ゲルとワイヤ駆動機構により超多関節構造を実現する軽量柔軟ロボットハンドの開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04297
• Research Institution: The University of Shiga Prefecture
• Principal Investigator: 山野 光裕 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (70323178)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ロボットハンド / ソフトロボティクス / 形状記憶ゲル / ワイヤ駆動 / 多指ハンド

Outline of Annual Research Achievements

本研究全体の計画は，形状記憶ゲルという素材とワイヤ駆動機構を組み合わせ，軽量・柔軟で器用な動きが可能なロボットハンドとその制御方法を開発するものである．
形状記憶ゲルは温度により特性の変わるゲルであり，室温では硬く，変形しにくいが，50℃程度以上になるまで加熱すると軟化し，外力により，容易に変形する．変形させたまま室温まで冷却するとその形状を維持したまま硬化するが，再加熱すると初期形状に戻る性質を持つ．
ロボットハンドは，可動関節を多く持つほど，より多様な指の曲がり方を実現でき，多様な把持を実現しやすくなるが，一方で，関節を駆動するモータの数が増えるほど，重量やコストも増大する．そのため，なるべく少ない関節で器用な把持を実現する方法や，少数のモータで多数の関節を駆動する方法が研究されている．本研究も後者の方法のうちの一つであるが，形状記憶ゲルの硬軟切り替えにより，駆動する関節を様々に切り替え可能であることが特徴である．
この方式のロボットハンドについて，当該年度は，形状記憶ゲルとワイヤ駆動機構を用いたロボットハンドの設計および製作に取り組んだ．科研費期間開始前に開発を進めていたロボットハンドをベースとして改良した4本指ハンドの開発を進めた．各指は，棒状の形状記憶ゲルの周囲に糸製のワイヤを配置した構造となっている．また，形状記憶ゲルの加熱箇所を細かく選択できるように，多数の電熱線を配置して，ON/OFFを切替える必要があるため，その効率的な方法も検討した．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当該年度において，ロボットハンドの設計および製作を進めた．その際，設計上や製作上，大きな問題は生じていないが，ロボットハンド各部の製作に想定以上の時間を要したため，進行がやや遅れている．

Strategy for Future Research Activity

製作中のロボットハンド試作機の製作を進め，基本動作を評価する実験ができる段階まで到達させる．その後，実験結果の設計へのフィードバックや，物体把持動作のための制御法開発等に取り組む．

Causes of Carryover

ロボットハンドの製作がやや遅れたことに伴い，物品購入がやや少なくなった．学会発表まで到達しなかったこととから成果発表の学会発表がなく，情報収集の学会参加も，他の用務との兼ね合いで他の予算から支出したこと等により，旅費および学会参加費の支出が無かった．
次年度は，実験装置に多くの費用を要する見込みのため，そこに予算を使用する予定である．