Fundamental embodiment of woven fabric mechanisms that can realize a hyper variable stiffness by a beaded one-dimensional jamming transition structure

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K21939
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 20:Mechanical dynamics, robotics, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Tadakuma Kenjiro 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: 敷布構造 / ロボット機構 / 機構設計

Outline of Final Research Achievements

The aim is to create a "woven mechanism" that can switch between softness and stiffness in a free-form curved surface. The above woven structure was realized by "weaving" it into a cloth form. We realized an actual device based on the original principle and confirmed the usefulness of this structure through prototype experiments. The woven structure has the basic property that it does not lose its function of switching between flexible and rigid even if a part of it is damaged.

Free Research Field

ロボット機構学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的な意義として，線状構造および布状構造という，１次元・２次元の基本構造自体の創案と，実機具現化の手法を明確にすることで，三次元構造を含めた複雑な構造を形作る際の基礎となる機構学的知見を体系化することに寄与したことが大きい．また，本機構は人や環境などの軟弱・脆弱な接触対象であっても柔剛切替え機能により，接触対象に力学的ダメージを与えにくいという特徴を有する．したがって，社会的な意義として，本構造を応用させたロボットハンドや移動体の足回りは，従来にない柔らかい接触性を有するものであり，人間やその住環境を含めた環境はもちろん，極限環境でのサンプル回収作業にも寄与できる重要なものである．