2019 Fiscal Year Annual Research Report
テンセグリティロボットを用いた生物の射出運動生成機構の理解
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19H02118
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
池本 有助 名城大学, 理工学部, 准教授 (10377822)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新竹 純 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (10821746)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ロボティクス / テンセグリティ / ソフトロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，硬い部材を柔らかい部材の張力によって形態を維持するテンセグリティの設計原理を活用したロボットを開発し，ダンゴムシなどの蛇腹状の多関節を有する生物の逃避行動にみられる瞬間的屈曲運動を実現する．そして，数値シミュレーションおよび実ロボットの具現化や実験を通じて，テンセグリティ構造を活用した分散知覚，エネルギの貯蔵および解放メカニズムを力学的観点から解明し，生物の瞬発的運動の生成機構を探求する．
本年度では，射影幾何に基づくテンセグリティロボットシミュレータの開発，ならびに，テンセグリティ構造体の製作基盤の構築を遂行した．
シミュレータ構築では，ロボット設計のために事前の計算機による数値シミュレーションが必須であると考え，テンセグリティ構造物は多数のソフト・リジッド部材の組み合わせからなるため，ソフト材料はバネおよびダンパの部材で力学モデルを構築した．リジッド材料はソフト材料の代数的制約条件とみなし，射影法を導入することで安定して動作可能な数値シミュレータを構築した．
さらに，テンセグリティ構造体の制作基盤をソフト材料およびアルミ材等をもちいて実現した．ソフト材料とリジッド材料の成型を自由自在かつ短時間で行うことが，本研究の進捗度合いを左右すると考えた．研究代表者は，３Dプリンティングおよび切削のためのCAD設計を容易に行える環境を構築し，テンセグリティ構造体に特化した３DCAD製作工程を実現した．加えて研究分担者は，ソフト材料によるデバイスの研究開発を推進し，高い収縮率を有するソフト材料の混合により，多様な剛性を示す弾性体の製作工程を確立した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度では主に，テンスグリティ構造体の作成工程を確立することであった．特に，数値シミュレーションやソフト材料の統合が当初より早く実現できたため，2020年度の研究項目に着手することとなった．研究代表者はテンスグリティ構造体の実機制作に取りかかるとともに，研究分担者はソフト材料を基盤とするアクチュエータのテンスグリティ構造体への実装に着手している．そのため，当初の計画以上に進展しているという判断に至った．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究のゴールは，ダンゴムシの瞬間的な屈曲運動，射出運動を実現するテンセグリティロボットを開発し，生物の俊敏な運動生成機構を力学的観点から解明することである．本年度の研究項目は次年度より着手しているため，新型インフルエンザウィルスによる各種制限による研究遅延の影響はないと考える．
そのため，当初の予定通り，アンチ・フラジャイル特性に基づく構造最適化アルゴリズムの開発，および弾性体であるセンサ，アクチュエータ，およびバッテリをすべて搭載した，電気的に動作する完全実装のロボットを開発する．このために，伸縮を計測するセンサ，並びに伸縮を実現するアクチュエータを設計・製作する．研究分担者は，超伸縮性センサや電気式の人工筋肉アクチュエータを用いたロボットを開発した実績があり，テンセグリティロボットの弾性体部材に実装するセンサ・アクチュエータを開発・実装する．
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Research Products
(4 results)
