空気圧ソフトアクチュエータの開発 岡山大学大学院自然科学研究科（工） 脇元 修一 研 究 概 要 研究目的 一般的な機械システム 柔らかいアクチュエータ → ソフトメカニズム 高剛性のアクチュエータ 高速、ハイパワー 高い制御性 生体などを対象とした安全な機械 （医療・福祉・農業分野など） 空気圧ソフトアクチュエータ 空気圧室を有する特異形状ゴム構造体＋正・負の空気圧 形状適応性 低価格 高い安全性 湾曲動作、自走、収縮伸長動作、剛性変化・・・ 湾 曲 型 ア ク チ ュ エ ー タ 蛇腹形状ゴム湾曲アクチュエータ ・シリコーンゴムのみの構造 ・大湾曲動作 ・正・負圧による2方向への湾曲 繊維強化ゴム湾曲アクチュエータ Bellows shape Plate shape ・周方向へ繊維強化したゴム構造 ・３つの空気圧室から構成 ・正圧のバランスで任意方向へ湾曲 アクチュエータの構造 非線形有限要素法解析例 Rubber 蛇腹形状部 Chamber3 Chamber 2 Fiber 板形状部 正圧 大気圧 動作と応用例（ロボットハンド） Air tube 負圧 Plug Chamber 1 Plug 動作と応用例（ロボットレッグ，鰭（ヒレ）機構） 正圧 負圧 自走アクチュエータ チューブ状ゴムアクチュエータ ・シリコーンゴムチューブ ・３室から構成される断面 ・空気圧の印加で円状の変形 断面 複数本を平行に配置 位相差をつけて駆動 搬送アクチュエータとしての利用 ・脆弱な部品の搬送 ・自走内視鏡 駆動原理と製作したアクチュエータ FEMによる解析 内視鏡への搭載 自走確認実験 収縮型アクチュエータ ゴムチューブと繊維から構成される収縮型細径人工筋 ・ゴムチューブを編み込んだ繊維でカバー ・空気圧の印加 外径0.8mm∼1.8mmを量産可能 生物模倣型マニピュレータ・ロボットへの応用 バンドル化による筋構造模倣 空圧印加 空圧印加 →収縮 繊維 ゴムチューブ 外径1.5mmの人工筋の駆動例 タコの腕を模倣したロボットアーム ・数十本の細径人工筋 ・柔軟で高い出力 タコの腕の解剖図＊ 人工筋の配置 ・任意方向への湾曲 ・軸周りのねじり ・軸方向の収縮 ・剛性の変化 骨格モデルの駆動実験 湾曲動作の様子 ※Deepak Trivedi,et.al, “Soft robotics: Biological inspiration, state of the art, and future research ”より引用
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