Soft robot control based on electrohydrodynamic mechatronics

基于电流体动力机电一体化的软体机器人控制

基本信息

批准号：
22KJ2740
负责人：
桑島悠
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では”EHD（電気流体力学）ポンプによる電気と流体の変換”および、”流体回路を組み合わせた電気流体回路”を目指している。2021年度は”EHDポンプの外部から流入する流量に対する電流応答調査”を実施した。その原理的検証、モデル構築や性能調査を実施した。理論的検証から、拡散電流と流量の関係性を利用した、新たな検知メカニズムを提案した。2022年度は本研究を更に発展させ、自己流量検知型EHDポンプの開発を行った。これにより、EHDポンプ自体の出力流量のモニタリングが可能になった。既存の流体システムはその流量検知に、新たにセンサを追加する必要があるが、自己流量検知型EHDポンプはその電流値から流量の推定を行うので、新たなセンサを実装する必要がなく、そのシステムを小型に保つことができる。本研究では自己流量検知型EHDポンプのセンシングモデル構築およびその感度、繰り返し性、理論との整合性を評価した。また、ウェアラブル冷却、加熱応用に向けて、制御電源回路と自己検知EHDポンプを小型に設計し、ワイヤレス化を実現した。これにより、ユーザーはデバイス収納時において、スマートフォンを通じて冷却、加熱、チューブの閉塞のモニターが可能である。さらに、”流体回路を組み合わせた電気流体回路”に向けて、電極材料や電極ジオメトリの最適化を行うことで、高精度で長時間運用可能なEHDポンプの開発を行っている。今後は、最適化されたEHDポンプをを用いて、”流体回路を組み合わせた電気流体回路”の構築を行い、4足歩行型自立ロボットの開発を行う。

这项研究的目的是“使用EHD（电水动力学）泵进行电力和流体的转换”和“将流体电路相结合的电流电路”。在2021财年，我们进行了“目前对从EHD泵外流动的流速进行的响应调查”。验证了原理，进行了模型构建和绩效调查。根据理论验证，提出了一种新的检测机制，该机制利用扩散电流和流速之间的关系。在2022年，这项研究进一步开发出来，以开发自流检测EHD泵。这使得可以监视EHD泵本身的输出流量。现有的流体系统需要将新传感器添加到其流量检测中，但是由于自流检测EHD泵估计流量从当前值估算出流速，因此无需实现新的传感器，并且可以将系统保持较小。这项研究评估了自流检测EHD泵的传感模型的构建及其敏感性，可重复性和与理论的一致性。此外，对于可穿戴的冷却和加热应用，控制电源电路和自感应EHD泵已设计为紧凑，可实现无线。这使用户可以在存储设备时通过智能手机监视冷却，加热和阻塞管。此外，通过优化电极材料和电极几何形状，朝着“结合流体电路的电流动电路”，我们正在开发可长期操作的EHD泵。将来，我们将使用优化的EHD泵来构建“结合流体电路的电流动电路”，并开发一个四足，独立的机器人。