2021 Fiscal Year Annual Research Report
腸管神経機能を規範とした蠕動運動型柔軟機構の食品/化学系製造プロセスへの社会展開
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 |
21H00329
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
中村 太郎 中央大学, 理工学部, 教授 (50315644)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 蠕動運動 / ミキシングポンプ / ソフトアクチュエータ / 機械学習 / 社会実装 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
食品・化学系の製造分野や建築分野を中心としたアフターコロナの世界では，労働集約型の環境は回避され，人と機械が混在して働くような自動化環境の構築が加速していく．また，最近，我が国の製造業における工場の国内回帰への傾向は一層強まり，無人化における人件費の削減は今後重要な課題となる．
そこで本申請では，化学薬品・食品系の製品化工程におけるプロセス等に代表される高粘度流体や粉体が混入したスラリーの混合搬送に着目し、開発されたソフトロボットのひとつである蠕動運動型ポンプにを用いて、被搬送物のより精密な状態推定と汎用性の高い制御系の構築し、その有用性を検証する。
現在までの研究実績を以下に示す。
・化学系製造分野における社会実装のひとつとして固体ロケット燃料の生成を取り上げた。まず、実装にあたり製造過程における清掃やメンテナンスの観点から、混合搬送物のパッケージング化を確立した。このパッケージング化により蠕動ポンプによる混合効率がも向上した。
・実装に近い固体ロケット燃料の材料の混合に成功し、流体系センシング手法によりスラリーの混合状態の判定も可能となった。
・流体センシング機能を包括した自律分散制御による混合搬送手法を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までの進捗状況は以下の通りで、おおむね順調に進展していると判断している。
・社会実装を鑑みて、蠕動ポンプユニットの流体系センシングおよび制御機構を独立して設計した。
・自律分散による制御法を確立し、剛体の検知とその搬送に成功した。
・社会実装を鑑みて、清掃による負担や混合の効率化を図るため、固液混合体のパッケージング化をお試みて、そのミキシングに成功した。
・実際の固体ロケット燃料の模擬材を用いた物体検知と混合搬送におけるプロセスのセンシングに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の課題として、以下の3点を挙げる。
・蠕動ポンプの流体センシングのみによる、機械学習を用いた混合判定手法の確立。
・固液混合流体(搬送スラリ)のパッケージング化に伴う、流体系センシングの影響に関する検討。
・自律分散制御系による剛体以外の搬送手法の確立
・流体センシング以外のセンシング手法の確立とポンプユニットへの搭載法の検討
・マルチモーダルによる混合状態の汎化性と精度向上に向けた検討
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[Journal Article] , "Generalization Capability of Mixture Estimation Model for Peristaltic Continuous Mixing Conveyor,2021
Author(s)
S. Oshino, R. Nishihama, K. Wakamatsu, K. Inoue, D. Matsui, M. Okui, K. Nakajima, Y. Kuniyoshi, and T. Nakamura
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Journal Title
IEEE Access
Volume: 9
Pages: 138866-138875
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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