柔軟機能要素の開発と高コンプライアントマイクロロボット構築に関する研究

柔軟機能要素として、高分子材料を母材とした柔軟センサの開発を行い、ゴム製空気圧駆動ソフトアクチュエータであるMcKibben型アクチュエータとFMA(Flexible Microactuator)の制御を行った。柔軟センサは母材である高分子材料と導電性樹脂ペーストから成膜される導電性樹脂膜で構成されており、アクチュエータに内蔵、及び一体成形が可能である。そのため、センサの搭載によるソフトアクチュエータの柔軟性の低下、サイズの増加を防ぐことが可能である。なお、3次元位置決めロボットと液体精密吐出装置からなるペーストインジェクションシステムを構築することで、導電性樹脂膜は任意面に均一な厚みでパターニングすることが可能となっている。センサ特性は高分子材料の粘弾性特性の影響を受けるため、対に配置した2つのセンサの出力差を利用する手法と力学モデルによってセンサのモデル化を行う手法によりセンサ特性の改善を行い、ソフトアクチュエータの変位量と発生力の制御を実現した。また、高分子材料のみで構成される高コンプライアントロボットに柔軟センサを形成した。ロボットは、索状体形であり、非常に安価に製作が可能であるため、将来は大腸内視鏡用ロボットとしての応用が期待できる。人体に挿入することを目指すロボットにはロボットが進行する経路環境に対して、高い安全性を実現することが求められるが、これまで安全性は機構的な柔軟性によってのみ確保されていた。これに対して、柔軟センサを利用して力制御を行うことで、ロボットは通過する経路環境に応じて駆動状態を変化させ、経路壁への過剰な負荷を回避することが可能となり、制御性による安全性を付加することに成功した。

柔軟機能要素として、高分子材料を母材とした柔軟センサの開発を行い、ゴム製空気圧駆動ソフトアクチュエータであるMcKibben型アクチュエータとFMA(Flexible Microactuator)の制御を行った。柔軟センサは母材である高分子材料と導電性樹脂ペーストから成膜される導電性樹脂膜で構成されており、アクチュエータに内蔵、及び一体成形が可能である。そのため、センサの搭載によるソフトアクチュエータの柔軟性の低下、サイズの増加を防ぐことが可能である。なお、3次元位置決めロボットと液体精密吐出装置からなるペーストインジェクションシステムを構築することで、導電性樹脂膜は任意面に均一な厚みでパターニングすることが可能となっている。センサ特性は高分子材料の粘弾性特性の影響を受けるため、対に配置した2つのセンサの出力差を利用する手法と力学モデルによってセンサのモデル化を行う手法によりセンサ特性の改善を行い、ソフトアクチュエータの変位量と発生力の制御を実現した。また、高分子材料のみで構成される高コンプライアントロボットに柔軟センサを形成した。ロボットは、索状体形であり、非常に安価に製作が可能であるため、将来は大腸内視鏡用ロボットとしての応用が期待できる。人体に挿入することを目指すロボットにはロボットが進行する経路環境に対して、高い安全性を実現することが求められるが、これまで安全性は機構的な柔軟性によってのみ確保されていた。これに対して、柔軟センサを利用して力制御を行うことで、ロボットは通過する経路環境に応じて駆動状態を変化させ、経路壁への過剰な負荷を回避することが可能となり、制御性による安全性を付加することに成功した。