2020 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanics and Synthesis of Soft Contact
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of Soft Robot: interdisciplinary integration of mechatronics, material science, and bio-computing |
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| Project/Area Number |
19H05337
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
平井 慎一 立命館大学, 理工学部, 教授 (90212167)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ソフトコンタクト / ソフトロボティクス / 跳躍 / 形態 / モデリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ソフトロボットの身体と環境との接触を，ソフトコンタクトと称し，ソフトコンタクトの力学を解明するとともに，望ましいソフトコンタクトを生み出すための形態や構造，材料を明らかにする．2020年度は，球形ソフト跳躍ロボットと拮抗駆動式２リンク跳躍ロボットを対象として，ソフトコンタクトの定式化と解析，ならびに実験的な検証を行った．
まず，球形ソフト跳躍ロボットの力学モデルを構築し，ロボットの形態が跳躍に与える影響を明らかにした．球形ソフト跳躍ロボットのシミュレーションモデルを構築し，跳躍のシミュレーションを実行する．跳躍のシミュレーションと大域的最適化手法を組み合わせて，跳躍に適した変形形状を計算した．その結果，最も高く跳躍するCrown shapeと，二番目に高く跳躍するX shapeを見出した．ここで，パラメータの変動に伴う跳躍高さの変化を調べたところ，Crown shapeは変動に弱いこと，X shapeは変動に対して変動が少ないことがわかった．すなわち，X shapeの方がロバストであり，実装に適していることがわかった．さらに，自然状態から跳躍に適した変形形状に遷移することを可能にする機構を考案し，球形ソフト跳躍ロボットに実装した．
拮抗駆動式２リンク跳躍ロボットに関しては，ロボットの幾何パラメータや地面の粘弾性パラメータが跳躍高さに与える影響をシミュレーションを通して調べた．アクチュエータの特性を考量して，拮抗駆動式２リンク跳躍ロボットの力学モデルを構築し，シミュレーションを実行する．その結果，跳躍ロボットの左右のリンク長が等しいとき跳躍高さが最も高くなること，左右のリンク長が異なる場合，長いリンクの方向へ跳躍し，水平方向の移動距離が最大となるリンク長比率が存在することがわかった．また，地面の粘性が小さいとき，跳躍高さは地面の弾性に影響されることがわかった．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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