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NEDOと中央大、人工筋肉の寿命を最大100倍にすることに成功

身体装着型アシスト装置などで作業負担を軽減

2019年12月11日、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(以下、NEDO)と学校法人中央大学は、軸方向繊維強化型人工筋肉(以下、同人工筋肉)の寿命を、最大100倍延ばすことに成功したと発表した。
少子高齢化が進展するに伴う労働力不足が深刻になっており、農業・製造業・介護などの自動化・機械化が困難な作業が存在する分野では、人間の作業負担を軽減するために、身体装着型アシスト装置(以下、同アシスト装置)などの実用化が期待されている。
同アシスト装置で使われるアクチュエーターの一つに、ゴムチューブの中に軸方向にそろえた補強繊維を挿入した構造に空気圧を加えることで、半径方向には膨張、軸方向には収縮して力を発生させる同人工筋肉がある。
同人工筋肉は、軽量、柔軟で優れた収縮特性を持ち、形状の自由度が高く、剛性がセンサーによるフィードバックを使わないオープンループで制御できるうえに、部品点数が少なく原料が安価であるなどの利点がある。
しかしながら、ゴムが大きく変形するため、劣化して亀裂が生じやすく、寿命が短いという欠点があった。
このような中、両者は、最大100倍の長寿命化に成功したとのこと。

軸方向繊維強化型人工筋肉の概要

同人工筋肉では、外部応力によりゴムに発生するひずみがある大きさに達したところでゴムの分子鎖の最も結合の弱い部分が切断されると、次に隣の分子鎖に大きな負荷がかかって切断され、これが連鎖して亀裂が広がる。
そこで、ゴムの伸張結晶化特性を利用し、伸張により形成された結晶層により亀裂の広がりを防ぐために、ゴムが一定程度以上伸張した状態を常に保つように人工筋肉を制御して結晶層を維持することで、長寿命化を図ることができた。
(画像はニュースリリースより)

▼外部リンク

NEDO ニュースリリース
https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_101253.html

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