| Project/Area Number |
22K14224
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
金田 礼人 九州大学, 工学研究院, 助教 (60879972)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 連続体ロボット / 伸縮アーム / 伸縮ロボット / ロボットアーム / ソフトロボット / 生体模倣 |
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| Outline of Research at the Start |
介護・福祉・災害救助などの非構造化環境において、安全かつ力強い伸縮ロボットアームの活躍が期待されている。例えば、伸縮アームは、伸びたり曲がったりしながら周囲の障害物を避けて目標物まで到達し、それが重たい荷物であっても持ち上げて操作する。このようなコンセプトはアニメや映画の世界ではよく見られるが、その実現は容易ではない。なぜなら、マジックハンドなどの剛体伸縮構造は屈曲動作ができず、ソフトロボットなどの柔軟伸縮構造は可搬重量が低いためである。そこで本研究は、しなやかさと頑強さを兼ね備えるキツツキの舌骨構造から着想を得た、高ペイロード伸縮屈曲ロボットアームを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
介護・福祉・災害救助などの非構造化環境において、安全かつ力強い伸縮ロボットアームの活躍が期待されている。例えば、伸縮アームは、伸びたり曲がったりしながら周囲の障害物を避けて目標物まで到達し、それが重たい荷物であっても持ち上げて操作する。このようなコンセプトはアニメや映画の世界ではよく見られるが、その実現は容易ではない。なぜなら、マジックハンドなどの剛体伸縮構造は屈曲動作ができず、ソフトロボットなどの柔軟伸縮構造は可搬重量が低いためである。そこで本研究は、しなやかさと頑強さを兼ね備えるキツツキの舌骨構造から着想を得た、高ペイロード伸縮屈曲ロボットアームを開発する。初めに、本研究のキーテクノロジーである「キツツキの舌骨を模倣した伸縮屈曲機構」を２次元から3次元に拡張する。3次元での動作を可能にするために、等方性剛性のあるラックギアを開発する。次に、提案機構を組み込んだ6自由度マニピュレータを開発する。提案機構はそのままでは3自由度しか持たないが、テレスコピック構造を応用することで、提案機構を2つ重ね合わせて6自由度に拡張する。最後に、試作したマニピュレータの運動モデルを構築し、モデルに基づいた制御手法の開発に取り組む。3次元空間で動作するマニピュレータの軌道追従性およびペイロード下の手先精度を評価する。申請者の提案手法は、ロボットマニピュレータにおけるシンプルな基礎技術であり応用範囲が広い。スーパーのバックヤードから災害救助現場に至るまで、安全かつ器用に働くマニピュレータの基礎として役立つだろう。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度は3次元マニピュレータの多自由度化に取り組んだ。当初はモータユニットを追加することで自由度を増加させる予定であったが、モータユニットがマニピュレータの体幹上に配置されることで、柔軟なマニピュレータがたわんでしまう問題が発生した。これを解決するために、全てのモータを土台に搭載できる新たな機構を開発した。提案機構を用いた6自由度マニピュレータを作成し、その基本的な動作試験に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度の研究方針は大きく以下の2つである。1つは、試作した6自由度マニピュレータのモデリングである。逆運動学モデルを構築しマニピュレータの制御を行う。もう1つは、マニピュレータの性能評価である。軌道追従性およびペイロードに関する試験を行う。
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