2016 Fiscal Year Annual Research Report
A soft robotic mechanism mimicking octopus arm structure with thin pneumatic artificial muscles
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26420199
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
脇元 修一 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40452560)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ソフトアクチュエータ / 人工筋肉 / ソフトメカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では空気圧駆動の細径人工筋を集積した柔軟なロボットマニピュレータの開発を実施した。本マニピュレータはタコの腕の筋肉構造を模倣して人工筋を集積・配置することで湾曲・ねじれ・収縮などの多自由度な動作を実現する。本年度の成果は以下である。
1. 幾何学モデルの導出 昨年度に引き続き本ロボットマニピュレータの理論モデルの構築を行った。人工筋の駆動量とマニピュレータの姿勢の関係を幾何学的に導出した。人工筋の軸方向への収縮量に加えて，その際に生じる径方向への膨張量を考慮することで，湾曲・収縮・ねじれの各動作に対して精度の高い理論モデルの構築を実現した。
2. マスタースレーブシステムの構築 本ロボットマニピュレータの制御方法としてマスタースレーブ方式の導入を行った。オペレータが操作するマスターは複数のワイヤーエンコーダを搭載した柔軟なラバー構造体で構成しており，マスターの動作に合わせてスレーブである柔軟ロボットマニピュレータが駆動できることを確認した。
3. ジャミング機能の付加 本ロボットマニピュレータは高い柔軟性を特徴とするため，その反面で外力に対しての姿勢保持が困難となり実タスクが難しくなる。これを解決するために，粒子を封入し，これに負圧を印加することで剛性を高めることが可能となるジャミング機能を付加した。ジャミングを行うことで必要に応じて機構の剛性を高めることが可能となった。また，昨年度製作した2段構造のロボットマニピュレータに対してもジャミング機構を導入し，その効果を実験的に確認した。
4. スマート人工筋の検討 当初研究計画に加えて，人工筋自体の研究を実施した。人工筋にセンサ材料を複合するものであり，製紐機を用いることで簡易な製造プロセスでセンサ機能が一体化されたスマート人工筋が実現可能であることを確認した。
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