Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
蠕動運動は構造的柔軟性が高いゆえに「外部環境や外部刺激の変化に影響を受けやすいソフトロ ボット機構」である．本研究では蠕動運動型駆動システムに対して，外部環境の変化に柔軟に適応 できる制御系設計の確立を目的とする．特に本申請では，大腸の柔らかい運動機能を規範とした「蠕動運動型ポンプ」に着目し，高粘度・固液流体の連続的な混合・搬送プロセスに生物的創発性の高い制御系を適用する．特に本申請では，期間内に「大腸の蠕動運動による搬送・混合プロセスの解明」と「蠕動ポンプのさら なる効率的な搬送・混合」について明らかにしていくために以下の2点について検討を進めていく．
本研究では環境からの外的刺激に対する適応性を考慮に入れた、蠕動運動型駆動システムに適した制御系設計の確立を目的とする。特に本申請では、大腸の柔らかい運動機能を規範とした「蠕動運動型ポンプ」を例にとり、高粘度・固液流体の連続的な混合・搬送プロセスの最適化に着目した生物的創発性の高い制御系を適用する。具体的には、本システムにセンサを搭載し各ユニット内の被搬送物の混合状態を判別することと、混合状態の判別に基づいた混合と搬送の各制御系を構築することの2点について検討している。まず、混合状態の判別については、本装置の制御対象が圧縮空気であることから，空圧因子センサを利用したセンシングシステムを開発した．このシステムによるセンサの時系列情報から機械学習を用いた混合度の推定に成功した．さらに、混合状態の判別に基づいた各制御系の構築については、上記センシングの判定機能に基づき、分節運動による混合制御と蠕動運動による搬送制御を自動的に切り替えるシステムを開発した。実験による検証の結果、本システムの有効性が示された。本研究の成果は、特に機械学習により、センシングシステムにおける混合過程の特徴量を見出すことができたことから、「蠕動運動による搬送・混合プロセスの解明」の一端を明らかにすることができた。これらの成果は、蠕動運動の実用化へのプロセスとして重要な混合状態の汎化性や精度を高めるための重要な基盤になると考える。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN
Volume: 19 Pages: 205-210
130007994893
http://www.mech.chuo-u.ac.jp/~nakalab/index.html
http://www.mech.chuo-u.ac.jp/~nakalab/study/pump/rocket.html
