ソフトアクチュエータを用いたウェアラブル点字ディスプレイデバイスに関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

当年度の研究において，申請者は主に二つの研究実績を達成した．まず電源やヒーター，ポンプを含むあらゆる外部機器を排し，ソフトロボット，またはウェアラブルデバイスとして駆動する柔軟なアクチュエータの作製を行った．作製したアクチュエータは人体表面，もしくはその近傍で駆動することを想定し，特に手指機能の一部を代替できる程度の機能性として1 N前後の駆動力を有している．アクチュエータの駆動を外部機器なしに実現させるため，本研究ではマイクロ流路システムを用いたハンドポンプによる輸液システムを採用した．このポンプを用いて化学反応を惹起し，気体を生成することで風船型アクチュエータを駆動させる．これらの技術により，完全に外部電力不要のソフトアクチュエータを作製した．本機構はハンドポンプにより過酸化水素水を輸液し，これを触媒である二酸化マンガンと反応させることで酸素を生成，この酸素で風船を膨張させることで駆動力を得る．また，化学反応部に多孔質樹脂を用いることで液体と触媒の接触面積を増大し，反応効率を高めることに成功した．次に金属コンポジットとイオン液体をゴム材料に混合し，高い伸縮率を維持しつつ，伸長時に導電性が大幅に向上する特殊なゴムコンポジット材料を作製した．絶縁状態においては12 V電圧を用いる電気回路に対して十分な絶縁性を持つ抵抗値として1 MΩ以上，導電状態では回路駆動に必要な電流として10 mA程度を流出可能な1 kΩ以下の電気抵抗を実現した．また伸長比は，ストレッチャブルデバイスの母材として使用されることの多い一般的なゴム材料である天然ゴムやポリウレタンシート類と同等の500～600 %程度を有している．