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人間を摸倣した2足歩行ロボットは、パートナーなどとして人間との協調が期待されている。従来の2足歩行ロボットはCPUで制御するが、膨大な数値計算を必要とするため搭載電池の過負荷が問題となる。一方、人間は電力換算で100W程の低いエネルギーで活動することから、人間の運動制御機構を摸倣する考え方がある。我々は人間の歩容制御に関わる神経回路網を、アナログ電子回路による人工ニューラルネットワークで模倣してきた。本論文では両脚の歩容パターンを生成可能な2足歩行制御用ニューラル回路網モデルを提案する。ニューラル回路網モデルの回路シミュレーションを行い、歩行と走行、障害物をまたぐパターンが生成されることを確認した。
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マイクロロボットは、人の手が届かない狭小空間での利用が期待されている。狭小空間で使用するためにミリメートルサイズで電源を搭載し、かつ可動域を制限しない程度にハーネスレスである必要がある。本研究ではマイクロロボットの実用化に向けて様々な状況の歩行動作の解析を動力学シミュレーターで行った。まず先行研究である独立脚マイクロロボットの歩行動作を再現した上でアクチュエータが誤作動した場合の解析を行った。また体積を拡大したモデルとの比較を行いマイクロロボットの歩行特性を確認した。更に新たに設計した電池搭載型と牽引型２種類のモデルの動作を解析し、電池の搭載方法の違いによるマイクロロボットへの影響を比較した。
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日本で癌患者数は年々増加しており大腸がんは罹患数第1位、死亡数第2位を占めている。大腸癌は早期診断・治療により完治が可能な病気であり患者の精神的・身体的負担を軽減する為に内視鏡治療が用いられる。しかし、内視鏡治療には精密な操作が要求され医師の精神的負担が大きいという課題がある。本研究では内視鏡の先端にマイクロロボットを接続し治療を行うことで医師や患者の負担を軽減し技量の差を解消する事を目的とする。人体への影響を考慮し圧搾ガス駆動による回転型のアクチュエータについて検討を行った。また、シミュレーションによりルーローの三角形状を用いて大腸内での歩行を想定し段差の踏破性について解析をした。
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電子機器は小型化・高性能化のための高密度実装から高温化が課題となっている。従来の冷却器は機器内部の熱源に対し大型であり、CPU等を局所的に冷却できる超小型冷却器の開発が必要である。薄型冷却器として、ベーパーチャンバーという毛管現象により冷媒を輸送するため動力を必要としない冷却器が注目されているが、既存のものはセンチメートルサイズである。本研究ではMEMS技術を用いた超小型なベーパーチャンバーの開発を目的とした。内部の冷媒の循環を確認するために実験でベーパーチャンバーの吸熱側に50℃以下の熱を与え続けたところ、温度抑制を確認できた。従って超小型MEMSベーパーチャンバーの実現可能性が示された。
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近年、小型ロボットは狭い空間での作業を期待されているが、ミリメートルサイズで動き回るマイクロロボットの実現は困難である。先に我々は、形状記憶合金をアクチュエータとして用いて、アリの三脚歩行を再現するマイクロロボットを提案した。しかし、形状記憶合金は変位および発生力が大きい反面消費電力が大きいため、ロボットの外部から電源を供給する必要があった。そこで、低消費電力のアクチュエータとして微細加工技術でシリコンウェハを加工した、静電モータについて研究を進めている。論文では小型かつ低消費電力でロボットの駆動が可能な、回転型静電モータについて検討を行ったので報告する。