A study on the design of bio-inspired invertebrate robot based on functional fluids

基于功能流体的仿生无脊椎动物机器人设计研究

• 批准号: 20K19890
• 负责人: 柯 強
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Meiji University (2022)The University of Tokyo (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K19890/
• 关键词: ソフトロボティクス; バイオインスパイアード; 機能性流体

本研究では，無脊椎軟体生物の柔らかい体に着目し，連続粘弾性身体を持つロボットの動きを再現することを目的としている．本年度は無脊椎軟体生物であるミミズを着目し，前年度に開発した液体包骨格のアクチュエータを中心にして研究を行った．具体的には:・有限要素解析ソフトAbaqusで液体包骨格アクチュエータのシミュレーションを構築し，シミュレーションで液体包骨格の変形に影響する要素について考察を行った．シミュレーションの結果による材料の硬さやアクチュエータの構造の合理性を明らかにしていく．・複数な液体包骨格アクチュエータを用いてミミズを模倣したロボットは開発でき，制御と性能改善を行った．ロボットは土壌の中に移動する際に滑りを抑えるため，剛毛の設計によるロボットの移動性能を向上させた．一方で土壌の中にロボットの駆動による生じたジュール熱は発散しにくく，故障を誘発しやすい．本年度は異なる制御パターンにより，ロボットの前進量と熱問題を両立させる運動パターンを考察して適切な制御方法を明らかにしていく．

这项研究的重点是无脊椎菌根的软体，旨在再现具有连续粘弹性物体的机器人运动。今年，我们专注于earth，这是一种无脊椎的生物体，并进行了研究，重点是上一年我们开发的液体骨架的执行器。具体： - 使用有限元分析软件ABAQUS构建了液体骨骼骨骼骨骼执行器的模拟，模拟检查了影响液体骨骼骨骼骨骼变形的因素。模拟的结果将阐明材料的硬度和执行器结构的合理性。 - 开发了一种使用多个液体充满液体骨骼执行器模拟earth的机器人，并改善了控制和性能。机器人由于其刷毛设计而改善了机器人的移动性能，以防止进入土壤时滑倒。另一方面，机器人在土壤中产生的焦点热很难消散，很可能会导致故障。今年，我们将使用不同的控制模式来研究机器人的进步和热问题的运动模式，并阐明适当的控制方法。

项目成果

A 3D printed hydrostatic skeleton for an earthworm-inspired soft burrowing robot

用于受蚯蚓启发的软体穴居机器人的 3D 打印静压骨架

• DOI: 10.1039/d2sm00882c
• 发表时间: 2022
• 期刊: Soft Matter
• 影响因子: 3.4
• 作者: Niiyama Ryuma;Matsushita Kazuma;Ikeda Masahiro;Or Keung;Kuniyoshi Yasuo
• 通讯作者: Kuniyoshi Yasuo

“RobOstrich” Manipulator: A Novel Mechanical Design and Control Based on the Anatomy and Behavior of an Ostrich Neck

• DOI: 10.1109/lra.2023.3265301
• 发表时间: 2023-05
• 期刊: IEEE Robotics and Automation Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Kazashi Nakano;Megu Gunji;M. Ikeda;Keung Or;Mitsuhito Ando;Katsuma Inoue;H. Mochiyama;K. Nakajima;Ryuma Niiyama;Yasuo Kuniyoshi

Robostrich Arm: Wire-Driven High-DOF Underactuated Manipulator

Robostrich Arm：线驱动高自由度欠驱动机械臂

• DOI: 10.20965/jrm.2022.p0328
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Robotics and Mechatronics
• 影响因子: 1.1
• 作者: Misu Kenji;Ikeda Masahiro;Or Keung;Ando Mitsuhito;Gunji Megu;Mochiyama Hiromi;Niiyama Ryuma
• 通讯作者: Niiyama Ryuma

Wireless Powered Dielectric Elastomer Actuator

无线供电介电弹性体执行器

• DOI: 10.1109/lra.2021.3097271
• 发表时间: 2021
• 期刊: IEEE Robotics and Automation Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Chen Lai;Sasatani Takuya;Or Keung;Nishikawa Satoshi;Kawahara Yoshihiro;Niiyama Ryuma;Kuniyoshi Yasuo
• 通讯作者: Kuniyoshi Yasuo

An Actuation System using a Hydrostatic Skeleton and a Shape Memory Alloy for Earthworm-like Soft Robots

• DOI: 10.1109/sii52469.2022.9708807
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: 2022 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
• 作者: Kazuma Matsushita;M. Ikeda;Keung Or;Ryuma Niiyama;Y. Kuniyoshi