Soft Robots

誘電エラストマーアクチュエータや流体駆動型ソフトアクチュエータを用いて、ロボットの研究開発を行っています。

We are developing soft robots using dielectric elastomer actuators and fluidic elastomer actuators.

流体-流体相互作用によるロボットの運動

Robot locomotion by fluid–fluid interaction

水と油のように、互いに混ざらない液体間には境界面が存在します。ここで一方の液体が変形する時、もう一方の液体から反力を受けると考えられます。このような流体と流体の相互作用を利用することで、ロボットの運動を実現することができます。本研究では、内部磁場を能動的にコントロールし磁性流体を高速に変形させることで、ロボットが水中内で推力を得て運動することを確認しました。

There is a boundary surface between liquids that do not mix with each other, such as water and oil. When one fluid deforms, it experiences a reaction force from the other. This interaction between fluids can be used to enable robot locomotion. In this study, we confirmed that by actively controlling the internal magnetic field to rapidly deform the ferromagnetic fluid, the robot gained thrust and achieved locomotion in water.


H. Kitamori, S. Kudoh, J. Shintake, Robot locomotion by fluid–fluid interaction, Scientific Reports, vol. 13, no. 1, pp. 1-9, 2023.

誘電エラストマーアクチュエータを統合したテンセグリティ構造体

Tensegrity structures integrating dielectric elastomer actuators

テンセグリティは柔らかい引張材と硬い圧縮材からなる構造様式の一つです。本研究では、柔らかい引張材を誘電エラストマーアクチュエータに置き換えた、アクティブなテンセグリティ構造体を開発しました。このような構造体は、ソフトロボットを構成するブロックとしての利用が期待されます。

Tensegrity is a structural style consisting of a flexible tensile material and a hard material. In this study, we developed an active tensegrity structure in which the flexible tensile material is replaced by  dielectric elastomer actuators. Such structures are expected to be used as building blocks for soft robots.


S. Watanabe, Y. Ikemoto, J. Shintake, Modeling and characterization of tensegrity structures integrating dielectric elastomer actuators, Advanced Engineering Materials, vol. 25, no. 8, p. 2201471, 2023.

導電性アクリル系エラストマーを用いたソフトデバイスのラピッドファブリケーション

Rapid fabrication method for soft devices using off-the-shelf conductive and dielectric acrylic elastomers

ラピッドファブリケーションは、ソフトデバイスの素早い設計と製作に有効です。既製の導電性材料と絶縁性材料をレーザー加工することで、ソフトデバイスのラピッドファブリケーションができることを示しました。誘電エラストマーアクチュエータや、センサ、ポンプといった要素が15～30分で製作できます。右に示すウェアラブルデバイスはアプリケーションの例です。指の曲げのセンシングや振動によるハプティクスに加えて、電気接着で物体を持ち上げることができます。

Rapid fabrication is effective for the quick design and fabrication of soft devices. In this study, we have demonstrated a method to rapidly fabricate soft devices by laser processing of ready-made conductive and dielectric materials. With this method, soft robotic elements such as dielectric elastomer actuators, stretchable sensors, and soft pumps can be fabricated within 15-30 min. The wearable device shown on the right is an example of an application. It is capable of sensing finger motion and presenting haptic information, as well as lifting objects by electro-adhesion.


R. Kanno, T. Nagai, J. Shintake, Rapid fabrication method for soft devices using off-the-shelf conductive and dielectric acrylic elastomers, Advanced Intelligent Systems, vol. 3, no. 4, p. 2000173, 2021.
菅野亮，新竹純，アクリル系導電性エラストマーによるソフトセンサとアクチュエータ，Dynamics and Design Conference, 357, 2020.

静電容量センサによるセンシング

Finger motion detection by the integrated capacitive sensor

電気接着による紙片の持ち上げ

Lifting of a piece of paper by electroadhesion

誘電エラストマーアクチュエータを用いた魚型水中ロボット

Fish like underwater robots based on dielectric elastomer actuators (DEAs)

このロボットは薄いシリコーンの胴体の両面に誘電エラストマーアクチュエータを貼り付けた構造となっています。アクチュエータを交互に動かすことで、実際の魚のように遊泳します。

This robot has two DEAs attached both side of a thin silicone body. Alternate actuation of the two DEAs realizes swimming motion that resembles real fish.


Shintake, Jun, et al. "Soft biomimetic fish robot made of dielectric elastomer actuators." Soft robotics 5.4 (2018): 466-474. Shintake, Jun, Herbert Shea, and Dario Floreano. "Biomimetic underwater robots based on dielectric elastomer actuators." 2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). Ieee, 2016.