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Human-Powered Robotics - Basic technology and development for robotization of human-powered machines

Research Project

Project/Area Number 17K06254
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Sugahara Yusuke  東京工業大学, 工学院, 准教授 (60373031)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 遠藤 央  日本大学, 工学部, 講師 (50547825)
岡本 淳  東京女子医科大学, 医学部, 特任准教授 (10409683)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsロボティクス / 人間機械協調 / 機構 / 人力ロボティクス
Outline of Final Research Achievements

Toward the further evolution of "human-powered robotics", the purpose of this study is the development of mechanisms and systems which enable control of the motion driven by the power applied by the operator. The human-powered joint drive mechanism using the regenerative servo clutches and the power-assist system having CVT have been developed. The human-powered joint drive mechanism which can control bidirectional motion with one regenerative clutch and the multi-DOF human-powered robot using them have been also developed, and the multi-DOF positioning driven by the power applied by the operator was realized. Furthermore, several trial studies for applications to pedaling type smart mobility and transducer positioning robot for HIFU therapy were conducted. From these, basic technology for further evolution of "human-powered robotics" was developed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

操作者が動力を加えて駆動する「人力機械」は世に多くあるが,そのロボット化の方法論が議論された例はなかった.本研究の類似研究は世界にほとんどなく,本研究の成果により人力ロボティクスの更なる展開すなわち人力機械の知能化・ロボット化が可能になるという学術的意義がある.このことは同時に,手軽に利用でき多機能性と本質的安全性,健康増進/リハビリテーション機能,環境親和性を兼ね備える,これまでにないタイプのロボットシステムの実用化につながるという社会的意義もある.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 用語解説 人力ロボティクス2019

    • Author(s)
      菅原雄介
    • Journal Title

      日本知能情報ファジィ学会誌

      Volume: 31-1 Pages: 13-13

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Journal Article] Man-powered Mobility2018

    • Author(s)
      遠藤央
    • Journal Title

      Journal of the Robotics Society of Japan

      Volume: 36 Issue: 1 Pages: 42-45

    • DOI

      10.7210/jrsj.36.42

    • NAID

      130006356013

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 差動機構を用いたロボットの駆動について2020

    • Author(s)
      菅原雄介
    • Organizer
      日本機械学会研究協力事業委員会RC283「歯車装置の設計・製造・評価に関する革新技術のための試験・調査研究分科会」第3回全体分科会「モーションコントロールを支える要素技術の最新動向~歯車とそのライバル達~」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] A Multi-DOF Human-Powered Robot Using Regenerative Clutches and Constant-Force Springs2019

    • Author(s)
      Yusuke Sugahara, Kohei Tsukamoto, Mitsuru Endo, Jun Okamoto, Daisuke Matsuura and Yukio Takeda
    • Organizer
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高齢者向けハンズフリーモビリティのためのペダリング運動負荷システム2019

    • Author(s)
      菅原雄介,島悠貴,松浦大輔,武田行生,二瓶美里,佐久間菜月,西畑智道,鎌田実,遠藤央
    • Organizer
      LIFE2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 人力ロボティクスの研究(第11報,回生クラッチと定荷重ばねを用いた2自由度人力ロボット)2019

    • Author(s)
      塚本航平,菅原雄介,松浦大輔,武田行生,遠藤央,岡本淳
    • Organizer
      第37回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 人力ロボティクスに基づく人と環境の持続可能性を考慮した搭乗型移動ロボットLoMo(第7報,入力動力計測ペダル)2019

    • Author(s)
      渡邉皆実,遠藤央,菅原雄介
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] リンク機構の運動解析の基本2019

    • Author(s)
      菅原雄介
    • Organizer
      日本機械学会講習会「機素からはじめる機械設計―若手技術者のための機械設計導入講座(機械設計の基本)-」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Design and Control of a Human-Powered Robotic Personal Mobility Vehicle Prototype2018

    • Author(s)
      Yusuke Sugahara, Hayato Akiyama, Jeremy Jong, Mitsuru Endo and Jun Okamoto
    • Organizer
      22nd CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control (ROMANSY22)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 人力ロボティクスに基づく足こぎ式自律搬送ロボットシステム(第5報:全方向移動型人力モビリティ)2018

    • Author(s)
      遠藤央,菅原雄介,柿崎隆夫
    • Organizer
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2018)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 人力ロボティクスの研究(第10報,CVTとパワーアシストを用いた人力関節駆動機構の操作負荷低減)2018

    • Author(s)
      菅原雄介,シャフィク・ムハマド,島悠貴,松浦大輔,武田行生,遠藤央,岡本淳
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 人力ロボティクスに基づく人と環境の持続可能性を考慮した搭乗型移動ロボットLoMo(第8報,基礎走行制御)2018

    • Author(s)
      渡邉麻友美,射手園健斗,遠藤央,菅原雄介,武藤伸洋,柿崎隆夫
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 物体の把持と持ち上げを同時に実現する1自由度機構2018

    • Author(s)
      鈴木颯太,射手園健斗,渡邉麻友美,遠藤央,菅原雄介,武藤伸洋,柿崎隆夫
    • Organizer
      第18回日本機械学会機素潤滑設計部門講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report 2017 Research-status Report
  • [Presentation] 高齢者向け下肢操作式モビリティにおける歩行機能改善に有効な運動負荷を与えるペダル機構の設計2018

    • Author(s)
      島悠貴,佐久間菜月,菅原雄介,松浦大輔,武田行生,西畑智道,二瓶美里,鎌田実
    • Organizer
      第18回日本機械学会機素潤滑設計部門講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report 2017 Research-status Report
  • [Presentation] Design and Control of a Human-Powered Robotic Personal Mobility Vehicle Prototype2018

    • Author(s)
      Yusuke Sugahara, Hayato Akiyama, Jeremy Jong, Mitsuru Endo and Jun Okamoto
    • Organizer
      Proceedings of the 22nd CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control (ROMANSY22)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 人力ロボティクスの研究(第10報,CVTとパワーアシストを用いた人力関節駆動機構の操作負荷低減)2018

    • Author(s)
      菅原雄介,ムハマドシャフィク,島悠貴,松浦大輔,武田行生,遠藤央,岡本淳
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] A Human-Powered Joint Drive Mechanism Using Regenerative Clutches2017

    • Author(s)
      Yusuke Sugahara, Kensuke Kikui, Mitsuru Endo, Jun Okamoto, Daisuke Matsuura and Yukio Takeda
    • Organizer
      Proceedings of the 2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2017)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 人力ロボティクスに基づく人と環境の持続可能性に配慮した搭乗型移動ロボットLoMo(第7報:モビリティの基礎制御)2017

    • Author(s)
      渡邉麻友美,射手園健斗,遠藤央,菅原雄介,武藤伸洋.柿崎隆夫
    • Organizer
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2017)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 人力ロボティクスを応用した自律搬送システム(第4報:走行シミュレーション)2017

    • Author(s)
      射手園健斗,渡邉麻友美,遠藤央,菅原雄介,武藤伸洋,柿崎隆夫
    • Organizer
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2017)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 人力ロボティクスのための操作者によるペダリング運動に基づく入力動力の計測と推定2017

    • Author(s)
      遠藤央,渡邉麻友美,射手園健斗,菅原雄介,武藤伸洋,柿崎隆夫
    • Organizer
      日本機械学会スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2017講演論文集
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 人力ロボティクスを応用した足漕ぎ式自律搬送システム(搭乗者の身体寸法を考慮した移動モジュールの設計)2017

    • Author(s)
      射手園健斗,遠藤央,菅原雄介,柿崎隆夫,武藤伸洋
    • Organizer
      日本設計工学会2017年度秋季大会研究発表講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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