研究者情報：https://researchmap.jp/SanoShigenori概要制高高分子アクチュエータの一つであるイオン導電性高分子・貴金属接合体(IPMC：Ionic polymer metal composite)は、パワーがないものの安価に作成でき、外力に対して柔軟に変形する特徴御分があります。この特徴を活かした小型グリッパ機構を開発することを最終目標として、アクチュエータ自身がセンサとしても機能するセルフセンシング機能を有するために必要な制御技術を見出すことができました。子優位性従来技術・セルフセンシングの先行事例では、分解能・限られた範囲ではありますが、入力電圧、アが低く、実用には耐えられません。信号に比例した変位が得られます。・変位に応じたセンサ信号出力が認められます。ク特徴ブリッジ回路を製作し、変形量に対応する信号を取得チし、その信号とIPMCへの印加電圧やIPMC の電気的特性に基づく補正することで、精度よい観測量を得ることがでュき、セルフセンシングするために必要な相関があることを見出しました。【実験結果】エ1.静特性IPMC先端に一定の変位を与えて固定した状態で一定電圧を加ーえ測定しました。入力電圧の大小に関係なく、傾きがほぼ一定となることが分かりました。2.入力電圧を固定し変位を変動タ一定電圧を加えた状態で変位を与え、変位とセンサ信号の間には比例関係があることが確認できました。加える入力電圧を変えた場合でも、同様に良好な比例関係が得られました(図の1)。3.変位を固定し入力電圧を変動変位を与えて固定した状態で正弦波交流電圧を加え、入力電モ圧のみが変動させたセンシング性能を調べた結果、出力電圧に位相差が生じていることが確認でき、これは、IPMC が有するコンデンサ成分が影響していると考えられます。デ4.観測方程式の構築と適用実験で得られたデータをもとにIPMCの変位を推定する観測方ル程式を構築し、実際の観測信号と観測方程式による推定結果はかなりの精度で一致が見られました(図2)。化実用化イメージ、想定される用途・小型グリッパ機構と・マイクロ、ナノ単位小型アクチュエータ・人工筋肉企業等への提案この技術にご興味をお持ちの企業の技術相談をお受けします。また共同研究等のご検討の際にはご連絡ください。機械工学系 ロボティクス・メカトロニクス研究室http://www.rm.me.tut.ac.jp/実用化に向けた課題・更なるセンシング精度向上が必要です。・アクチュエータ電圧が小さい時の零割対策が必要です。図1 センサ信号と変位の相関図2 変位推定結果−029−キーワード高分子アクチュエータ、イオン導電性高分子・貴金属接合体、IPMC(Ionic polymer metal composite)、 セルフセンシングアクチュエータ研究段階基礎実証実用化準備計測・制御 セルフセンシング機能を有する IPMCアクチュエータの開発機械工学系佐野 滋則 准教授
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