印刷法を用いたロボットの作製法「ペーパーメカトロニクス」の確立

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本研究では，印刷法を用いた簡便に多様なロボットを作製する系統だった設計・製作法の開発を目的として研究を進めている．昨年度は，ペーパーメカトロニクスの基盤技術となる印刷法で作製する立体配線基板の開発を行った．今年度は，この立体配線基板の応用性を拡張するための研究を継続して行った．立体配線基板の駆動法として，ElectroHydroDynamics（EHD）に着目した．EHDは，絶縁性流体に入れた２枚の電極間に高電圧を印可することで，流動が発生する現象のことである．中空かつ軽量である折り紙構造は，流動の体積力を受けるEHDと相性が良い．EHDを用いて遊泳ロボットやマイクロポンプに応用する中で，この現象の持つ基礎特性を調査した．最終的に，流動を発生する際の反発力を利用することが効率的と考え，高応答かつ大変位する揺動アクチュエータを開発した．さらに印刷立体配線基板は，簡便かつ迅速に作製でき低コストという特徴を持つ．これは小型ロボットを大量に作製して制御を行う群ロボットの分野と相性が良い．群ロボットへの応用を目的として，小型構造の同時印刷法を提案した．1枚の紙面上に5~6個の展開図を設計し，同時に印刷を行うことによって小型構造を作製する．インクジェットプリンタのシステムとして印刷できる最大の紙面サイズは制限されるが，その制限の中であれば複数の構造を設計できる．また，紙とは異なる特徴を持つ基板を対象とした研究として，ゴム材料への電極印刷法の研究をしている．刷毛を用いてゴム材料上に均質に電極を塗布することによって，作製するアクチュエータの特性が安定することを発見した．さらに，刷毛の塗布方向によって電極材料の異方性が反映され，機械的特性・電気的特性ともに異方性を持たせられることが確認された．今後は，本ゴム材料を基板とした印刷ロボットの開発も検討する．