ゲルロボットの研究:機能性高分子材料で構築された連続体の変形と運動の制御

凝胶机器人研究：功能高分子材料连续体的变形和运动控制

• 批准号: 01J05747
• 负责人: 大武 美保子
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J05747/
• 关键词: 機能性高分子; 電場応答性高分子; ゲル; ロボット; 連続体; 変形; 運動; 制御

平成14年度の研究の内容は次の通りである。1)入力周波数変調法によるゲルの曲線形状生成電場応答性高分子ゲルを一様電場中において,基本周期の倍数長で極性を反転することにより,曲率の大きい曲線形状に到達させる手法を提案した.本手法は,一様電場中において,片持ち梁状ゲルが入力を全く切り替えなくても自発的に波状パタンを形成する自己組織化現象を活用するものである.極めて少ない入力切り替え回数(1回-3回)で,曲率が大きく変化する曲線形状を生成することができることを実験的に示した.2)空間分布電場平行移動法による反転運動生成本研究で用いるゲルは,界面活性剤溶液中で平行平板電極の間に一端を固定した状態で配置し,電極に電圧を印加すると陽極側に屈曲する.アレイ状電極装置により生成する2次元空間分布電場でゲルを一括駆動すると,ゲルは相対的に低い電圧の電極に対して凸変形する.この性質を活用して,電圧の組を平行移動すると,ゲルの反転運動を生成できることをシミュレーションおよび実験で明らかにした.同一平面に配置する複数電極のうち,中央の3枚に-10[V]を,残りの電極に10[V]を印加して,空間的分布電場を生成し,中央の電極の真下に短冊形状ゲルを配置する.2つのパラメータ-平行移動前後の印加時間-を変化させ変形運動を調べたところ,目的とする反転運動が様々な方法で実現可能であることが分かった.3)ゲルロボットの巻きつき運動制御実験上述(2)の手法に基づいて目的動作を生成する条件を同定し,触手状ゲルロボットの巻きつき運動制御実験に成功した.右から左に向かって物体を巻きつかせるためには,物体の左から右に向かう水平方向電場を生成し,物体の位置に合わせて電場を平行移動すればよい.直径4[mm]のスペーサを一周巻きつけるのに180[s]を要した.以上を通じ,本手法の有効性を実証した.

Heisei 14 years of research and content of the second time through 1)A method for generating an electric field responsive polymer by changing the number of input cycles is proposed. This method is based on the use of a self-organizing phenomenon in the form of a wave in an electric field, a beam in the form of a sheet, and a force in the form of a beam. 2) Spatial distribution of electric field parallel movement method to generate inverse motion. In this study, one end of the parallel plate electrode in the interfacial active agent solution was fixed and the electrode voltage was adjusted to the anode side. The two-dimensional spatial distribution of electric field generated by the electrode device must be balanced, and the opposite electrode must be convex. The nature of this phenomenon is that the electric field moves in parallel, and the electric field moves in parallel. A plurality of electrodes are arranged in the same plane, three electrodes in the center are-10[V], and the remaining electrodes are 10[V]. The spatial distribution of electric field is generated. The shape of the short book under the center electrode is arranged. 2. The time before and after the parallel movement is adjusted. The method for generating the target motion is possible. 3) The target motion is controlled successfully by the method described in (2) above. The object moves horizontally from left to right, and the electric field is generated horizontally, and the position of the object moves horizontally. Diameter 4[mm] and diameter 180[s]. The above-mentioned communication, this method has the effect of proof.

项目成果

M.Otake, Y.Kagami, Y.Kuniyoshi, M.Inaba, H.Inoue: "Inverse dynamics of gel robots made of electro-active polymer gel"Proceedings of IEEE International Conference of Robotics and Automation. (in press). (2003)

M.Otake、Y.Kagami、Y.Kuniyoshi、M.Inaba、H.Inoue：“由电活性聚合物凝胶制成的凝胶机器人的逆动力学”IEEE国际机器人与自动化会议论文集。

M.Otake, Y.Kagami, M.Inaba, H.Inoue: "Motion design of starfish gel robots made of electo-active polymer gel"Robotics and Autonomous Systems. 40. 185-191 (2002)

M.Otake、Y.Kagami、M.Inaba、H.Inoue：“由电活性聚合物凝胶制成的海星凝胶机器人的运动设计”机器人和自主系统。

M.Otake, Y.Kagami, Y.Kuniyoshi, M.Inaba, H.Inoue: "Inverse kinematics of gel robots made of electro-active polymer gel"Proceedings of IEEE International Conference of Robotics and Automation. 3224-3229 (2002)

M.Otake、Y.Kagami、Y.Kuniyoshi、M.Inaba、H.Inoue：“由电活性聚合物凝胶制成的凝胶机器人的逆运动学”IEEE国际机器人与自动化会议论文集。

M.Otake, Y.Kagami, Y.Kuniyoshi, M.Inaba, H.Inoue: "Starfish-shaped Gel Robots made of EAP"WW-EAP Newsletter. 4・2. 7-8 (2002)

M.Otake、Y.Kagami、Y.Kuniyoshi、M.Inaba、H.Inoue：“由 EAP 制成的海星状凝胶机器人”WW-EAP Newsletter 4・2 (2002)。