生体模倣型の液架橋形成と氷による可逆接合を併用した把持力制御による物体操作技術

使用仿生液桥形成和使用冰进行可逆粘合的夹持力控制的物体操纵技术

• 批准号: 21K03747
• 负责人: 関口 悠
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03747/
• 关键词: 接着; マニピュレーション; 把持; 氷着; マニピュレート; マニピュレータ; 付着力; 氷

本研究の目的は，液滴サイズ調整機構と冷凍機構を備え持つプローブを開発し，凍結現象によるマニピュレート手法を実現することである．既に液滴プローブを用いたマニピュレーションも存在するが，液架橋力は非常に小さいため，把持対象は小さいものに限られていた．液状の高分子が化学反応により硬化することで接着強度を発現するのと同じように，水は氷になることで接着剤として機能する．したがって，液架橋形成後に水・氷の相変化を起こせば，非常に大きな把持力を得られると考えられる．また，一般的な接着剤と異なり，水・氷の相変化は可逆であるため，脱離も可能である．水を使うことで，対象物を傷つけることがない点も魅力的である．一方で，確実なマニピュレートを実現するための課題も多い．そこで本研究では，最終目標の実現へ向け，液滴のサイズを調整する機構をマニピュレータ先端に持たせることで供給レスな液架橋形成システムを検討する，凍結現象による接着力変化の評価法を確立するなど様々な課題の解決を目指す．２年目では，液架橋の確実な形成と液架橋の冷却を同時に実現する機構の開発に取り組んだ．形状の工夫による大きな液滴の形成や液体をグリップするマイクログリッパーの実現に向けて，様々なアイディアを模索し，有力な候補に対しては，プロトタイプを試作し，実験を通して実現の可能性を模索した．液滴の形成は，様々な要因の影響を受けるため，想定よりも評価・改善に時間は要しているものの，目的実現に向け，着実に改良を進めている．

本研究的目的是开发一种配备有液滴尺寸调节机构和冷冻机构的探针，并实现利用冷冻现象的操纵方法。使用液滴探针的操纵已经存在，但由于液体桥力非常小，所以要抓取的物体仅限于小物体。正如液体聚合物通过化学反应硬化而产生粘合强度一样，水通过变成冰而起到粘合剂的作用。因此，认为通过在液桥形成后引起水和冰之间的相变可以获得非常大的夹持力。而且，与一般粘合剂不同，水和冰之间的相变是可逆的，因此可以将其去除。另一个吸引人的特点是水不会损坏物体。另一方面，实现可靠的操纵存在许多挑战。因此，在本研究中，为了实现最终目标，我们将考虑通过在机械手的尖端配备调节液滴尺寸的机构来实现无供给液桥形成系统，并建立一种评估变化的方法我们的目标是解决由于冻结现象引起的粘合力的各种问题。第二年，我们致力于开发一种同时实现液桥可靠形成和液桥冷却的机制。我们正在探索通过设计形状和创建可以抓取液体的微型夹具来形成大液滴的各种想法，对于有希望的候选者，我们将创建原型并通过实验探索实现的可能性。由于液滴的形成受到多种因素的影响，评估和改进的时间比预期要长，但我们正在稳步改进以实现我们的目标。