電場応答性高分子を用いた有限回転型人工筋アクチュエータの開発

使用电响应聚合物开发有限旋转人工肌肉致动器

基本信息

批准号：
17760223
负责人：
高木賢太郎
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Nagoya University (2006)The Institute of Physical and Chemical Research (2005)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

電場応答性高分子のひとつである,IPMC (Ionic Polymer-Metal Composite)を用いて,有限回転型機構をもつアクチュエータの研究開発,およびアクチュエータの特性に本質的に関係すると考えられる電気的特性のモデリングを行っている.まず,アクチュエータの特性を計測し,発生モーメント(トルク)を実験的に計測した.また現在までに,アクチュエータの電気特性(電気インピーダンス)のモデル化について研究を進めてきた.IPMCの電気インピーダンスの周波数応答は,単一のキャパシタンスではモデル化できないことがわかってきている.計測の結果からは,インピーダンスの周波数応答は分布定数系としての特徴をもっているようにみえるため,1次元分布定数系モデルを用いてインピーダンスのモデリングを試みている.ところで,IPMCは,イオン種を変えるとその特性が大きく変化することが知られている.そこで,イオン種を変えてインピーダンスの計測を行った.その結果,従来提案するモデルだけでは説明がつかないインピーダンスが計測された.半径が小さなNaイオンと半径が大きなTEAイオンについて,インピーダンスを比較すると,TEAイオンのほうが電圧と電流の位相差が45度に近く,より分布系の特徴が顕著である.そのため,新たにブラックボックスモデルを検討し,パラメータ同定を行った.また,空中で動作できる新しいタイプのアクチュエータである,カーボンナノチューブとイオン液体を用いたバッキーゲルアクチュエータの電気インピーダンスを計測した.その結果,IPMCとはインピーダンスが大きく異なり,インピーダンスは集中定数系でほぼ近似できることを見つけた.

IPMC（离子聚合物-金属）是一种场响应聚合物。 Composite）用于研究和开发具有有限旋转机构的执行器，并对被认为与执行器特性本质相关的电气特性进行建模。首先，测量执行器的特性，产生的力矩为（目前，对执行器电气特性（电阻抗）进行建模的研究也取得了进展。很明显，IPMC的电阻抗的频率响应不能用单个电容来建模。从测量结果来看，阻抗的频率响应似乎具有分布常数系统的特征，因此，我们正在尝试。使用一维分布参数系统模型对阻抗进行建模。顺便说一下，当离子种类改变时，IPMC 的特性也会改变。因此，我们通过改变离子种类来测量阻抗，结果，我们测量到的阻抗无法用之前提出的模型来解释。比较大值的TEA离子的阻抗，电压和电流之间的相位差更接近。 TEA离子为45度，分布系统的特征更加明显。因此，我们新考虑了一个黑盒模型并确定了参数。我们还测量了使用碳纳米管和离子液体的巴基凝胶致动器的电阻抗，这是一种可以在空气中运行的新型致动器。结果，我们发现该阻抗与 IPMC 显着不同，并且该阻抗可以通过集总常数系统近似近似。