電界共役流体(ECF)を用いたマイクロ人工筋の研究

利用电场共轭流体（ECF）的微型人造肌肉研究

基本信息

批准号：
16656055
负责人：
横田眞一
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では,微細なアクチュエータの集合体である生物の筋肉が潜在的な柔軟性を持つことに注目して,柔軟なロボットシステムを具現化するためのマイクロ人工筋を実現することを目的とする.すなわち,高電圧の印加によって活発なジェット流を発生する電界共役流体(ECF)を利用することによって閉空間の内圧を制御し,パワーソースをも内在したマイクロ人工筋を具現化し,複数のマイクロ人工筋を直並列に配置した柔軟な運動機構の実現を目指す.本年度は以下の成果を得た.はじめに,実システムへの適用および集積化が可能なセル構造を持つECFマイクロ人工筋を提案し,実現した.すなわち,内圧制御によって軸方向の収縮変位を得る繊維強化シリコーンゴムチューブ,ECFに電圧を印加し圧力源となるジェット流を発生するECFジェット発生部,およびECFを蓄えるECFタンクを入れ子上に配置した形状を具現化し,駆動を確認した.なお,寸法はφ13mm×10mmである.また,駆動特性実験の結果,この人工筋セルの最大収縮変位は1.2mmであり,軸方向の最大発生力は0.17Nであった.つぎに,製作したECFマイクロ人工筋セルの変位制御システムを構築した。レーザ変位計によりセルの先端変位を測定し,目標位置との偏差からPD制御により印加電圧を操作した.収縮目標を0mmから1mmまで0.2mmごとのステップ状に変化させた際のステップ応答の結果,良好な制御結果を得た.以上のように,本年度の成果によって,ECFマイクロ人工筋セルの実現および駆動制御が達成された.

在这个研究项目中，我们关注生物肌肉的潜在灵活性，生物肌肉是微型执行器的集合，旨在实现微型人造肌肉以实现柔性机器人系统，即电场共轭流体（E）。通过CF），我们的目标是控制封闭空间的内部压力，实现具有内部动力源的微型人造肌肉，并实现多个微型人造肌肉串联和并联排列的柔性运动机构首先，我们开发了一种可以应用并集成到实际系统中的单元结构。我们提出并实现了一种带有纤维增强硅橡胶管的ECF微型人造肌肉，通过控制内部压力实现轴向收缩位移，ECF喷射产生部分向ECF施加电压并产生喷射流作为压力源，以及储存 ECF 的 ECF 罐放置在巢上。我们实现了形状并确认了驱动。尺寸为 φ13mm x 10mm。此外，驱动特性实验结果表明，该人造肌肉细胞的最大收缩位移为 1.2mm，轴向产生的最大力为 0.17接下来，我们为制造的 ECF 微型人造肌肉细胞构建了位移控制系统。使用激光位移计测量单元尖端的位移，并根据收缩目标从 0 mm 变为 1 时的阶跃响应结果，使用 PD 控制来操纵施加的电压。 mm，步长为0.2mm，获得了良好的控制结果。如上所述，今年的结果使得ECF微型人造肌肉细胞的实现和驱动控制成为可能。