2019 Fiscal Year Research-status Report
Deformation measurement of a thin flexible material using asymmetric conductive patterns
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18K13734
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
松野 孝博 立命館大学, 理工学部, 助教 (40815891)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ソフトロボティクス / 薄板状弾性体 / 板ばね / 座屈 / 導電パターン / ひずみゲージ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、薄板状弾性体の変形形状の新しい推定方法の確立と、導電体を用いた柔軟近接センサのアルゴリズムについて研究した。
薄板状弾性体の変形形状計測の研究について、導電パターンの抵抗モデルを用いない形状推定方法を導出した。従来の変形形状の推定方法では、変形形状と導電パターンの抵抗値の関係をモデル化し、薄板状弾性体の弾性エネルギ最小化で変形を推定していた。しかし、本研究で用いる大型の導電パターンを正確にモデル化することは難しく、近似的なモデル化が限界であった。また、抵抗値モデルには複数の未知なパラメータがあり、推定した値を用いる必要がある。そのため、従来手法では抵抗値モデルの誤差を要因とする推定誤差が大きかった。そこで、昨年度の研究において、抵抗値モデルを用いない方法での薄板の変形形状推定方法を確立した。提案した手法では、あらかじめ導電パターンの抵抗値と薄板に加わる拘束条件の関係をキャリブレーションする。実際の計測においては、抵抗値から拘束条件を推定し、その拘束条件から薄板の変形形状を計算することで変形形状を推定することができる。シミュレーションを用いた検証内容をまとめ、国際会議IEEE RCAR2020に投稿し採択された。
また、導電体を用いた柔軟近接センサについて、可変剛性リンクへの導入をした。近接センシングのためのアルゴリズムと、人間の近接によるロボットの柔軟化の制御について構築した。研究内容をまとめ、国際会議IEEE IROS2020に投稿した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
導電パターンの抵抗値モデルを避ける推定方法を確立したため、推定精度の向上に成功している。
一方で従来より問題であった、導電パターンの「シワ」や「破断」が発生する問題について、その発生条件や解決策を得られていない。今後引き続き、導電材料の選定や塗布方法の検証を行い、「シワ」や「破断」が発生しない導電パターンを作成する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、新しく提案した抵抗値モデルを用いない推定方法について実機検証する。計測精度と計測サンプリング速度についてまとめ、他の変形形状計測方法と比較し有利な点をまとめる。
また、この計測方法をソフトロボットへ応用する。具体的例として、柔軟円形跳躍ロボットへの導入を想定している。柔軟円形跳躍ロボットは、その外郭が円筒の薄板状弾性体で構成され、外郭を適切に変形させることで、跳躍・転がり移動が可能である。本計測方法で円形ロボットの外郭の変形形状計測と制御を行う。
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