Explosive Morphological Evolution of Soft-bodied Robots Inspired by Plants, Protists, and Inorganic Matters
| Project/Area Number |
23K20924
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| Project/Area Number (Other) |
21H01289 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
梅舘 拓也 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (60582541)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩本 憲泰 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (30778816)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
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| Keywords | ソフトロボティテクス / 柔軟曲面 / デジタルファブリケーション / ソフトロボティクス / 柔軟梁 / 柔軟シート構造 / 柔軟グリッパー / ソフト・ロボティクス / 形態形成 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は，植物・原初的な生物・無機物の形態形成から学ぶソフト・ロボットの体系的な形状設計の構築である．本研究ではコンプライアントメカニズム，メタマテリアルの技術を前提として，ソフト・ロボットの形状設計という目的達成のため，これら技術や構造を含めた柔軟素材とセンサ・アクチュエーション要素の最適配置やインテグレーションを行うことで，所望の機能を実現する形状設計の構築を行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，植物，原生生物，無機物(シャボン膜や結晶成長)の形成形態をお手本としたソフトロボットの機構設計を提案する.3年目（2023年度）は，2年目のシート構造設計の成果発表を行うとともに，分岐構造の設計を行うことで，プロジェクト全体の目標である「ソフトロボットの機構設計の体系的な設計基盤の確立」を目指した.双安定構造が実現できる複数プレートによるテンセグリティ構造を実現し，双安定形体間の遷移を使い，繰り返しジャンプ可能なロボット「Bistable Tensegrity Robot with Jumping Repeatability Based on Rigid Plate-Shaped Compressors」を，ロボット系ではトップカンファレンスのIROS2023で発表し，IROS Best Entertainment and Amusement Paper Award sponsored by JTCF Finalistを受賞した．加えて，折り紙シート構造で双安定構造を実現し，それらを数珠繋ぎにすることによって，単一モータで蠕動運動を生成するロボットを開発（ A Crawling Robot That Utilizes Propagation of Deformation Waves of a Bistable Lattice Actuated by a Single Motor, Paper Tu_Or1P），世界中のソフトロボット研究者が集うRoboSoft2023で口頭発表研究として採択，発表を行った．これら業績は，国際学会AMAM2023，国際学会IUTAM Symposium on Mechanics of Soft Materials and Soft Robotsで講演（招待）され，生物模倣型・ソフトロボット研究者に広く認知されつつある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は，植物，原生生物，無機物(シャボン膜や結晶成長)の形成形態をお手本とし，ソフトロボットの機構設計を提案する.3年目である2023年度は，2年目で行ったシート構造設計の成果発表を行うとともに，シート構造の設計をもとに分岐構造の設計を行うことで，プロジェクト全体の目標である，ソフトロボットの機構設計の体系的な設計基盤の確立を目指した.双安定構造が実現できる複数プレートによるテンセグリティ構造を実現し，双安定形体間の遷移を使い，繰り返しジャンプ可能なロボット「Bistable Tensegrity Robot with Jumping Repeatability Based on Rigid Plate-Shaped Compressors」を，ロボット系ではトップカンファレンスの2023 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)で発表し，IROS Best Entertainment and Amusement Paper Award sponsored by JTCF Finalistを受賞した．加えて，折り紙シート構造を使い双安定構造を実現し，それらを数珠繋ぎにすることによって，単一モータで蠕動運動を生成するロボットを開発（ A Crawling Robot That Utilizes Propagation of Deformation Waves of a Bistable Lattice Actuated by a Single Motor, Paper Tu_Or1P），世界中のソフトロボット研究者が集う6th IEEE-RAS International Conference on Soft Robotics (RoboSoft2023)で口頭発表研究として採択，発表を行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である2024年度は，今まで行ってきた柔軟針の設計，柔軟シートの設計とそれらを組み合わせた枝分かれ構造や曲面構造などの設計の改良を行いつつ，今まで提案してきたロボットの共通項や共通原理を探り，日常生活，自然環境で生物のように靭やかに，しぶとく動き回れる人工物の体系的な形体設計論の抽出を目指す．加えて，これらの柔軟構造物の応用先やアプリケーション先も模索する．
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Report
(3 results)
Research Products
(39 results)
