皮膚型ロボットの実現に向けた体内の筋と連動する動作ユニットの開発

• Project/Area Number: 23K18479
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小林 洋 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (50424817)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 康貴 九州大学, 工学研究院, 准教授 (00632176)
• Project Period (FY): 2023-06-30 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 皮膚型ロボット / ウェアラブルロボット

Outline of Research at the Start

大きく分け、(A)筋肉の体内変形場の可視化、(B)：動作ユニットの開発、項目(C)：情報処理と制御、(D)：評価の４つの項目に関する研究を実施する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、人体に貼り付けて使う皮膚型の運動支援装置（皮膚型ロボット）という独創的なコンセプトの装置を実現するための動作ユニットの開発と評価を行う。具体的には、複数のアクチュエータをパラレルかつシリアルに分散的に配置することで、動作への親和性を高めることを可能とする動作ユニットの開発を実施する。研究は、主な項目として，下記の４つから構成される．
A) 筋肉の体内変形場の可視化： 本項目では、対象となる前腕部の筋肉の超音波画像を取得し、体内変形場を可視化する。得られた超音波画像から、体内の変形場を解析する。本年度は、対象となる前腕部の筋肉の超音波画像を取得し、それらをオプティカルフローにかけ、筋肉の変形場の取得を実施した。
B) 動作ユニットの開発：本項目では、複数のパラレルに配置した伸縮型アクチュエータ(SMAや空気圧人工筋など)と連結用のゴム部材を一つのユニットとし、そのユニットをシリアルに並べる構成のハードウェア開発を行う。本年度は、１つのユニットのプロトタイプの試作を実施した。
C) 情報処理と制御：本項目では、超音波画像で取得した体内の変形場を物理リザバ計算の中間層とし、関節角度の推定、および、動作ユニットの制御を実施する．本年度は、体内の変形場を物理リザバ計算の中間層とし、関節角度の推定を実施した。
D) 評価： 本項目では、皮膚型ロボットによる支援のあり/なしにおいて、装着前後での差異を評価する。本年度は、評価実験系の構築を進めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

A) 筋肉の体内変形場の可視化， C) 情報処理と制御、D) 評価に関して，当初の研究計画のうち，本年度の実施項目として設定した項目にそれぞれ進捗があり，おおむね順調に推移している．ただし，B) 動作ユニットの開発は，設計指針の策定に予想以上の時間を要したため，やや遅れている．今後は，研究計画を整理し，研究を加速させる．

Strategy for Future Research Activity

遅れているB) 動作ユニットの開発の研究を加速し、A）～C）を合わせた評価実験を実施することを目標に研究を進めていく。体制は継続する。