Development of soft robot for the deep sea - using non-linear control for the artificial muscles -

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04577
• Research Institution: Tokyo University of Marine Science and Technology
• Principal Investigator: 田原 淳一郎 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (30280366)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小池 雅和 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (70756337)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 非線形同期制御 / ソフトロボティクス / 人工筋肉

Outline of Annual Research Achievements

人工筋肉を作成するために3Dプリンターを導入し，柔軟な素材を用いて「柔軟関節」を作成したが，素材がもろく，複数回の振動を与えた所，微細な穴が生じ振動を継続させる事が出来なかった．そこで，材質をシリコン樹脂に変更した．また直接3Dプリンターで作成するのではなく，3Dプリンターで型を作り作成する手法を検討した．本手法で人工筋肉を作成する事が可能になったが，大量に作成しまとめると言ったアイデアは困難であると考えられる．そのため，小型のシリンダーを束ねる考え方に変更し，人工筋肉を多面体に配置する手法を採用することとした．そして，アクチュエータとして超音波振動子を使ったマイクロブロアの利用を検討して試験を行った．これをLIFの非線形同期を用いて同期させようとした．しかし，持続した振動を継続する事が出来なかったため現在調査中である．
また，PCによる非線形同期のシミュレーションについてはLIFを用いた同期が確認出来た．位置制御を行う為にはVDP型の同期を用いる必要があるため研究を行ったが同様に同期する事が可能であった．一方で，人工筋肉モデルのシミュレーションはROSが閉リンク系のシミュレーションが出来ないため，Pythonを使って閉リンク系のシミュレーターを作成したが期待した結果を得られていない．そのため，Maple Sim等の導入が必要と判断した．また，上述の人工筋肉を多面体に配置する手法においても閉リンク系が生じるため本シミュレーション技法は重要である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

人工筋肉を形成するのに手間取った点とシミュレーションにおいて閉リンクシステムのモデル化がROSで困難であった点が上げられる．
特に，筋肉の材質の選定と加工方は調査が必要であったためである．またシミュレーションにおいては閉リンク系の構造を計算出来るソフトウエアがなく自作したため，時間がかかった点が上げられる．

Strategy for Future Research Activity

人工筋肉には，シリコン系の材料を用いて，３Dプリンターは型をつく形で作成する．一方で人工筋肉を多面体に配置するアイデアが生じた．このアイデアを元にして再度シミュレーションを行う．特にM閉リンク系のシミュレーションが可能なシミュレーションソフトウエアを導入する予定である．
また，アクチュエータについては超音波振動子を使ったマイクロブロアの制御は上手くいっているためこれを進める．

Causes of Carryover

実験部材の購入が順調に進み，十分な消耗品が確保出来たため来年度に繰越とした．
本年度は振動子をシリコンで構成する為にシリコン樹脂を多く購入する予定であるため，消耗品の購入費用として利用する．