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

点击翻译按钮获取中文摘要

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.