電界共役流体(ECF)を応用した極限環境用高機能マイクロヘリコプタの実現
【研究分野】設計工学・機械要素・トライボロジー
【研究キーワード】
電界共役流体 / マイクロモータ / マイクロマニピュレータ / 機能性流体 / マイクロヘリコプタ / フレキシブルフィンガ / マイクロハンド / 電界供役流体 / マイクロ / モータ / アクチュエータ / ECFジェット / ECF効果 / 極限環境
【研究成果の概要】
本研究は,直流高電圧の印加によって活発な流動を発生する電界共役流体(ECF)を用いてマイクロモータおよびマイクロマニピュレータを構成し,これらを搭載した極限環境用マイクロヘリコプタの実現を目的としている.以下に,研究成果を示す.
上記のような機能性流体である電界共役流体を円筒状のステータ内部に充填し,ロータ上に配置された電極対に高電圧を印加すれば,ジェット流の反力を利用したモータを構成できる.これまでに,円筒形ロータ上に電極を有するC-RE形モータ,円盤形ロータ上に電極を有するDP-RE形モータなどを提案,実現した.また,DP-RE形モータの高出力化を図った.すなわち,ロータ上の電極形状を工夫した8層DP-RE形ECFマイクロモータを試作し,出力パワー密度の向上を検討した.
ECFマイクロマニピュレータは,電界共役流体に発生するジェット流をシリコーンゴムチューブの内圧制御に応用したマニピュレータである.はじめに,湾曲したシリコーンゴムチューブの内圧を電界共役流体に発生するジェット流で制御し,ブルドン管と同様の原理で駆動する直径1mmのマイクロマニピュレータを実現し,静特性および動特性を明らかにした.また,断面が120°ごとの3部屋に分かれ,先端が閉じたシリコーンゴムチューブの内圧を電界共役流体に発生するジェット流によって各部屋ごとに制御すれば,多自由度運動が可能なフレキシブルフィンガが実現できる.このような駆動原理を提案するとともに,直径4.5mmのラージモデルを用いて製作方法などの検討を行った.
出力パワー密度が高いECFマイクロモータを用いたマイクロヘリコプタを実現するために,回転翼形状について理論的検討をおこなった.
【研究代表者】