Research and development on a bipedal walking system with artificial spinal cord IC and artificial muscle

• Project/Area Number: 22K04016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 内木場 文男 日本大学, 理工学部, 教授 (60366557)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 一義 日本大学, 医学部, 教授 (60403557) ; 金子 美泉 日本大学, 理工学部, 助教 (30755418) ; 粟飯原 萌 日本大学, 理工学部, 助手 (90824011)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: ２足歩行ロボット / 人工脊髄IC / 人工筋肉 / ニューラルネットワーク / 歩行システム

Outline of Research at the Start

人間の代わりを果たすオールラウンドロボットでは消費電力と重量がボトルネックとなっている。とくに、マイクロプロセッサとソフトウェアの計算による制御方法は消費電力が大きく、また、サーボモータを用いた駆動機構は消費電力とあわせて重量超過も問題になる。本研究では、ロボットの制御系と駆動機構を人間の脊髄を模倣した人工脊髄ICに、また、筋肉を工学的に模倣した人工筋肉に置き換える。申請者がこれまでに研究開発した人工脊髄ICを2足歩行用途に合わせこみ、また、形状記憶合金とエラストマを組み合わせた人工筋肉を適用する。この方法により人間と同等の消費電力の20Wと下半身重量30kgを実現する独自システムを目指す。