数珠状の１次元ジャミング転移構造により超柔剛切替可能な織布メカニズムの創出

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K21939
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 多田隈 建二郎 東北大学, タフ・サイバーフィジカルAI研究センター, 准教授 (30508833)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 織布構造 / ロボット機構 / 機構設計

Outline of Annual Research Achievements

従来の袋状構造方式は，袋部の表面が破けると剛性切替が不可能になるという根本的な問題があった．本研究で提案する「織布メカニズム」は，自由曲面状で柔らかさと硬さを切り替えることの可能なシート状の構造を創出することを目的とするものである．
令和２年度においては，縦糸のみならず，横糸においても柔剛切り替え構造を適用させるにはどうするか，また適用が成功した後の全体の織布構造にはどのような特性があるのかを実機具現化および実機実験を通して明らかにした．具体的には，柔剛切り替えにおいて，柔と剛の２極状態を取りうるのみでは，編み物の伸縮特性を出すのは難しく，柔剛の中間状態をとること，もしくは縦糸と横糸の両方を柔剛切り替えにするのではなく，どちらかは単純な繊維やシートとすることが実際には有用であることが分かった．また，実機実験においては，縦糸と横糸の接触部の摩擦が最も重要で，この接触部においては滑りやすく，外環境との接触においては，摩擦が高いという構成にすることが重要であるという知見を得た．さらに，これらの裁縫技術からの切り口も導入することで，縦糸・横糸のみならず，線状の構造で織布メカニズムを全体として構成可能な編み方についても検討・具現化を試みた．その結果，内部構造における接触位置をむしろ固定してそこで流体供給を行い，接触位置以外のところでは柔剛の中間状態を取るという，カプラ内蔵型・１軸上柔剛分布配置型の要素のアイディアを生むに至った．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

アイディアを基にした実機具現化，および，実機実験を実施しての新しい知見を得るという成果を出しており，その研究内容の発展度合いも高い．さらに，内部構造における接触位置をむしろ固定してそこで流体供給を行い，接触位置以外のところでは柔剛の中間状態を取るという，カプラ内蔵型・１軸上柔剛分布配置型の要素のアイディアは，織布機構に限らずロボットアームの構成やハンド機構にも有用な概念・基本構造であり，これからさらに発展させることが見込まれる重要なアイディアを創出していることからも，概ね順調に進行しているといえる．

Strategy for Future Research Activity

内部構造における接触位置をむしろ固定してそこで流体供給を行い，接触位置以外のところでは柔剛の中間状態を取るという，カプラ内蔵型・１軸上柔剛分布配置型の要素のアイディアを実機具現化していく予定である．織布機構に限らずロボットアームの構成やハンド機構にも有用な概念・基本構造であることからも，応用構造の例もその際には具体的なアイディアとして示していけるように，進めていく．その際に，特許出願や論文化などの外部発信に関しても意識しながら研究活動に取り組むことを考えている．

Causes of Carryover

当年に置いては，コロナの影響で研究室内での活動が時間的にも最小限に制限されていたこともあり，織布メカニズムの縦糸横糸のそれぞれの影響の効果において，集中的に取り組んだ．具体的には構成した実機観察からアイディアを煮詰めることを最も重要視し，最小限の構成要素で実機を組んだ，額を極力おさえこんだ．一方，次年度以降においては，最終年度でもあり，カプラ内蔵型・１軸上柔剛分布配置型の要素などの応用例についても試行錯誤というスタイルが多大に入ることを予め見積もって，数多くの方式の織布メカニズムおよびその応用構造の実機構成と実験に取り組むことからも，本次年度使用額を使用して取り組んでいく予定である．