電場応答性高分子を用いた有限回転型人工筋アクチュエータの開発

使用电响应聚合物开发有限旋转人工肌肉致动器

基本信息

批准号：
17760223
负责人：
高木賢太郎
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Nagoya University (2006)The Institute of Physical and Chemical Research (2005)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

電場応答性高分子のひとつである,IPMC (Ionic Polymer-Metal Composite)を用いて,有限回転型機構をもつアクチュエータの研究開発,およびアクチュエータの特性に本質的に関係すると考えられる電気的特性のモデリングを行っている.まず,アクチュエータの特性を計測し,発生モーメント(トルク)を実験的に計測した.また現在までに,アクチュエータの電気特性(電気インピーダンス)のモデル化について研究を進めてきた.IPMCの電気インピーダンスの周波数応答は,単一のキャパシタンスではモデル化できないことがわかってきている.計測の結果からは,インピーダンスの周波数応答は分布定数系としての特徴をもっているようにみえるため,1次元分布定数系モデルを用いてインピーダンスのモデリングを試みている.ところで,IPMCは,イオン種を変えるとその特性が大きく変化することが知られている.そこで,イオン種を変えてインピーダンスの計測を行った.その結果,従来提案するモデルだけでは説明がつかないインピーダンスが計測された.半径が小さなNaイオンと半径が大きなTEAイオンについて,インピーダンスを比較すると,TEAイオンのほうが電圧と電流の位相差が45度に近く,より分布系の特徴が顕著である.そのため,新たにブラックボックスモデルを検討し,パラメータ同定を行った.また,空中で動作できる新しいタイプのアクチュエータである,カーボンナノチューブとイオン液体を用いたバッキーゲルアクチュエータの電気インピーダンスを計測した.その結果,IPMCとはインピーダンスが大きく異なり,インピーダンスは集中定数系でほぼ近似できることを見つけた.

IPMC（离子聚合物 - 金属），电场响应聚合物之一。复合材料用于研究和开发具有有限旋转机制的执行器，并对被认为与执行器的性质基本相关的电特性进行建模。首先，测量执行器的特性，并通过实验测量生成力矩（扭矩）。迄今为止，我们一直在研究执行器的电特性（电阻抗）的建模。已经发现，IPMC的电阻抗的频率响应不能用单个电容进行建模。从测量结果中，阻抗的频率响应似乎具有分布式恒定系统的特征，因此我们试图使用一维分布式恒定系统模型对阻抗进行建模。顺便说一句，IPMC具有不同的离子物种，其特性可以改变。众所周知，发生了很大的变化。因此，阻抗是通过更改离子类型来测量的。结果，仅测量了传统提出的模型所提出的模型无法解释的阻抗。当比较小半径和较大半径的茶离子的阻抗时，茶离子在电压和电流之间的相位差异接近45度，并且分布系统更为明显。因此，检查了一个新的黑匣子模型，并确定了参数。此外，测量了使用碳纳米管和离子液体（一种可以在空气中运行的新型执行器）使用碳纳米管和离子液体的电阻抗的电阻抗。结果，发现阻抗与IPMC大不相同，并且可以通过集结的常数系统近似阻抗。