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弾性梁の凝着による把持・脱離システムの最適設計と試作

使用弹性梁粘附的夹持/分离系统的优化设计和原型制作

基本信息

批准号：
12J07674
负责人：
関口悠
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tokyo 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：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は, 生物の優れた特徴からヒントを得た凝着モデルによる把持脱離メカニズムの解明とその応用を目的としている. ヤモリなどの生物は, 手足の微細毛構造が物体表面に凝着することにより自身の体重を支えるのに十分な把持力を得ている. 微細毛構造による凝着現象の理解は, 凝着力を利用した把持脱離デバイスの設計の上で非常に有用であるとされる. ヤモリの手足先端に生えるSpatulaと呼ばれるナノサイズの毛はヘラ状であり, 毛の側面が凝着していると考えられている. ヤモリのSpatulaをヒントにし, 片持ち弾性梁の側面が平面基盤に凝着する梁側面凝着モデルを考案し, 理論・実験による検討を行った. 表面界面の自由エネルギーと弾性エネルギーの平衡条件より梁側面が凝着している状態で梁に働く力が導出され, 着脱時のヒステリシスが凝着力へ及ぼす影響が議論された. 更に, 弾性梁着脱プロセスの工夫による凝着力制御の可能性を検討するために梁の動きに注目し, 検討が行われた. ヤモリは素早い動きの中で把持脱離を繰り返すために複雑な足の動きをしていると考えられるが, 動きの中で微細毛に働く摩擦の向きをうまく利用し着脱しているとされる. 本研究では, 梁構造物に働く摩擦の向きが凝着力へ及ぼす影響を理論的に評価した. 摩擦の有無により, 梁の変形が影響を受ける. その結果, 弾性梁に働く摩擦が圧縮方向の場合に比べ引張方向の場合基盤垂直方向に働く凝着力が増大することが示された.

This research topic is about the biological characteristics, the characteristics, the The fine hair structure of the hands and feet is attached to the surface of the object, and the weight of the body is supported. It is very useful to understand the phenomenon of condensation in fine structure and to control the design of separation by using condensation force. The tip of the hand and foot is spatula, the hair is spatula, the bottom of the hair is spatula, and the hair is spatula. The bottom surface of a thin beam is fixed on a flat substrate. The bottom surface of a thin beam is fixed on a flat substrate. The bottom surface of a thin beam is fixed on a flat substrate. The equilibrium conditions of the surface interface free growth and property growth are discussed. The beam bottom surface is in the state of condensation. The beam bottom surface forces are derived. The condensation force and the influence of the surface interface free growth and property growth are discussed. In addition, the possibility of condensation control is discussed during the time of beam detachment. In the early part of the movement, the middle part, the part, the middle part, the middle part, In this paper, the friction direction of beam structure and its influence on the condensation force are studied. Friction and whether or not, beam shape and influence. As a result, the friction between the elastic beam and the compression direction is larger than that between the elastic beam and the base plate in the vertical direction.