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.
ホタルやクラゲなどの生物が行う発光は、優れたエネルギー効率を備えています。また、発光はロボットがその存在や状態を周囲に伝えるための有効な手段であり、特に暗所や水中など、視認性が低い環境において有用な機能です。本研究では、高輝度の生物発光液を開発し、ソフトロボットの機能性材料としての応用性を実証しました。
Bioluminescence, as seen in organisms such as fireflies and jellyfish, is known for its excellent energy efficiency. It also serves as an effective means for robots to communicate their presence or status to their surroundings—especially in environments with low visibility, such as in the dark or underwater. In this study, we developed a high-brightness bioluminescent liquid and demonstrated its potential as a functional material for use in soft robotics.
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.
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.
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.
Finger motion detection by the integrated capacitive sensor
Lifting of a piece of paper by electroadhesion
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.