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ソフトデバイスグループ

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グループ紹介

ソフトデバイスグループはゴムや圧電高分子を利用した、低剛性で安全なデバイスの研究を行っています。ゴムならではの柔らかな動作や、製作の容易さ、構造による特性等を利用して、医療分野や測定技術、ロボットの皮膚等への応用を目指しています。

研究内容

多自由度扁平ソフトアクチュエータ

  狭隘部での移動・作業ロボットやウェアラブル装置のアクチュエータには,薄型・軽量・多自由度であることが求められる.
  本研究では,高分子材料で構成される空気圧人工筋を並列に配置することで剛体材料を用いず高い柔軟性を実現する扁平形状の多自由度アクチュエータの開発を行っている.

多自由度扁平ソフトアクチュエータ


スマート人工筋

スマート人工筋

  医療・介護用アシスト装具のような生体と接するメカニズムは,軽量・柔軟・高出力であることが求められる.そのためソフトアクチュエータに注目が集まっているが,制御のためにセンサを取り付けると,重量化や柔軟性の低下が生じてしまう.
  本研究では,McKibben型人工筋を基本構造とし,一部に導電性繊維を配置したセンサ一体型の人工筋の開発を行っている.


柔軟微細表面構造の変形による濡れ性の変化

  濡れに影響する因子として,固体・液体の組み合わせで決まる界面自由エネルギとともに,固体表面の微細構造が挙げられる.微細構造(粗さ)を有する固体表面上での接触角は,平滑表面上での接触角と異なる.
  本研究では,微細構造の形状を変化させていくことで,その上の液滴の接触角が変化していくと予想し,その確認を目指す.まず,表面に微細円柱が行列状に並んだ試験片を,柔軟材料のシリコーンゴムから製作する.試験片を一軸方向に伸縮させることで微細円柱の間隔を変化させた場合の,水滴の接触角を測定する.

柔軟微細表面構造の変形による濡れ性の変化


繊維状形状記憶ポリマーを複合したゴム人工筋肉

繊維状形状記憶ポリマーを複合したゴム人工筋肉

  空気圧駆動ゴム人工筋肉は主に繊維とラバーチューブで構成され,繊維の配置方法によって収縮や伸張,湾曲などの動作が決まる.
  本研究では形状記憶ポリマー(SMP)の繊維を用いて人工筋肉を製作し,SMPの形状固定性を利用して初期形状を任意に変更できる人工筋肉を開発する.初期形状を変えるとそれに伴う駆動も変更でき,様々な状況に対応できるアクチュエータの実現を目指す.SMPが繊維拘束と形状変更の役割を兼ねるため,本人工筋肉は従来と同様のシンプルな構造である.
  繊維状SMPを用いて軸方向繊維強化型とMcKibben型の人工筋肉を試作した.それぞれ軸方向繊維強化型ではねじり変形によって収縮動作を回転動作へ,McKibben型では湾曲変形によって伸張動作を伸展・屈曲動作への変更を実現した.また,SMPの形状回復性を用いて人工筋肉の形状を回復させると元の動作に戻すことができた.