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

使用晶格阵列线性软执行器协调运动的生物规范流体推进机制

基本信息

批准号：
19K04288
负责人：
中林正隆
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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．

该研究主题旨在使用线性软执行器实现高度的变形自由，并开发一种可用于以任何游泳形式游泳的流体内推进机制。以下是今年实施的细节。 1。驾驶线性软执行器的制造和评估：由于上一年的替代执行器问题，考虑了新的执行器的引入。根据研究促进措施，制造设备是为引入尼龙人造肌肉的。结果，考虑到人造肌肉本身的评估，我们在将其引入机制之前就进入了舞台。我们放弃了使用制造商制造的SMA纤维束，在实验中，我们从材料中制作了自己的SMA人造条纹。当测量产生的力和位移时，发现在这种机制中采用它的可能性很高。 2。重新思考仿生学和提出和原型新驱动机制：上一年的外骨骼结构具有很高的自由度，并提出了接近目标运动的变形的可行性，但由于高度自由度，因此很难适应变形的变化。为此，我们回到了Euglena的结构，并使用与表皮腰带结构相同的平行层布置和滑行机理提出并产生了高度柔韧的变形机理。弹性层是表皮条带，由两种不同类型的尿烷泡沫制成，它们之间是一种薄板结构，具有低摩擦板涂层，形状为滑翔机构。通过多层，我们实现了与表皮带相似的滑动结构。 3。使用表皮带结构对变形机制的评估：由于自制SMA人造肌肉在产生力和位移既有效又有效，因此将SMA放在上面提到的弹性水平结构上，以测量实际变形。结果，通过单个结构实现了与实际euglena相同的弯曲变形，但是当多层，由于材料的弹性和形状而无法进行多层变形时。但是，滑动结构是有效的，并且已经揭示了将来要采用的技术和要解决的问题。此外，通过试验进行3D变形模拟，我们开始看到改善该机制的领域。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

外側摺動案内チューブを備えた巻フィルムチューブ式 SMAアクチュエータの単独トルク計測

带外部滑动导管的卷膜管型 SMA 执行器的单次扭矩测量

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉永怜央;中林正隆;吉田潤平;嶋脇聡;石川敏也
通讯作者：
石川敏也

ユーグレナの表皮帯を規範とした弾性伸縮機構を備えた弾性型流体内推進機構 -高粘性流体内中における推進特性-

模仿眼虫表皮区的弹性伸缩机制的弹性流体推进机制 -高粘度流体中的推进特性-

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mikami Katsuhiro;Nakashima Daisuke;Kikuchi Shunsuke;Kitamura Toshiyuki;Hasegawa Noboru;Nagura Takeo;Nishikino Masaharu;吉田潤平，中林正隆，嶋脇聡
通讯作者：
吉田潤平，中林正隆，嶋脇聡

マルチアレイドリニアソフトアクチュエータの協調運動を用いた流体内推進機構の収縮機構の検討

多阵列线性软执行器协调运动流体推进机构收缩机理研究