次世代アクチュエータの開発動向と用途展開

電磁、静電、圧電、空圧…etc
次世代アクチュエータの開発動向を完全網羅
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、様々な次世代アクチュエータの研究開発動向や用途展開について、4名の専門家がそれぞれの視点から語る。

第1部　 [10:30～11:50]
「次世代アクチュエータの開発動向とIoTへの展開」　　

​　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。アクチュエータは、装置・機器の性能を決定するための重要な要素である。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ニュー・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ネットワークの構想を紹介する。

１．はじめに
　1.1 アクチュエータに利用される物理現象
　1.2 主なアクチュエータ
　1.3 開発の心構え
　1.4 システムの中のアクチュエータ
２．静電アクチュエータ
　2.1 原理
　2.2 開発事例
３．圧電アクチュエータ
　3.1 原理
　3.2 開発事例
４．超音波モーター
　4.1 原理
　4.2 開発事例
５．機能性流体アクチュエータ
　5.1 原理
　5.2 開発事例
６．化学アクチュエータ
　6.1 原理
　6.2 開発事例
７．形状記憶合金アクチュエータ
　7.1 原理
　7.2 開発事例
８．IoTとアクチュエータ
　8.1 IoTとは
　8.2 アクチュエータと情報の関係
　8.3 新しい学問体系－インフォモーション
　8.4 インフォモーションが拓く新しい社会
９．まとめと今後の展望
□　質疑応答　□

第2部 [12:40～13:50]
「電磁気応用アクチュエータの開発とその特性」

　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アクチュエータ技術
　1.1 アクチュエータの研究開発動向
　1.2 アクチュエータ技術の現在と未来
　1.3 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
　2.1 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
　3.1 バーニアモータの構造および特徴
　3.2 埋込磁石型リニアバーニアモータの構造と動作原理
　3.3 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
　4.1 送りねじ機構を用いたアクチュエータ
　4.2 磁気ねじと他の送りねじ機構との比較
　4.3 磁気ねじの関連研究
　4.4 生産性を向上させる新しい磁気ねじ構造と磁気ねじ駆動アクチュエータ
　4.5 磁気ねじ駆動アクチュエータの構造と動作原理
　4.6 磁気ねじ駆動アクチュエータの開発とその特性
５．高出力・高応答の空電ハイブリッドアクチュエータ
　5.1 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
　5.2 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
　5.3 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 [14:00～15:10]
「圧電アクチュエータ・超音波モータの開発とロボット技術への応用」

　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。圧電アクチュエータならびにその応用製品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、圧電アクチュエータと超音波モータの原理などの基礎から、最近の研究事例や応用事例までを包括的に解説する。さらに、講演者が最近、最も力を入れている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．圧電アクチュエータ
　1.1 圧電アクチュエータの背景
　1.2 圧電アクチュエータの原理
　1.3 圧電アクチュエータの応用例
２．超音波モータ
　2.1 超音波モータの背景
　2.2 超音波モータの原理
　2.3 超音波モータの応用例
３．マイクロ超音波モータの研究開発
　3.1 研究背景
　3.2 マイクロ超音波モータの原理
　3.3 マイクロ超音波モータの研究成果
　3.4 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 [15:20～16:30]
「ソフトアクチュエータの開発と応用」

　産業革命以降、工学はひたすら「力」「速度」「精度」を追い求めてきた。これに対して、身体親和性、適応性、曖昧さの許容など、今までの工学とは違う価値観に基づいた機械や工学の考え方が必要となっている。その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、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、ジャコメッティロボットである。

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
　3.1 構造と特性
　3.2 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
　4.1 身体サポートスーツ
　4.2 筋骨格ロボット
　4.3 ジャコメッティロボット
　4.4 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
　5.1 親水/撥水性の付与
　5.2 集積マイクロ吸盤
　5.3 その他，機能性表面処理
６．電気で動くガス圧ソフトアクチュエータ
７．まとめ
□ 質疑応答 □