A multiple DOF manipulator with rolling contact joint mechanism driven by super-coiled polymer actuators

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K06259
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems
• Research Institution: Osaka University (2019); Shinshu University (2017-2018)
• Principal Investigator: Nishikawa Atsushi 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20283731)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩本 憲泰 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (30778816) ; 小関 道彦 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (50334503)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: アクチュエータ / ナイロン繊維 / 転動関節機構 / 遊星関節機構 / 拮抗駆動系 / 撚糸機 / 繊維機械 / 多自由度マニピュレータ

Outline of Final Research Achievements

The nylon fiber actuator (named "super-coiled polymer (SCP) actuator") developed by Haines et al. in 2014 is expected as an actuator for next-generation robots.
We conducted the following studies: (1) design and control of the robotic joint mechanism increasing the rotation angle driven by agonist-antagonist SCP actuators, (2) development and evaluation of a novel twisting machine for automatic production of long SCP actuators with uniform contraction characteristics, and, (3) embodying of low-cost and compact multi-DoF robot manipulators using SCP actuators.

Free Research Field

ロボティクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果（ナイロン繊維で動く、柔らかくしなやかで軽く安価なロボットユニット）は、現在の駆動源のスタンダードである電磁モータが利用できない状況で威力を発揮する。とりわけ、小型軽量のヒト型ロボットハンド（ナイロン繊維であれば多数集積させて埋め込める）、原発廃炉などの不整地極限環境下で動作する歩行ロボット（放射線環境下での動作可能）、医療現場で動作する内視鏡ロボット（滅菌可能、低コストで使い捨て）などが応用として有望・好適であり、社会的インパクトも人工筋肉の研究分野に与える影響も絶大である。