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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

計画研究

研究領域ソフトロボット学の創成:機電・物質・生体情報の有機的融合
研究課題/領域番号 18H05466
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関明治大学 (2022)
東京大学 (2018-2021)

研究代表者

新山 龍馬  明治大学, 理工学部, 専任講師 (00734592)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
172,640千円 (直接経費: 132,800千円、間接経費: 39,840千円)
2022年度: 37,440千円 (直接経費: 28,800千円、間接経費: 8,640千円)
2021年度: 38,350千円 (直接経費: 29,500千円、間接経費: 8,850千円)
2020年度: 38,090千円 (直接経費: 29,300千円、間接経費: 8,790千円)
2019年度: 35,620千円 (直接経費: 27,400千円、間接経費: 8,220千円)
2018年度: 23,140千円 (直接経費: 17,800千円、間接経費: 5,340千円)
キーワードソフトロボティクス / 連続アーム / 超冗長マニピュレータ / 生物規範型ロボット / バイオメカニクス / 生物規範ロボット / 連続ロボットアーム / ロボティクス / 動物解剖学 / 筋骨格系 / 知能ロボット
研究成果の概要

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した。脊柱の上部にあたる首のバイオメカニクスに着目し、とくにダチョウの首を規範としたマニピュレータであるRobOstrichアームを開発した。腱駆動によるロボットアームの頭部挙上運動パターンを明らかにし、また、強化学習によってリーチングや頭部安定化を実現する手法を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

哺乳類の腕や脚を規範とした動物型ロボットの研究は多いが、鳥類の首に関する工学的研究は未開拓の分野である。超冗長・多関節マニピュレータのメカニズムを検討するにあたって、鳥類の首が重要な学術研究の対象になり得ることを示した。しなやかなロボットアームは、人間と作業空間を共有しながら働く協働ロボットとしての応用が期待される。今回開発した車椅子搭載型のダチョウ首型アームはその検討になっている。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 14件)

  • [雑誌論文] “RobOstrich” Manipulator: A Novel Mechanical Design and Control Based on the Anatomy and Behavior of an Ostrich Neck2023

    • 著者名/発表者名
      Nakano Kazashi、Gunji Megu、Ikeda Masahiro、Or Keung、Ando Mitsuhito、Inoue Katsuma、Mochiyama Hiromi、Nakajima Kohei、Niiyama Ryuma、Kuniyoshi Yasuo
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 8 号: 5 ページ: 3062-3069

    • DOI

      10.1109/lra.2023.3265301

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ostrich-Inspired Soft Robotics: A Flexible Bipedal Manipulator for Aggressive Physical Interaction2022

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Mochiyama, Megu Gunji, and Ryuma Niiyama
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 34 号: 2 ページ: 212-218

    • DOI

      10.20965/jrm.2022.p0212

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2022-04-20
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Robostrich Arm: Wire-Driven High-DOF Underactuated Manipulator2022

    • 著者名/発表者名
      Misu Kenji、Ikeda Masahiro、Or Keung、Ando Mitsuhito、Gunji Megu、Mochiyama Hiromi、Niiyama Ryuma
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 34 号: 2 ページ: 328-338

    • DOI

      10.20965/jrm.2022.p0328

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2022-04-20
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Proposal of Manufacturing Method for New Passive Elastic Joint and Prototype of Human Phantom2022

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Ikeda, Ryuma Niiyama, and Yasuo Kuniyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 34 号: 2 ページ: 402-412

    • DOI

      10.20965/jrm.2022.p0402

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2022-04-20
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A 3D printed hydrostatic skeleton for an earthworm-inspired soft burrowing robot2022

    • 著者名/発表者名
      Niiyama Ryuma、Matsushita Kazuma、Ikeda Masahiro、Or Keung、Kuniyoshi Yasuo
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 18 号: 41 ページ: 7990-7997

    • DOI

      10.1039/d2sm00882c

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Soft Actuation and Compliant Mechanisms in Humanoid Robots2022

    • 著者名/発表者名
      Ryuma Niiyama
    • 雑誌名

      Current Robotics Reports

      巻: N/A 号: 3 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1007/s43154-022-00084-7

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 古典的比較解剖学の現在地 : 異種の身体構造を知るとは?2021

    • 著者名/発表者名
      郡司芽久
    • 雑誌名

      といとうとい

      巻: 0 ページ: 10-18

    • DOI

      10.14989/toitoutoi_00_1

    • NAID

      120007142012

    • 年月日
      2021-06-30
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Immediate Generation of Jump-and-Hit Motions by a Pneumatic Humanoid Robot Using a Lookup Table of Learned Dynamics2021

    • 著者名/発表者名
      Kazutoshi Tanaka, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama, and Yasuo Kuniyoshi
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 6 号: 3 ページ: 5557-5564

    • DOI

      10.1109/lra.2021.3076959

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Soft Inductive Tactile Sensor Using Flow-Channel Enclosing Liquid Metal2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Hamaguchi, Takumi Kawasetsu, Takato Horii, Hisashi Ishihara, Ryuma Niiyama, Koh Hosoda, and Minoru Asada
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 5(3) 号: 3 ページ: 4028-4034

    • DOI

      10.1109/lra.2020.2985573

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Closed Elastica:飛び移り座屈を利用した瞬発力発生機構2019

    • 著者名/発表者名
      望山 洋
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 58 号: 10 ページ: 781-785

    • DOI

      10.11499/sicejl.58.781

    • NAID

      130007732474

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • 年月日
      2019-10-10
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] High-Speed Humanoid Robot Arm for Badminton Using Pneumatic-Electric Hybrid Actuators2019

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Mori, Kazutoshi Tanaka, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama, Yasuo Kuniyoshi
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 4(4) 号: 4 ページ: 3601-3608

    • DOI

      10.1109/lra.2019.2931273

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 体幹の“ しなやかさ”をつくる2019

    • 著者名/発表者名
      望山洋, 郡司芽久, 新山龍馬
    • 雑誌名

      日本機械学会誌

      巻: 122(1205) ページ: 12-14

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] ソフトロボティクスはどこから来てどこへ行くのか2019

    • 著者名/発表者名
      新山龍馬
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 37 号: 1 ページ: 16-21

    • DOI

      10.7210/jrsj.37.16

    • NAID

      130007579774

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Autonomous Wheeled Locomotion on Irregular Terrain with Tactile Sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tomioka, Masahiro Ikeda, Keung Or, Ryuma Niiyama, Yasuo Kuniyoshi
    • 学会等名
      International Conference on Climbing and Walking Robots (CLAWAR)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 点群データを用いた索状柔軟物体の姿勢推定2022

    • 著者名/発表者名
      王 子瀛、郡司 芽久、 野間 春生、望山 洋、新山 龍馬、 安藤 潤人
    • 学会等名
      第23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
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 形状適応性を有するキリン首型筋骨格ロボットの開発2022

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第40回日本ロボット学会学術講演会講演予稿集
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ダチョウ首の解剖学に基づく柔軟マニピュレータによる矢状面上の運動の実現2022

    • 著者名/発表者名
      中野風志、池田昌弘、柯強、翠健仁、郡司芽久、望山洋、新山龍馬、國吉康夫
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コメツキムシを模した受動跳躍機構の提案2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤広基、松野孝博、新山龍馬、平井慎一
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Model-Free Reinforcement Learning with Ensemble for a Soft Continuum Robot Arm2021

    • 著者名/発表者名
      Ryota Morimoto, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama, Yasuo Kuniyoshi
    • 学会等名
      EEE International Conference on Soft Robotics (Robosoft)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical reservoir computing in a soft swimming robot2021

    • 著者名/発表者名
      Yuta Horii, Katsuma Inoue, Satoshi Nishikawa, Kohei Nakajima, Ryuma Niiyama, Yasuo Kuniyoshi
    • 学会等名
      International Conference on Artificial Life (ALIFE)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flexible Sliding-teeth-array Mechanism for Hollow Joint Module with Smooth Outline2021

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nakano, Yuma Niiyama, Shunji Yamanaka
    • 学会等名
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Actuation System Using a Hydrostatic Skeleton and a Shape Memory Alloy for Earthworm-like Soft Robots2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Matsushita, Masahiro Ikeda, Keung Or, Ryuma Niiyama, Yasuo Kuniyoshi
    • 学会等名
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical Reservoir Computing を用いたやわらかいシート状遊泳ロボットの動作生成2021

    • 著者名/発表者名
      堀井雄太, 井上克馬, 西川鋭, 中嶋浩平, 新山龍馬, 國吉康夫
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] キリン首型筋骨格ロボットの項靭帯と弾性関節の改良,2021

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] An Untethered 216-mg Insect-Sized Jumping Robot with Wireless Power Transmission2020

    • 著者名/発表者名
      Riccy Kurniawan, Tamaki Fukudome, Hao Qiu, Makoto Takamiya, Yoshihiro Kawahara, Jinkyu Yang, Ryuma Niiyama
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      松野孝博, 新山龍馬, 平井慎一
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会(RSJ)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会(RSJ)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      森本亮太, 西川鋭, 新山龍馬, 國吉康夫
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] High-speed flexible arm to reduce the effect of spinning ball in table tennis2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Takeda, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama, Yasuo Kuniyoshi
    • 学会等名
      30th International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Basic Idea of Identifying the Stiffness of an Elastic Rod along Its Backbone2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Mochiyama
    • 学会等名
      30th International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study of Potential Social Impacts of Soft Robots with Organic and Edible Bodies by Observation of an Artwork2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Mochiyama, Mitsuhito Ando, Kenji Misu and Teppei Kuroyanagi
    • 学会等名
      2019 IEEE International Conference on Advanced Robotics and its Social Impacts (ARSO)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flexible and Soft Inductive Tri-axis Tactile Sensor Using Liquid Metal as Sensing Target2019

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kawasetsu, Ryuma Niiyama, and Yasuo Kuniyoshi
    • 学会等名
      IEEE Sensors
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of Pneumatic Cylinders Using Iterative Linear Quadratic Regulator with Deep Local Linear Dynamics for Explosive Motions2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nakamura, Izumi Karino, Shotaro Mori, Kazutoshi Tanaka, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama, and Yasuo Kuniyoshi
    • 学会等名
      International Conference on Climbing and Walking Robots (CLAWAR)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Locomotion of Quadruped with Laterally Parallel Leaf Spring Spine2019

    • 著者名/発表者名
      Haruki Cho, Satoshi Nishikawa, Ryuma Niiyama, and Yasuo Kuniyoshi
    • 学会等名
      International Conference on Climbing and Walking Robots (CLAWAR)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Perspective of System Theory for Soft Robotics2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Mochiyama
    • 学会等名
      IFAC World Congress 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ANATOMY shows ANIMAL MECHANISM: How giraffe support and move their big body?2019

    • 著者名/発表者名
      Megu Gunji
    • 学会等名
      Living Machine 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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.
    • 学会等名
      日本鳥学会2019年度大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 弾性ロッドの丸ごと弾性同定2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤勇輔, 中川尚大, 郡司芽久, 望山洋
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      竹田恭, 西川鋭, 新山龍馬, 國吉康夫
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] LSTMによる物体操作時の柔軟物変形予測2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤龍一郎, 金井嵩幸, 大村吉幸, 新山龍馬, 國吉康夫
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomech)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      望山洋, 翠健仁, 安藤潤人, くろやなぎてっぺい
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ソフトロボティクスのシステム理論への展望2019

    • 著者名/発表者名
      望山洋
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      望山洋
    • 学会等名
      第24 回ロボティクスシンポジア
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      郡司芽久,遠藤秀紀
    • 学会等名
      第31回自律分散システム・シンポジウム
    • 関連する報告書
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公開日: 2018-07-20   更新日: 2024-01-30  

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