ソフトロボットの流体を駆動し、検知する電気化学デュアルトランスデューサを開発 芝浦工業大学

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芝浦工業大学工学部機械機能工学科の前田真吾教授らの研究チームが2022年3月3日、電気化学反応を動力源とする電気化学デュアルトランスデューサ(ECDT)を開発し、複雑な部品を使用せずにソフトロボットの流体を駆動し、検知したと発表した。ECDTによりセルフセンシングによる作動が可能になり、ソフトロボットの静音、小型、軽量化に成功した。

今回の研究では、電気化学反応に基づいたシンプルで軽量、静音、センシングできるポンプであるECDTを開発。ECDTを利用して流体の流れを感知し、それによって電気化学反応を活性化させて電流を増加する「セルフセンシング」ソフトロボットの駆動に成功し、ソフトロボットを静音、小型、軽量化した。

ECDTは、これまでのEHDポンプを基に設計。平面電極の対称的な配置で構成されたECDTは、電圧を変えるだけで簡単に流れの方向を制御できることに加え、左右の電界の強さが同じなため、同じ量の水を双方向に流せる。

エラストマーと呼ばれる柔らかい素材でできたソフトロボットは、大型で重く、騒音の出るポンプを駆動源として用いた流体システムを使用しているため、機能性と小型化を両立したソフトロボットが求められていた。

また、ソフトロボットにセンサを搭載することで多機能化が期待されるが、配線の複雑化と大型化が課題となっている。ECDTによるセルフセンシングアクチュエーション技術は、この課題を解決する技術でソフトロボットを小型化する。

研究チームは、検出できる流量範囲、速度、感度、応答性、緩和時間などのセンシング性能を評価し、さらに数理モデリングでセンシングメカニズムを解明。また、吸盤を駆動して物体を検知し、掴んで離すという動作に使用して性能を検証している。

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