ソフトアクチュエータの開発動向と用途展開

エネルギーを物理的運動に変換する駆動装置アクチュエータ。あらゆる産業にとって欠かせない要素部品であるが、ここにきてロボットや触力覚デバイス需要も高まりもあり、市場が伸長、それに伴い、研究開発も活発になってきている。本セミナーでは、様々なソフトアクチュエータの研究開発動向や用途展開について、講演する。

第1部 ソフトアクチュエータの開発動向とIoTへの展開

(2019年6月28日 10:00〜12:00)

　対象に力を作用させ、動かすためにはアクチュエータが必要である。装置・機器開発の成否は、使用されるアクチュエータにかかっているといって過言ではない。本講演では、静電、圧電、超音波、機能性流体、化学反応、形状記憶など種々の物理現象を利用して発展してきたソフトアクチュエータについて原理・開発事例を紹介する。さらに、近年開発が進むIoTに対応して、これらのニュー・アクチュエータがどのように活躍できるか考える。そのための一つの方法論として、アクチュエータが作用と情報を同時に扱う新しい通信ネットワークのQos構想を紹介する。

1. ソフトアクチュエータの概要
   1. アクチュエータに利用される物理現象
   2. 主なアクチュエータ
   3. システムの中のアクチュエータ
2. 静電アクチュエータ
   1. 原理
   2. 開発事例
3. 圧電アクチュエータ
   1. 原理
   2. 開発事例
4. 超音波モーター
   1. 原理
   2. 開発事例
5. 機能性流体アクチュエータ
   1. 原理
   2. 開発事例
6. 化学アクチュエータ
   1. 原理
   2. 開発事例
7. 形状記憶合金アクチュエータ
   1. 原理
   2. 開発事例
8. IoTとアクチュエータ
   1. IoTとは
   2. アクチュエータと情報の関係
   3. IoTを支えるQos (Quality of Service:サービス品質) 制御
9. まとめと今後の展望
• 質疑応答

第2部 電磁応用アクチュエータの開発とその特性

(2019年6月28日 12:40〜13:40)

　近年、産業用ロボットのような減速機付モータ駆動の硬い関節を持つロボットではなく、人と同じ空間での協働作業や、細かな力加減の調整による高度な作業を行うロボットのための、柔らかくしなやかなソフトアクチュエータの実現が期待されている。本講では、柔軟な関節を持つロボットを実現するための研究開発の現状をアクチュエータに着目して概観する。次に、接触に対して柔らかく応答することを目的に開発した3つの電磁気応用アクチュエータの構造とその特性について最新の研究成果を紹介する。

1. しなやかなロボットを実現するソフトアクチュエータ技術
   1. ソフトアクチュエータの研究開発動向
   2. ソフトアクチュエータ技術の現在と未来
   3. 理想のアクチュエータを目指して
2. 電磁気応用アクチュエータ
   1. 電磁気応用アクチュエータの分類とその特徴
3. 磁気ギア効果を利用したリニアモータ
   1. バーニアモータの構造および特徴
   2. 埋込磁石型リニアバーニアモータの構造と動作原理
   3. 埋込磁石型リニアバーニアモータの開発とその特性
4. 磁気ねじを用いた直動アクチュエータ
   1. 送りねじ機構を用いたアクチュエータ
   2. 磁気ねじと他の送りねじ機構との比較
5. 高出力・高応答の空電ハイブリッドアクチュエータ
   1. 異種の駆動装置の利点を相補的に利用するハイブリッドアクチュエータ技術
   2. 一体構造型空電ハイブリッドアクチュエータの構造と動作原理
   3. 一体構造型空電ハイブリッドアクチュエータの開発とその特性
6. まとめ
• 質疑応答

第3部 超音波モータの開発とロボット技術への応用

(2019年6月28日 14:00〜15:00)

　アクチュエータのサイズに対する出力を表すエネルギー密度は、次世代アクチュエータにおいて最も重要なパラメータの一つである。超音波モータは、エネルギー密度が大きいアクチュエータとして知られ、その小型製品での応用が期待されている。本講座では、マイクロ超音波モータの研究開発について説明し、その小型医療ロボットへの応用についても言及する。

1. マイクロ超音波モータの研究開発
   1. 研究背景
   2. マイクロ超音波モータの原理
   3. マイクロ超音波モータの研究成果
   4. 今後の課題や医療ロボットへの応用など
• 質疑応答

第4部 ソフトアクチュエータの開発と応用

(2019年6月28日 15:20〜17:00)

　キーデバイスの一つがソフトアクチュエータである。本講義では、空圧ラバーアクチュエータと空気で動くゴム製の柔らかいロボットを紹介する。人工筋肉の開発、柔軟材料の機能性表面修飾、コンプレッサ不要の空圧アクチュエータ、医療応用、特に、触力覚通信を応用した遠隔手術ロボット、パワーサポートスーツ、形状適応型ロボット、筋骨格駆動ロボットである。

1. ソフトアクチュエータの意義と背景
2. 空圧ラバーアクチュエータと医療応用例
3. 細径マッキベン型人工筋肉
   1. 構造と特性
   2. 株式会社s-muscleの商品例
4. 細径マッキベン型人工筋肉の応用例
   1. 身体サポートスーツ
   2. 筋骨格ロボット
   3. タフロボット
5. ソフトラバーアクチュエータの機能性表面処理
   1. 親水/撥水性の付与
   2. 集積マイクロ吸盤
   3. その他,機能性表面処理
6. 医療応用としての遠隔手術ロボットへの応用
   1. 遠隔手術ロボットの課題
   2. 触力覚通信との融合による遠隔手術ロボットの現状
7. まとめ
• 質疑応答