体の構造では実際のユーグレナと同様の屈曲変形を実現できたが，多層化すると素材の弾性と形状の問題から充分な変形が出来なかった．しかし，滑走構造は有効に働いているなど，今後採用する技術と今後の解決すべき問題が明らかになった．これと合わせて，3D変形シミュレーションを試験的に行うことで機構の改善点も見え始めた．