ソフトロボティクス技術を組みこんだ空中散布可能な災害支援ロボットの技術基盤の構築

• Project/Area Number: 23K20269
• Project/Area Number (Other): 20H02412 (2020-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2020-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 松本 光春 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (70434305)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000); Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: ソフトロボット / 災害支援ロボット

Outline of Research at the Start

激甚災害時には主要幹線道路が分断され，通常の輸送経路による物資の輸送や現地での行方不明者探索用の人員確保が困難になる．災害支援ロボットはこの問題を解決する有力なアプローチの一つである.しかしながら，災害支援ロボットの多くは硬い金属で構成されているため，一つ一つを被災地に直接運ぶ必要があり，被災地への迅速かつ大量の配置を阻害している．
本研究では近年大きな注目を集めるソフトロボティクス技術を組みこんだ空中散布可能な災害支援ロボットの実現を目指し，ソフトロボティクスに関する申請者の過去の研究成果を踏まえ，材料特性，剛性制御，形状設計，駆動原理，動力確保など多面的な観点から課題解決の可能性を検討する．

Outline of Annual Research Achievements

本研究では近年大きな注目を集めるソフトロボティクス技術を組みこんだ空中散布可能な災害支援ロボットの実現を目指し，ソフトロボティクスに関する申請者の過去の研究成果を踏まえ，材料特性，剛性制御，形状設計，駆動原理，動力確保など多面的な観点から課題解決の可能性を検討している．
４年目にあたる今年度は前年度までの研究結果を踏まえ，それぞれの研究テーマについて改良検討を行った．折り紙ロボットをベースとした空中散布構造については前年度までの検討要素である植物の翼果の構造についてさらに複数の検討を行った．従来の設計では落下後の地上の移動が１次元方向に制限されており、また、落下形態から歩行形態への移行が複雑な側面があった。この点を改善するためロボットの設計を見直し、羽を4枚に増やし，足として用いる事で，前後左右への移動と落下形態から歩行形態への変形の省略を目指した。また，羽の面積を大きくすることにより，揚力を増加させ，空中での更なる減速にも配慮した．改良した設計を踏まえ，従来のプロトタイプの作成経験を元に新たなプロトタイプを作成し，作成したプロトタイプについて落下実験，および，歩行実験を行った．実験の結果，フタバガキを模倣したプロトタイプと同様、回転落下により速度を落とすことに成功した．また，移動に関しては，前後左右４方向への移動が可能であることを可能にした．その他の成果として，脱皮機構を模倣した自己修復機構等に関する前年度までの成果をまとめ，国際会議や国際論文誌にて公表した．研究の目標である空中散布可能なロボットや自己修復機構等に関し，過去の実績を踏まえた改良を行い，実装面での進展があったほか，４年次までに得られた成果を踏まえ，研究に対する新たな進展が見込めたことから本研究を元に発展させた研究について研究の立案を行った．

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Development of an origami-based robot molting structure (2023)
  • Author(s): Miyamoto Aiko、Matsumoto Mitsuharu
  • Journal Title: Artificial Life and Robotics Volume: 28 Issue: 4 Pages: 645-651
  • DOI: 10.1007/s10015-023-00884-w
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Obstacle Avoidance Behavior Combining Dodging Control and Movable Soft Material (2023)
  • Author(s): Hanawa Shogo、Matsumoto Mitsuharu
  • Journal Title: IEEE Sensors Letters Volume: 7 Issue: 8 Pages: 1-4
  • DOI: 10.1109/lsens.2023.3294554
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Transformable Sheet Type Robot That Can Be Thrown from the Air (2022)
  • Author(s): Iida Naoki、Matsumoto Mitsuharu
  • Journal Title: Biomimetics Volume: 7 Issue: 3 Pages: 114-114
  • DOI: 10.3390/biomimetics7030114
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A self-healing method for soft robots mimicking blood coagulation in creatures (2022)
  • Author(s): Uchino Aoi、Matsumoto Mitsuharu
  • Journal Title: Artificial Life and Robotics Volume: 27 Issue: 4 Pages: 644-651
  • DOI: 10.1007/s10015-022-00782-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Non-electrically driven robot composed of oat seeds with awns (2021)
  • Author(s): Kodai Ochi, Mitsuharu Matsumoto
  • Journal Title: Artificial life and robotics Volume: 26 Issue: 4 Pages: 442-449
  • DOI: 10.1007/s10015-021-00702-1
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Portable transformable kit (2023)
  • Author(s): Masaya Ishino, Mitsuharu Matsumoto
  • Organizer: 25th International Conference on Human-Computer Interaction
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Obstacle Avoidance Behavior Combining Dodging Control and Movable Soft Material (2023)
  • Author(s): Shogo Hanawa, Mitsuharu Matsumoto
  • Organizer: IEEE Sensors 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Self-Repairing Robots Inspired by Molting (2023)
  • Author(s): Aiko Miyamoto, Mitsuharu Matsumoto
  • Organizer: The 28th International Symposium on Artificial life and Robotics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 上空からの散布可能な折り紙ロボットの検討 (2022)
  • Author(s): 飯田直樹, 松本光春
  • Organizer: 2022年電気学会電子・情報・システム部門大会
• [Presentation] 回転運動によるダイラタント流体の粘度制御 (2022)
  • Author(s): 越智洸太, 松本光春,
  • Organizer: 2022年電気学会電子・情報・システム部門大会
• [Presentation] Bio-inspired self-healing mechanism imitating creatures (2022)
  • Author(s): Aoi Uchino, Mitsuharu Matsumoto
  • Organizer: The 27th International Symposium on Artificial life and Robotics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation of driving principle of non-electrically driven robots using sound waves as a power source (2021)
  • Author(s): Shinichi Otake, Mitsuharu Matsumoto
  • Organizer: The 2021 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A water-driven robot composed of oat seeds with awns (2021)
  • Author(s): Kodai Ochi, Mitsuharu Matsumoto
  • Organizer: The 26th International Symposium on Artificial life and Robotics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] On Energy Transmission to Remote Location Using a Repeater (2020)
  • Author(s): Shinichi Otake, Mitsuharu Matsumoto
  • Organizer: 2020 The 4th International Conference on Circuits, Systems and Devices
  • Int'l Joint Research