電気駆動型ハイパワーソフトアクチュエータの創成

电动大功率软执行器的研制

基本信息

批准号：
21H01293
负责人：
前田真吾
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology (2022-2023)Shibaura Institute of Technology (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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-21H01293/
关键词：
ソフトアクチュエータ EHD HASEL ソフトポンプソフトマテリアル

项目摘要

近年ソフトアクチュエータは柔軟で軽量なことからウェアラブルデバイスや協働ロボットなどの分野で注目を集めている.本研究では，HASELとEHDに着目した. HASELとは誘電体に絶縁性の液体を用いた静電アクチュエータである．HASELはファブリケーションが容易であり，高出力であるという特徴を有する．しかしながらそのアクチュエータの変形量が小さく，変形後に復元が難しいという課題がある．そこでEHDに着目した．EHDとは，絶縁性の液体に高電圧を印加すると流動が生じる現象である．EHDは流体ポンプとして作動し，電気的に流体の駆動方向を制御できるが，EHDの発生圧力はHASELに比べて大きくない．そこで本研究では，EHDとHASELを組み合わせ，高い変形量と復元力を持つハイパワーソフトアクチュエータを実現させることを目的とした．本年度はEHDとHASELの両方で作動する液体の調査，EHDとHASELの評価，EHD-HASELの製作および実験を行った．理論的にはHASELの液体の比誘電率は低いほど良いということがわかっており，比誘電率が約2程度の溶媒に着目した．EHD-HASELの製作し，その低誘電率溶媒を用いて動作させたところ10mm程変形させることができた．先行研究では，HASELを5つ重ねて7mmなので変形量を向上させることができた．さらに，EHDポンプを用いて，元の形状に戻すことができたため，目的の動作を得ることができたと言える．また，EHDを用いたセンサについても着手することができ，研究の継続発展が期待される．

近年来，软致动器因其灵活、轻便而在可穿戴设备和协作机器人等领域引起了人们的关注。在本次研究中，我们重点研究了HASEL和EHD。HASEL使用绝缘液体作为电介质，是一种静电致动器。。 HASEL具有制作简单、产量高的特点。但致动器的变形量较小，变形后很难恢复致动器。因此，我们重点关注EHD。 EHD是一种当对绝缘液体施加高电压时发生流动的现象。 EHD作为流体泵运行，可以电动控制流体运动方向，但EHD产生的压力没有HASEL那么大。因此，本研究的目的是将EHD和HASEL结合起来，实现具有高变形和恢复力的大功率软执行器。今年，我们研究了在 EHD 和 HASEL 中运行的液体，评估了 EHD 和 HASEL，并使用 EHD-HASEL 进行了制造和实验。理论上，已知HASEL液体的介电常数越低越好，因此我们重点关注介电常数约为2的溶剂。当我们制造 EHD-HASEL 并使用其低介电常数溶剂对其进行操作时，我们能够使其变形约 10 毫米。在之前的研究中，我们通过将五个 HASEL 堆叠至 7mm 的厚度来改善变形量。此外，通过使用EHD泵，我们能够将其恢复到原来的形状，因此可以说我们能够获得所需的运动。我们还能够开始使用 EHD 开发传感器，并且我们预计这项研究将继续发展。