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MHD方式による形態創生機械のための可塑性導電体の駆動システムおよび駆動方法

国内特許コード P03A000349
整理番号 P2000-035-JP01
掲載日 2003年8月28日
出願番号 特願2001-066782
公開番号 特開2002-264091
登録番号 特許第3451323号
出願日 平成13年3月9日(2001.3.9)
公開日 平成14年9月18日(2002.9.18)
登録日 平成15年7月18日(2003.7.18)
発明者
  • 嘉数 侑昇
  • 横井 浩史
  • 石田 崇
出願人
  • 学校法人北海道大学
発明の名称 MHD方式による形態創生機械のための可塑性導電体の駆動システムおよび駆動方法
発明の概要 液体のような構造および形状に関し極めて自由度の高い柔軟な物質の位置および運動状態を任意に制御することにより柔構造のロボットを形成する。可塑性導電体の駆動システムであって、互いに離隔して配置された複数の電極(7)を有する絶縁性基板(6)と、複数の電極にそれぞれ所定の電位を印加する手段(20)と、絶縁性基板上に移動可能に配置され、上記電極の少なくとも2つの電極に接触して、これらの電極間の電位差に基づき電流が生ずる可塑性導電体(5)と、絶縁性基板上に上記電流と交差する磁場(8)を生成する手段とを有し、電流と磁場の相互作用に基づくローレンツ力により基板表面上の可塑性導体を駆動することを特徴とする駆動システム。
従来技術、競合技術の概要 導電性流体を用いたMHD(magneto-hydro-dynamics、電磁流体力学)技術は1960年代から注目されており、例えばプラズマによるMHD発電などの研究開発が現在も続けられている。しかしながら、電磁流体力学システムを液体ロボットなどの柔軟構造機械として利用する技術は知られておらず、さらにロボット工学、電気工学、情報工学などの領域においても全く知られていない。従来技術においては、多数の構成要素間の相互作用を考慮した制御法が確立されておらず、いわゆる流体ロボットを物理的な粒子や流体を用いて具現化することは極めて困難であった。構造的に柔らかいロボットの実現手法として、形状記憶合金(SMA)の熱制御や電解質ゲル中の電場制御などが知られているが、本発明は原理的にこれらの技術とは全く異なるものである。
産業上の利用分野 ロボット技術、より詳しくは液体ロボットシステム、即ち、柔軟構造を有するロボットシステム
特許請求の範囲 【請求項1】 可塑性導電体の駆動システムであって、格子平面を形成する絶縁性基板と、前記格子平面に格子状に配置された複数の電極と、前記複数の電極にそれぞれ所定の電位を印加する手段と、前記絶縁性基板上に移動可能に配置され、前記電極の少なくとも2つの電極に接触して、これら電極間の電位差に基づき電流が生ずる可塑性導電体と、前記絶縁性基板上に前記電流と交差する磁場を生成する手段とを有し、前記電流と前記磁場の相互作用に基づくローレンツ力により、前記基板表面上の前記可塑性導電体を駆動し、前記可塑性導電体を前記格子平面上において任意に移動させることを特徴とする駆動システム。
【請求項2】 前記可塑性導電体の駆動により、前記可塑性導電体は所定の変形、分裂、または合体を行うことを特徴とする請求項1記載の駆動システム。
【請求項3】 前記複数の電極は前記絶縁性基板の表面から突出する柱状の形状を有することを特徴とする請求項1または請求項2記載の駆動システム。
【請求項4】 前記複数の電極の各上面と、前記絶縁性基板の上部表面が同一面内にあることを特徴とする請求項1または請求項2記載の駆動システム。
【請求項5】 前記電位を印加する手段は、前記電極をそれぞれ独立に複数の異なる電圧源に接続することが可能なスイッチ回路を有することを特徴とする請求項1または請求項2記載の駆動システム。
【請求項6】 前記電極の通電状態を監視することにより、前記可塑性導電体の位置を認識する位置認識手段を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の駆動システム。
【請求項7】 前記可塑性導電体は、水銀、ナトリウム、リチウム、鉛、ビスマス、錫、ガリウム、NaK、または導電性樹脂のいずれかから選択されることを特徴とする請求項1に記載の駆動システム。
【請求項8】 複数の論理素子を含む論理装置において、互いに離隔して配置された複数の電極を有する絶縁性基板と、前記複数の電極にそれぞれ所定の電位を印加する手段と、前記絶縁性基板上に移動可能に配置され、前記電極の少なくとも2つの電極に接触して、これら電極間の電位差に基づき電流が生ずる可塑性導電体と、前記絶縁性基板上に前記電流と交差する磁場を生成する手段とを有し、前記電流と前記磁場の相互作用に基づくローレンツ力により、前記基板表面上の前記可塑性導電体を駆動する駆動システムを有し、各論理素子を結合する配線の結合、切断を前記駆動システムを使用して前記可塑性導電体により行い、論理動作の変更を可能とする論理装置。
【請求項9】 記憶装置であって、請求項1に記載の駆動システムを使用して可塑性導電体の移動および保持を行い、前記格子平面における前記可塑性導電体の位置を制御することにより、電気的物理的な情報保持を可能とする記憶装置。
【請求項10】 可塑性導電体の駆動方法であって、格子平面を形成する絶縁性基板を準備し、ここで前記絶縁性基板は前記格子平面に格子状に配置された複数の電極を有しており、前記電極の少なくとも2つの電極に接触してこれらの電極間の電位差に基づき電流が生ずる可塑性導電体を前記絶縁性基板上に移動可能に配置し、前記絶縁性基板上に磁場を生成し、前記複数の電極のうち所定の電極に所定の電位を印加して前記可塑性導電体に電流を生じさせ、前記電流と前記磁場の相互作用に基づくローレンツ力により前記可塑性導電体を駆動して前記可塑性導電体を前記格子平面上において任意に移動させることを特徴とする駆動方法。
産業区分
  • その他機械要素
  • 高分子化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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