• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

弾性連続体の動的ふるまいの解明とバイオメカニクス融合

Planned

Project AreaScience of Soft Robot: interdisciplinary integration of mechatronics, material science, and bio-computing
Project/Area Number 18H05466
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionMeiji University (2022)
The University of Tokyo (2018-2021)

Principal Investigator

新山 龍馬  明治大学, 理工学部, 専任講師 (00734592)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 望山 洋  筑波大学, システム情報系, 教授 (40303333)
郡司 芽久  東洋大学, 生命科学部, 助教 (80833839)
安藤 潤人  立命館大学, 情報理工学部, 助教 (50899797)
國吉 康夫  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (10333444)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥172,640,000 (Direct Cost: ¥132,800,000、Indirect Cost: ¥39,840,000)
Fiscal Year 2022: ¥37,440,000 (Direct Cost: ¥28,800,000、Indirect Cost: ¥8,640,000)
Fiscal Year 2021: ¥38,350,000 (Direct Cost: ¥29,500,000、Indirect Cost: ¥8,850,000)
Fiscal Year 2020: ¥38,090,000 (Direct Cost: ¥29,300,000、Indirect Cost: ¥8,790,000)
Fiscal Year 2019: ¥35,620,000 (Direct Cost: ¥27,400,000、Indirect Cost: ¥8,220,000)
Fiscal Year 2018: ¥23,140,000 (Direct Cost: ¥17,800,000、Indirect Cost: ¥5,340,000)
Keywordsロボティクス / バイオメカニクス / ソフトロボティクス / 生物規範型ロボット / 動物解剖学 / 筋骨格系 / 知能ロボット
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、動物の脊柱に見られるしなやかな弾性連続体の役割に注目し、ロボティクスの観点から人工的な脊柱の設計と制御の枠組みを構築することを目指す。生物の身体とその運動原理に迫る学際的なアプローチをとる。ロボットの身体に超多自由度の構造を新たに導入することは、俊敏さと巧みさを備えたしなやかなロボットの実現につながる。

2020年度は、ダチョウの首の解剖学的構造に基づいた冗長多関節ロボットマニピュレータを用いた実験を行った。関節数に比較してごく少数のワイヤによって先端を持ち上げるなどの動作が行えることを示した。また、様々な動作を行っている時のワイヤ張力を計測した。ワイヤの駆動方法は、人間が操作するレバーによる探索的な駆動と、モータとリール装置による制御のそれぞれを行った。また、ダチョウ首の構造についても、追加で解剖を行い、より詳細な筋肉の付着位置等を記述した。背側・腹側の主要な筋肉に注目し、腹側の筋肉については、背側に比べて筋繊維の走行が複雑であるため、これを重点的に観察した。制御の観点からは、発見的に得たワイヤ張力の時系列をモータ駆動によって再現することのほか、強化学習を用いた運動学習を行った。一般に強化学習では多数の試行回数が求められるが、シミュレーションで手法の検討を行い、サンプリング効率を改善する工夫を行うことで、実物の連続ロボットアームにおいてもゼロからリーチング動作の学習が可能であることを示した。この他、キリンの首の解剖学的構造に基づいたより大型の機構の改良も行い、報告した。また、筋肉の拮抗駆動による素早い動作の実現に関する基礎実験を行い、報告した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の目標に含まれるバイオメカニクス融合が、解剖学的観察とそのロボット機構への実装の相互の取り組みによって進展した。ロボットによる実験から、解剖で重点的に調べたい部位を絞ることができた。また、生体の観察や、ロボットの試作では困難または時間がかかる仮説検証について、3Dモデルを取り込んだロボットシミュレータを利用できる基盤を整えた。連続弾性体のロボットへの実装が実現しつつある。

Strategy for Future Research Activity

連続弾性体を組み込んだロボットマニピュレータによる様々な動作の実現に向けて、シミュレーションでの仮説検証の後、駆動系の改善を行う。大学の入構制限等によって実験が困難な時期においては、シミュレーション実験やデータ解析等を進める。冗長多関節マニピュレータの実証実験にあたっては、車輪型や脚型のプラットフォームを土台として、移動を伴うタスクの実現を目指す。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(27 results)

All 2020 2019

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results)

  • [Journal Article] Soft Inductive Tactile Sensor Using Flow-Channel Enclosing Liquid Metal2020

    • Author(s)
      Shota Hamaguchi, Takumi Kawasetsu, Takato Horii, Hisashi Ishihara, Ryuma Niiyama, Koh Hosoda, and Minoru Asada
    • Journal Title

      IEEE Robotics and Automation Letters

      Volume: 5(3) Pages: 4028-4034

    • DOI

      10.1109/lra.2020.2985573

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] High-Speed Humanoid Robot Arm for Badminton Using Pneumatic-Electric Hybrid Actuators2019

    • Author(s)
      Shotaro Mori, Kazutoshi Tanaka, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama, Yasuo Kuniyoshi
    • Journal Title

      IEEE Robotics and Automation Letters

      Volume: 4(4) Pages: 3601-3608

    • DOI

      10.1109/lra.2019.2931273

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Closed Elastica: Impulse Force Generator Based on Snap-Through Buckling2019

    • Author(s)
      望山 洋
    • Journal Title

      J. of SICE

      Volume: 58 (10) Issue: 10 Pages: 781-785

    • DOI

      10.11499/sicejl.58.781

    • NAID

      130007732474

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] 体幹の“ しなやかさ”をつくる2019

    • Author(s)
      望山洋, 郡司芽久, 新山龍馬
    • Journal Title

      日本機械学会誌

      Volume: 122(1205) Pages: 12-14

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Soft Robotics: Past and Future2019

    • Author(s)
      新山龍馬
    • Journal Title

      JRSJ

      Volume: 37(1) Issue: 1 Pages: 16-21

    • DOI

      10.7210/jrsj.37.16

    • NAID

      130007579774

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] An Untethered 216-mg Insect-Sized Jumping Robot with Wireless Power Transmission2020

    • Author(s)
      Riccy Kurniawan, Tamaki Fukudome, Hao Qiu, Makoto Takamiya, Yoshihiro Kawahara, Jinkyu Yang, Ryuma Niiyama
    • Organizer
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] キリンの首の解剖学知見に基づく筋骨格ロボットの試作と頸長筋の静力学解析2020

    • Author(s)
      新倉敦彦, 難波江裕之, 遠藤玄, 郡司芽久, 森健人, 新山 龍馬, 鈴森 康一
    • Organizer
      第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 拮抗駆動式2リンク跳躍ロボットの跳躍シミュレーション2020

    • Author(s)
      松野孝博, 新山龍馬, 平井慎一
    • Organizer
      第38回日本ロボット学会学術講演会(RSJ)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ダチョウ首のしなやかさを解明するプラットフォームの開発2020

    • Author(s)
      翠健仁, 遠藤勇輔, 安藤潤人, 郡司芽久, 池田昌弘, 柯強, 新山龍馬, 望山洋
    • Organizer
      第38回日本ロボット学会学術講演会(RSJ)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 運動プリミティブを用いた強化学習による空気圧連続アームの投擲運動2020

    • Author(s)
      森本亮太, 西川鋭, 新山龍馬, 國吉康夫
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] キリンの首の解剖学知見に基づく筋骨格ロボットの試作と動作試験2020

    • Author(s)
      新倉敦彦, 難波江裕之, 遠藤玄, 郡司芽久, 森健人, 新山龍馬, 鈴森康一
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] High-speed flexible arm to reduce the effect of spinning ball in table tennis2019

    • Author(s)
      Mitsuru Takeda, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama, Yasuo Kuniyoshi
    • Organizer
      30th International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Basic Idea of Identifying the Stiffness of an Elastic Rod along Its Backbone2019

    • Author(s)
      Hiromi Mochiyama
    • Organizer
      30th International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Study of Potential Social Impacts of Soft Robots with Organic and Edible Bodies by Observation of an Artwork2019

    • Author(s)
      Hiromi Mochiyama, Mitsuhito Ando, Kenji Misu and Teppei Kuroyanagi
    • Organizer
      2019 IEEE International Conference on Advanced Robotics and its Social Impacts (ARSO)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Flexible and Soft Inductive Tri-axis Tactile Sensor Using Liquid Metal as Sensing Target2019

    • Author(s)
      Takumi Kawasetsu, Ryuma Niiyama, and Yasuo Kuniyoshi
    • Organizer
      IEEE Sensors
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Control of Pneumatic Cylinders Using Iterative Linear Quadratic Regulator with Deep Local Linear Dynamics for Explosive Motions2019

    • Author(s)
      Yuki Nakamura, Izumi Karino, Shotaro Mori, Kazutoshi Tanaka, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama, and Yasuo Kuniyoshi
    • Organizer
      International Conference on Climbing and Walking Robots (CLAWAR)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamic Locomotion of Quadruped with Laterally Parallel Leaf Spring Spine2019

    • Author(s)
      Haruki Cho, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama, and Yasuo Kuniyoshi
    • Organizer
      International Conference on Climbing and Walking Robots (CLAWAR)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Perspective of System Theory for Soft Robotics2019

    • Author(s)
      Hiromi Mochiyama
    • Organizer
      IFAC World Congress 2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ANATOMY shows ANIMAL MECHANISM: How giraffe support and move their big body?2019

    • Author(s)
      Megu Gunji
    • Organizer
      Living Machine 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 弾性ロッドモデルを利用したダチョウの首のしなやかさの推定2019

    • Author(s)
      郡司芽久,望山洋,安藤潤人,翠健仁,中川尚大,遠藤勇輔,新山龍馬.
    • Organizer
      日本鳥学会2019年度大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 弾性ロッドの丸ごと弾性同定2019

    • Author(s)
      遠藤勇輔, 中川尚大, 郡司芽久, 望山洋
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] しなりを活用した高速な卓球スイングアームによるボールの回転の影響の低減2019

    • Author(s)
      竹田恭, 西川鋭, 新山龍馬, 國吉康夫
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] LSTMによる物体操作時の柔軟物変形予測2019

    • Author(s)
      伊藤龍一郎, 金井嵩幸, 大村吉幸, 新山龍馬, 國吉康夫
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] アート作品の観察を通した有機的身体をもつロボットに関する考察2019

    • Author(s)
      望山洋, 翠健仁, 安藤潤人, くろやなぎてっぺい
    • Organizer
      第37回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ソフトロボティクスのシステム理論への展望2019

    • Author(s)
      望山洋
    • Organizer
      第62回自動制御連合講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ソフトロボット学のための弾性ロッドの高速形状計算2019

    • Author(s)
      望山洋
    • Organizer
      第24 回ロボティクスシンポジア
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 肉眼解剖学的手法を用いたキリンの首の運動メカニズムの解明2019

    • Author(s)
      郡司芽久,遠藤秀紀
    • Organizer
      第31回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-07-20   Modified: 2022-07-01  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi