カタストロフィー構造を持つ非線形アクチュエータによる能動索状体の分布駆動と制御

• Project/Area Number: 25249009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Design engineering/Machine functional elements/Tribology
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田所 諭 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (40171730)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥30,550,000 (Direct Cost: ¥23,500,000、Indirect Cost: ¥7,050,000); Fiscal Year 2014: ¥14,690,000 (Direct Cost: ¥11,300,000、Indirect Cost: ¥3,390,000); Fiscal Year 2013: ¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000)
• Keywords: アクチュエータ / 能動索状体 / 能動スコープカメラ / ロボット / レスキューロボット

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，カタストロフィー構造を持つ非線形流体アクチュエータによるエネルギーの瞬発的放散，および，流体の慣性による衝撃力及び衝撃波を活用する方式により，能動索状体の励振力・駆動力を飛躍的に向上させる方法を開発する．また，素子の非線形特性を活用することによって，複雑な配線無しに多数の素子を多自由度に駆動し，かつ，索状体上での駆動力の分布を制御することを可能にすることを目的としている．
平成２６年度は，ImPACT PM就任のため，年度途中で中断を余儀なくされたが，下記の研究成果を上げた．
(1) カタストロフィー構造を持った超小型非線形流体アクチュエータの研究開発：効率的に大きな衝撃力を発生できるアクチュエータ素子の新しい３次元機械構造の研究を行い，弾性エネルギー・慣性エネルギーを緩慢に蓄積し，急激に放散する過程を繰り返すことができる構造について，最適設計を行った．シミュレーション及び試作機構による実験によりその効果を確認した．
(2) 衝撃力と慣性力の活用法の研究：衝撃力や慣性力を推進させたい方向への駆動力に効率的に変換し，索状体の運動に変換するメカニズムを研究した．その結果，衝撃力を使って平面を効率的に前進し，また，直管を垂直上昇できる機構を試作し，性能の評価を行った．
(3) 多数の素子の駆動分布の制御：年度途中で中断したため，多数の素子や分布素子の駆動制御の研究まで進めることはできなかった．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Remote Vertical Exploration by Active Scope Camera into Collapsed Buildings (2014)
  • Author(s): Fukuda Junichi, Masashi Konyo, Eijiro Takeuchi, Satoshi Tadokoro
  • Journal Title: Proc. 2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems Volume: 1 Pages: 1882-1888
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pneumatic Flexible Hollow Shaft Actuator with High Speed and Long Stroke Motion (2013)
  • Author(s): Kazuhito Wakana, Hiroaki Namari, Masashi Konyo, Satoshi Tadokoro
  • Journal Title: Proc. 2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation Volume: 1 Pages: 357-363
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 異方性摩擦機構を用いたカタストロフィー構造を持つ空気圧アクチュエータの開発 (2014)
  • Author(s): 華曄，昆陽雅司，田所諭
  • Organizer: 日本ロボット学会学術講演会
  • Place of Presentation: 九州産業大学
  • Year and Date: 2014-09-04