2022 Fiscal Year Annual Research Report
四脚動物の肩部ハンモック構造から切り拓く即時適応的な柔剛調節メカニズム
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 |
21H00318
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
福原 洸 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (10827611)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | soft robot / quadruped robot / flexible shoulder / anatomy |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である当該年度では，主に以下の３つの研究項目に取り組んだ．
研究項目１）動物の解剖学的特徴を緻密の模倣したロボットの開発：動物の柔軟な接続構造を持つ肩部を模倣した四脚ロボットを開発した．イエネコの肩周りの筋配置を大まかに模倣し，体幹部と前肢を弾性体で結合することで肩まわりの柔軟性を再現した．実際の動物の肩周りの筋肉は能動的に活動することで前肢基部である肩甲骨の動きを実現しているが，研究期間初年度より実施している一連のロボット開発と検証から，歩行・走行中の肩甲骨の背中からせり出す運動は受動的な柔軟性だけでも実装可能であることが明らかになりつつある．
研究項目２）自律分散的な柔剛調節制御の構築とロボット実機検証：いくつか試作的な試みは成されたものの，研究期間中での歩容に応じて肩周りの剛性を適応的に調整可能な制御則の構築には至らなかった．制御則試作の結果，従来の脚の瞬時的な負荷情報を直接フィードバックするのでは，脚負荷の周期的な変化に応じて制御対象である剛性値が収束しないという知見を得た．慣性運動である哺乳類の歩行・走行運動においては，瞬時値だけでなく１完歩単位などの時間スケールを大きくした運動調整へと拡張する必要があるように思われる．
研究項目３）物理リザバー計算の導入による提案制御モデルの多自由度化：剛性を調整する制御則の実装には至らなかったものの，肩の柔軟性を含めた身体ダイナミクスを計算資源として活用する取り組みは実施した．具体的には，運動中の前肢基部の変位と脚部アクチュエータの変位の情報をもとに，前肢基部の脚の柔軟性を推定することに成功した．歩行中の肩柔軟性の推定手法を発展することで，肩の柔軟性を制御するための制御指令の生成が期待できる．そのため，今後は自律分散制御の構築と合わせて，身体ダイナミクスそのものを活用した運動調整則についても検討する予定である．
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
科研費新学術領域研究2018-2022年 ソフトロボット学の創成：機電・物質・生命情報の有機的融合．公募班紹介ページ
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