| Project/Area Number |
19K21939
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 20:Mechanical dynamics, robotics, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
多田隈 建二郎 東北大学, タフ・サイバーフィジカルAI研究センター, 准教授 (30508833)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 織布構造 / ロボット機構 / 機構設計 / 機構 / 柔剛切替 / 位相機構 / 位相設計 |
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| Outline of Research at the Start |
自由曲面状で柔らかさと硬さを切り替えることの可能な「織布メカニズム」を創出することを目的とし，従来当研究チームが取り組んできた柔剛切替機構の１つである１次元ジャミング転移機構を「線」の構造だとみなし，それを布状に「編む」ことによって，上記の織布構造を実現するという手法をとる．実機を具現化し，試作実験を通じて当構造の有用性を確認する．従来の袋状構造方式は，袋部が破けると剛性切替が不可能になるという問題があった．本織布構造は，一部が破損しても柔剛切替の機能を失わないという基本性質を有するものであり，従来，極めて困難であった脆弱・軟弱対象物への受動的な包み込み把持と保持とを実現可能な構造となりうる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の袋状構造方式は，袋部の表面が破けると剛性切替が不可能になるという根本的な問題があった．本研究で提案する「織布メカニズム」は，自由曲面状で柔らかさと硬さを切り替えることの可能なシート状の構造を創出することを目的とするものである．
令和２年度においては，縦糸のみならず，横糸においても柔剛切り替え構造を適用させるにはどうするか，また適用が成功した後の全体の織布構造にはどのような特性があるのかを実機具現化および実機実験を通して明らかにした．具体的には，柔剛切り替えにおいて，柔と剛の２極状態を取りうるのみでは，編み物の伸縮特性を出すのは難しく，柔剛の中間状態をとること，もしくは縦糸と横糸の両方を柔剛切り替えにするのではなく，どちらかは単純な繊維やシートとすることが実際には有用であることが分かった．また，実機実験においては，縦糸と横糸の接触部の摩擦が最も重要で，この接触部においては滑りやすく，外環境との接触においては，摩擦が高いという構成にすることが重要であるという知見を得た．さらに，これらの裁縫技術からの切り口も導入することで，縦糸・横糸のみならず，線状の構造で織布メカニズムを全体として構成可能な編み方についても検討・具現化を試みた．その結果，内部構造における接触位置をむしろ固定してそこで流体供給を行い，接触位置以外のところでは柔剛の中間状態を取るという，カプラ内蔵型・１軸上柔剛分布配置型の要素のアイディアを生むに至った．
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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
アイディアを基にした実機具現化，および，実機実験を実施しての新しい知見を得るという成果を出しており，その研究内容の発展度合いも高い．さらに，内部構造における接触位置をむしろ固定してそこで流体供給を行い，接触位置以外のところでは柔剛の中間状態を取るという，カプラ内蔵型・１軸上柔剛分布配置型の要素のアイディアは，織布機構に限らずロボットアームの構成やハンド機構にも有用な概念・基本構造であり，これからさらに発展させることが見込まれる重要なアイディアを創出していることからも，概ね順調に進行しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
内部構造における接触位置をむしろ固定してそこで流体供給を行い，接触位置以外のところでは柔剛の中間状態を取るという，カプラ内蔵型・１軸上柔剛分布配置型の要素のアイディアを実機具現化していく予定である．織布機構に限らずロボットアームの構成やハンド機構にも有用な概念・基本構造であることからも，応用構造の例もその際には具体的なアイディアとして示していけるように，進めていく．その際に，特許出願や論文化などの外部発信に関しても意識しながら研究活動に取り組むことを考えている．
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