Understanding the Dynamic Behavior of Elastic Continuum and Biomechanical Integration

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Science of Soft Robot: interdisciplinary integration of mechatronics, material science, and bio-computing
• Project/Area Number: 18H05466
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Meiji University (2022); The University of Tokyo (2018-2021)
• Principal Investigator: Niiyama Ryuma 明治大学, 理工学部, 専任講師 (00734592)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 望山 洋 筑波大学, システム情報系, 教授 (40303333) ; 郡司 芽久 東洋大学, 生命科学部, 助教 (80833839) ; 安藤 潤人 立命館大学, 情報理工学部, 助教 (50899797) ; 國吉 康夫 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (10333444)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: ソフトロボティクス / 連続アーム / 超冗長マニピュレータ / 生物規範型ロボット / バイオメカニクス

Outline of Final Research Achievements

Focusing on the role of the flexible elastic continuum found in animal spinal columns, we aimed to develop a framework for designing and controlling artificial spinal columns from the perspective of robotics. In particular, we focused on the biomechanics of the neck, which is the upper part of the spinal column, and developed the RobOstrich arm, a manipulator based on the ostrich's neck. We clarified the head raising motion pattern of the tendon-driven robot arm and proposed a method to realize reaching and head stabilization by reinforcement learning.

Free Research Field

ソフトロボティクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

哺乳類の腕や脚を規範とした動物型ロボットの研究は多いが、鳥類の首に関する工学的研究は未開拓の分野である。超冗長・多関節マニピュレータのメカニズムを検討するにあたって、鳥類の首が重要な学術研究の対象になり得ることを示した。しなやかなロボットアームは、人間と作業空間を共有しながら働く協働ロボットとしての応用が期待される。今回開発した車椅子搭載型のダチョウ首型アームはその検討になっている。