【プログラム】

　高分子ゲルは、3次元編目構造を持つ高分子と溶媒の複合体であり、金属やカーボンの電極を様々な形で接合させることで、電圧によって可逆的に大きい形状変化を起こさせることが可能な接合体素子が開発され、ソフトアクチュエータへの応用が進められてきた。本講演では、これまで研究が進められてきた、イオン導電性高分子ゲルをベースとした様々な材料、および、PVCゲルに代表される誘電ゲルの様々な材料とそれらの電極との接合によるアクチュエータの作製法、電気駆動による変形の原理、およびアクチュエータデバイスの構成法、ソフトアクチュエータとしての応用例について紹介する。


１．    高分子ゲルベースの電気伸縮アクチュエータ
　1－1. 様々な材料
　1－2． 駆動原理
　1－3． 特許調査に見る研究開発の現状　
　1－4． イオンゲルと誘電ゲル：それぞれの材料と特徴

２．    イオン導電性高分子アクチュエータ
　2－1 .特徴
　2－2． 高分子材料
　2－3. 作製法
　2－4． 電極材料
　2－5． 評価法
　2－6． デバイス応用

３．    カーボン電極を用いたイオンゲルアクチュエータ
　3－1 ．特徴
　3－2． イオンゲル
　3－3. カーボン電極の作製と評価
　3－4. デバイス応用

４．    PVCゲルを用いた誘電ゲルアクチュエータ
　4－1． PVCゲル
　4－2． 駆動原理
　4－3． 作製法
　4－4. アクチュエータの構成１：屈曲型
　4－5. アクチュエータの構成２：積層型
　4－6. アクチュエータの構成３：DE型
　4－7. デバイス応用

５．    まとめと今後の展望
　5－1． イオンゲルアクチュエータの展望
　5－2． 誘電ゲルアクチュエータの展望

【質疑応答】

【キーワード】

イオンゲル、誘電ゲル、PVCゲル、ソフトアクチュエータ、ソフトロボット

【講演のポイント】

高分子ゲルアクチュエータは、低電圧で筋肉様の大きな伸縮変形を行うことのできるソフトアクチュエータであり、ウエアラブルロボットやソフトロボット等の様々な応用が進められている。本講演ではこれらの材料の基礎からデバイス応用までについて紹介する。

【習得できる知識】

・高分子ゲルアクチュエータの研究開発の現状
・主な高分子ゲルアクチュエータの作製法と評価法
・高分子ゲルアクチュエータの応用先と今後の展望
・関連した高分子アクチュエータ技術の概要

【プログラム】

　空気圧駆動のソフトアクチュエータはゴムなどの伸びやすい材料で空気室を構成したものが多い．空気の圧力によって変位を制御しやすく，本体の柔軟性も高い．一方で，伸びにくい材料であるプラスティックフィルムで空気室を構成したインフレータブル構造と呼ばれるものでアクチュエータを構成すると，材料の弾性力が少ないため低圧域で駆動可能であること，薄膜で構成できるため非常に軽量であることなど異なるメリットが得られる．本講演ではインフレータブル構造を利用したソフトアクチュエータやソフトセンサについて解説する．

1.    インフレータブル構造について
　1.1.    原理とこれまでの利用例
　1.2.    アクチュエータやセンサとしての利用方法
　1.3.    ラバーソフトアクチュエータとの違い

2.    アクチュエータの設計方法

3.    センサの設計方法

4.    システムへの応用例
　4.1.    多自由度ロボットアーム
　4.2.    看護分野との融合

【質疑応答】

【プログラム】

　柔らかく、人や物と安全に接することができるソフトアクチュエータは、医療・介護から製造現場まで幅広い応用が期待されています。一方、その柔軟さゆえに、駆動時の変形や内部の応力状態を把握し、性能や耐久性を高めることが課題です。本講座では、熱可塑性フィルムを溶着して作製する空気圧ソフトアクチュエータを中心に、形状・溶着パターンが動作に与える影響や、光弾性による色の変化を活用した応力分布の可視化・性能評価を紹介します。さらに、ソフトアクチュエータや機械の状態を色や模様変化で伝える機械要素、変色する人工筋肉、内圧に応じて色が変わるチューブの研究にも触れ、ソフトアクチュエータの設計と機械やロボットの状態把握に広がる可能性を考えます。

1.    魅せる機構、隠れる機構

2．ソフトアクチュエータの特徴と技術的課題
　•    ソフトアクチュエータの特徴と応用分野
　•    柔軟な材料を用いた駆動機構とその設計上の課題
　•    光弾性を利用した変色と力学状態の可視化

3．光弾性による変色技術の応用展開
　•    力と色の関係を人間の知覚に対応させた機械要素「Ajisai」
　•    駆動状態や発生力に応じて変色する人工筋肉の開発
　•    透明樹脂チューブの変色を利用した流体圧力の可視化

4．熱可塑性フィルムを用いたソフトアクチュエータの開発
　•    フィルム型空気圧ソフトアクチュエータの構造と駆動原理
　•    CNC溶着プロッタによるアクチュエータの製作
　•    溶着温度・加工速度・押し付け力が溶着品質に及ぼす影響
　•    フィルムの形状と溶着パターンによる駆動特性の変化

5．光弾性を利用したソフトアクチュエータの応力可視化と性能評価
　•    加圧に伴う変形と光弾性による変色
　•    偏光板と樹脂フィルムを用いた応力分布の可視化技術
　•    色差・色相を利用した応力状態の定量的評価
　•    変形性能と応力集中を考慮したアクチュエータの設計

6．まとめと今後の展望

【質疑応答】

【キーワード】

ソフトアクチュエータ、空気圧アクチュエータ、光弾性、応力可視化

【講演のポイント】

光弾性を利用し、ソフトアクチュエータの駆動中に生じる「見えない応力」を色として可視化。色の変化から応力分布を定量的に評価し、形状と駆動性能の関係を明らかにする新たな設計手法を紹介します。さらに、変色する人工筋肉や圧力可視化技術への応用も解説します。

【習得できる知識】

本講座では、光弾性を利用して、ソフトアクチュエータや機械に生じる力・応力・圧力などの「見えない力学状態」を、色や模様の変化として可視化する原理と技術について学びます。特に、フィルム型空気圧ソフトアクチュエータを例に、駆動時の応力分布を非接触で可視化し、色差や色相を用いて定量的に評価する手法を理解できます。また、アクチュエータの形状と駆動性能・応力集中の関係についても学びます。さらに、力や変形に応じて変色する人工筋肉、内圧を色で示す透明チューブなどの研究事例を通じて、機械が自らの状態を視覚的に伝える新たなセンシング技術や、人と機械の直感的な情報伝達への応用可能性について知識を得られます。

【プログラム】

※現在、最新のご講演プログラムを講師の先生にご考案いただいております。完成次第本ページを更新いたします。