人間の筋骨格系の多面的解釈に基づくフレキシブルロボットウェアの開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K12606
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 藤江 正克 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20339716)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 洋 早稲田大学, 付置研究所, 准教授 (50424817) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: フレキシブルロボット / 福祉ロボット

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，人間の筋骨格の構造，材質を模したハードの開発を実施することで，人間との親和性が高い柔軟な装着型ロボットを開発するための方法論を確立することを目指している．本研究の特色は，装着型ロボットの機械的特性を人間の筋骨格の特性に近づけるため，人間の骨格と筋・腱・靭帯・筋膜によるネットワーク構造において観察される「テンセグリティ構造」に着目する点である．「筋肉のテンセグリティ構造を模したアクチュエータの開発」というミクロなテンセィグリティ構造に関する課題と「筋骨格系のテンセグリティ構造を模したロボットの構造の最適化」というマクロなテンセグリティ構造に関する課題に取り組んでいる．初年度は，動作が単純な1軸の回転運動である肘の屈曲伸展動作の支援を対象として，柔軟材料を組合せたアクチュエータユニットを搭載したプロトタイプスーツを製作した．スーツ上に配置された個々のアクチュエータが筋を模した動作をし，個々のアクチュエータの組み合わせによってスーツ全体が筋骨格系を模擬した動作を生成する．つまり個々のアクチュエータユニットの機械特性の変化と，アクチュエータユニットのスーツ上での配置の変化によって人体との親和性が調整されるメカニズムとなっている．次年度は，肘装着型ロボットスーツのプロトタイプにおいて，アクチュエータユニットのスーツ上での配置の最適化を行い，人体との親和性をスーツのずれ量や肘屈曲伸展動作以外の方向への力の作用量などから評価する．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ミクロなテンセグリティ構造とマクロなテンセグリティ構造のそれぞれに課題を設定し研究を遂行し，プロトタイプとなるロボットスーツを製作した．ミクロなテンセグリティ構造を模したとしてワイヤと異なる弾性材料を組み合わせたアクチュエータユニットを製作した．また，肘屈曲伸展動作の支援を対象とするマクロなセンティグリティ構造として，伸縮性のあるスーツにアクチュエータユニットを複数配置したロボットスーツのプロトタイプを製作した．

Strategy for Future Research Activity

ミクロなテンセグリティ構造とマクロなテンセグリティ構造のそれぞれに課題を設定し研究を遂行する．ミクロなテンセグリティ構造を模した，人体の筋特性に近いアクチュエータの開発に向け，アクチュエータユニットを複数個使用し，更なるユニット化を行ったプロトタイプを開発，検証する．マクロなテンセグリティ構造を模し，人体の筋骨格配置特性を模倣したアクチュエータの配置の検討として，27年度に作製した肘装着型ロボットスーツのプロトタイプにおいて，人体との親和性をスーツのずれ量や肘屈曲伸展動作以外の方向への力の作用量などから評価する．

Causes of Carryover

プロトタイプスーツにおけるアクチュエータ配置の最適化を次年度に持ち越したため，アクチュエータユニットの改良と実験系構築に関わる部品購入が必要となる．

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度の主な実施事項はロボットスーツの改良とその評価であり，改良のための要素部品費，加工費，評価実験系構築費等に使用する予定である．
また，学会発表の旅費にも費用を充てる．