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高分子人工筋アクチュエータの応用に向けて

  • 工学部/工学研究科
  • 機械システム工学専攻

准教授 高木 賢太郎[たかぎ けんたろう]

http://www.nuem.nagoya-u.ac.jp/inouelab/member/takagi/index.html

シーズの概要

近年材料開発が進む高分子アクチュエータは電磁モータほどのパワーは無いものの魅力的な特長(柔軟性,軽量,静粛性)を持ちます.本研究では,高分子アクチュエータをメカトロニクス機器やロボット,パワーアシスト装具へ応用することを目指しています.われわれは高分子アクチュエータのうち,イオン導電性高分子,誘電エラストマー,釣糸人工筋アクチュエータについて研究を進めています.
研究の応用先として,軽量な筋駆動ロボット,パワーアシスト装具や,メカトロニクス機器のための新しい機構を想定しています.

この研究の新規性・独創性

新しいアクチュエータには幅の広い研究が必要となります.本研究では素材から,モデル化,シミュレーション,アクチュエータ設計・開発,制御系設計,メカトロニクス・ロボティクス応用まで対象にしています.材料に関する研究として,イオン導電性高分子貴金属複合体(Ionic Polymer-Metal Composites, IPMC)について,簡単に変形量を増大させる原理や手法について検討,提案を行いました.モデル化に関する研究として,IPMCセンサやアクチュエータの物理原理について考察を行っています.また,釣糸人工筋アクチュエータのモデル化や制御に関して研究をしています.応用においては,IPMCを用いた水中ロボット,誘電エラストマーを用いたパラレル機構によるロボットハンド,釣糸人工筋を用いた運動補助装具などを研究しています.

産学連携を目指した応用研究

特に釣糸人工筋アクチュエータについて,ロボット・パワーアシスト装具・メカトロニクス機器への応用について,研究成果の社会還元を目指し研究を行っています.
学内外の材料研究者やロボット研究者とも協力し,素材開発から,モデル化,シミュレーション,アクチュエータ設計・開発,制御系設計,メカトロニクス・ロボティクス応用まで,垂直統合型の研究を進めています."

キーワード

電場応答性高分子,釣糸人工筋アクチュエータ,スマート材料

保有技術

  • EAPアクチュエータ試作
  • 特性評価
  • 数理モデリング
  • 制御系設計

主な特許

  • 有限回転型高分子アクチュエータ,第4699007号 (2011年3月11日)

主な論文

  • K. Takagi, N. Tomita, K. Asaka, A Simple Method for Obtaining Large Deformation of IPMC Actuators Utilizing Copper Tape, Advanced Robotics, 28(7), pp. 513-521, 2014
  • C. Jiang, K. Takagi, S. Hirano, T. Suzuki, S. Hosoe, K. Hashimoto, A. Nozawa, Flexible Parallel Link Mechanism Using Tube-Type Dielectric Elastomer Actuators, Journal of Robotics and Mechatronics , 27(5), pp. 504-512, 2015
  • T. Arakawa, K. Takagi, K. Tahara, K. Asaka, Position control of fishing line artificial muscles (coiled polymer actuators) from nylon thread, Proc. SPIE, 9798, 97982W, 2016
  • Z. Zhu, T. Horiuchi, K. Takagi, J. Takeda, L. Chang, K. Asaka, Effects of cation on electrical responses of ionic polymer-metal composite sensors at various ambient humidities , Journal of Applied Physics, 120(8), 084906, 2016