狭隘空間内への超網羅的供給・回収作業を可能とするヒモムシ規範型展開機構の研究

豹甲虫​​模型部署机制研究，可实现狭小空间超综合供给和采集作业

• 批准号: 22KJ0191
• 负责人: 高橋 知也
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0191/
• 关键词: ソフトロボティクス; バイオミメティクス; 流体駆動型機構

今年度の研究実績に関して特筆すべき点は２つある．まず操舵機構の開発について国内学会での一件の発表と発表賞を二件受賞した．これは提案した液体駆動式の先端伸展型ソフトロボットの伸展方向を変更するための方式についての研究である．2021年に我々が発表したロボットではチューブとワイヤを用いたシンプルな構造で操舵動作を実現できたが，最小曲げ半径や最大伸展長さなどの動作可能範囲が制限されていた．本年度はこの課題が操舵機構に用いられているチューブが原因だと考え，この問題を解決するべく，操舵機構の根本的な見直し，及び設計変更に取り組んだ．従来の根本までつながるチューブ機構の代わりに自走式のモータで駆動する曲げ機構を搭載した操舵機構を開発し，実機に導入した．これらの成果を国内学会で発表し，様々なロボット研究者からアドバイスを貰うことができた．そしてこれら一連のアイデアが評価され日本ロボット学会および情報科学研究科第28回博士後期課程学生発表会での研究賞の受賞につながった．次に3次元空間内での剛性や安定性を高めるために，柔らかい膜構造内部に硬い多関節リンクを組み合わせる構造を開発した．柔らかい膜構造は内圧を高めていくことで剛性を高めることができるが，一方で外部の物体に対しての馴染み変形など柔らかさによる利点も失われる．液体を使う場合，床面との接触によって形状を固定するため床面との接触がない箇所では動作が難しい．そこで柔らかい膜構造と硬いリンク構造を組み合わせた先端伸展構造を提案した．リンク構造に曲げ性能や柔剛切り替えの機能を持たせることで，単なる操舵動作のみならず耐荷重性を向上させることで物を持ち上げるなどのタスクも実現可能であり，提案する先端伸展構造のさらなる適応範囲拡大に寄与できる．このリンク機構の設計と基本特性に関してはIEEE RALに採択されICRA2023で発表予定である．

今年的研究成果有两点值得注意。首先，我们在国内的一个学术会议上做了报告，并获得了关于转向机制开发的两个报告奖。这是一项关于改变所提出的液体驱动尖端延伸软机器人延伸方向的方法的研究。我们在 2021 年发布的机器人能够使用管子和电线以简单的结构实现转向运动，但可能的运动范围受到限制，例如最小弯曲半径和最大延伸长度。今年，我们认为这个问题是由转向机构中使用的管子引起的，为了解决这个问题，我们对转向机构进行了根本性的审查和设计变更。我们开发了一种配备有由自走式电机驱动的弯曲机构的转向机构，而不是连接到底座的传统管机构，并将其引入到实际机器中。我们在国内的一次学术会议上展示了这些成果，并听取了各个机器人研究人员的建议。这一系列的想法得到了高度评​​价，并在日本机器人学会和信息科学研究生院第28届博士生讲座上获得了研究奖。接下来，为了增加三维空间的刚性和稳定性，我们开发了一种在软膜结构内结合硬铰接链接的结构。软质膜结构的刚性可以通过增加内压来增加，但另一方面，柔软性的优点，如对外界物体的适应性等也随之丧失。使用液体时，形状是通过与地板接触而固定的，因此在不与地板接触的区域很难操作。因此，我们提出了一种结合软膜结构和硬链接结构的尖端延伸结构。通过提供具有弯曲性能和柔性/刚性切换功能的连杆结构，除了简单的转向操作之外，还可以通过提高负载能力来执行诸如提升物体之类的任务，并且可以进一步改进所提出的尖端延伸结构。扩大应用范围。该链接机制的设计和基本特性将被IEEE RAL采用，并将在ICRA2023上展示。

项目成果

Eversion Robotic Mechanism with Hydraulic Skeleton to Realize Steering Function

液压骨架外翻机器人机构实现转向功能

• DOI: 10.1109/lra.2021.3073653
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 5.2
• 作者: Tomoya Takahashi; Kenjiro Tadakuma; Masahiro Watanabe; Eri Takane; Natsumi Hookabe; Hiroshi Kajihara; Takeshi Yamasaki; Masashi Konyo;Satoshi Tadokoro
• 通讯作者: Satoshi Tadokoro