環境エネルギーによって駆動するハイドロゲルマイクロロボット

由环境能源驱动的水凝胶微型机器人

基本信息

  • 批准号:
    19J21735
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2019-04-25 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究は,外部環境に応じた自律性を有する非拘束型マイクロロボットの構築を目指した研究である.2021年度は外部環境の温度を検知して自律的な色変化で情報伝達可能な非拘束型マイクロロボットの構築を達成した.マイクロロボットには構造色ハイドロゲルが搭載されており,外部温度によって構造色ハイドゲルが色変化することで情報伝達できる.はじめに,水上を浮遊し,マランゴニ対流によって水上を推進できるように非拘束型マイクロロボットを設計した.次に,設計を基にPDMSと呼ばれるシリコーンゴムとハイドロゲルを用いてマイクロロボットを構築した.構築したマイクロロボットがハイドロゲルに充填したエタノールの拡散によって発生する液体の表面張力差によって推進可能であることを確認した.また,エタノールの排出口の増加に伴いマイクロロボットの推進速度が増加することを明らかにした.次に,構造色ハイドロゲルの外部環境の検知速度がゲルの大きさに依存することを明らかにし,マイクロロボットの推進速度と構造色ハイドロゲルの検知速度からマイクロロボットの外部環境情報の検知能力を理論化した.最後に,マイクロロボットが推進しながら外部温度を検知できることを実証し,理論的に算出した検知能力とほぼ一致することを確認した.非拘束型マイクロロボットの外部環境センシングに関して,第12回マイクロ・ナノ工学シンポジウムで発表した.また,学術論文誌Advanced Intelligent Systemsに投稿した.刺激応答性ゲルを用いることで外部環境情報を取得し,自律的に情報伝達可能な非拘束型マイクロロボットを実現したという点で,本研究の目的を達成できたと考える.
本研究旨在构建一种不受约束、能够根据外部环境自主的微型机器人。 2021年,我们实现了无拘无束的微型机器人的构建,它可以检测外部环境的温度,并通过自主的颜色变化来传递信息。该微型机器人配备了结构上有色的水凝胶,它可以根据外部温度改变颜色来传输信息。首先,我们设计了一个不受束缚的微型机器人,可以漂浮在水面上并由马兰戈尼对流推动。接下来,根据该设计,使用称为 PDMS 的硅橡胶和水凝胶构建了微型机器人。我们证实,所构建的微型机器人可以通过水凝胶中填充的乙醇扩散产生的液体表面张力的差异来推动。研究还表明,微型机器人的推进速度随着乙醇出口数量的增加而增加。接下来,我们明确了结构色水凝胶对外部环境的检测速度取决于凝胶的大小,并从微型机器人的推进速度和结构色水凝胶的检测速度来估计微型机器人检测外部环境信息的能力。水凝胶。最后,我们证明了微型机器人能够在自我推进的同时检测外部温度,并证实其检测能力与理论计算的检测能力几乎相符。在第十二届微纳工程研讨会上做了关于不受约束的微型机器人的外部环境传感的报告。我们还向学术期刊《Advanced Intelligence Systems》提交了一篇论文。我们相信我们已经实现了这项研究的目的,因为我们实现了一种不受约束的微型机器人,它可以通过使用刺激响应凝胶来获取外部环境信息并自主传输信息。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Spiral shaped stimuli responsive hydrogel actuator for controlling compression and expansion ,
用于控制压缩和膨胀的螺旋形刺激响应水凝胶致动器,
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Koki Yoshida;Hiroaki Onoe;吉田光輝,尾上弘晃;吉田光輝;吉田光輝;Koki Yoshida;吉田光輝;Koki Yoshida;Koki Yoshida
  • 通讯作者:
    Koki Yoshida
DEFORMATION SIMULATION OF SOFT SPIRAL-SHAPED HYDROGEL SWIMMERS FOR AUTONOMOUS SWIMMING CONTROL
用于自主游泳控制的软螺旋形水凝胶游泳器的变形模拟
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Koki Yoshida;Hiroaki Onoe
  • 通讯作者:
    Hiroaki Onoe
螺旋状ハイドロゲルスイマーの刺激応答性ゲルによる変形 ,ポスター発表
刺激响应凝胶导致螺旋水凝胶游泳器变形,海报演示
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Koki Yoshida;Hiroaki Onoe;吉田光輝,尾上弘晃;吉田光輝;吉田光輝;Koki Yoshida;吉田光輝;Koki Yoshida;Koki Yoshida;吉田光輝
  • 通讯作者:
    吉田光輝
構造色ハイドロゲル搭載型マイクロロボット
配备结构彩色水凝胶的微型机器人
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Koki Yoshida;Hiroaki Onoe;吉田光輝,尾上弘晃
  • 通讯作者:
    吉田光輝,尾上弘晃
エタノールで駆動するマイクロロボット
以乙醇为动力的微型机器人
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Koki Yoshida;Hiroaki Onoe;吉田光輝,尾上弘晃
  • 通讯作者:
    吉田光輝,尾上弘晃
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  • 通讯作者:
    丹黒 章
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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    滝沢 宏光;坪井 光弘;梶浦耕一郎;鳥羽 博明;中川 靖士;川上 行奎;吉田 光輝;先山 正二;近藤 和也;森下 敦司;河北 直也;広瀬 敏幸
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