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機能性繊維による空気圧人工筋の高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 17K06121
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関岡山大学

研究代表者

脇元 修一  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40452560)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードソフトアクチュエータ / 機能性繊維 / 空気圧人工筋 / センサ / 形状記憶ポリマー / 人工筋肉 / 光ファイバ / スマート化 / 導電性繊維 / 機能性材料 / アクチュエータ
研究成果の概要

農業・医療・福祉などの分野では、柔らかく安全性の高いソフトロボットが求められる。ソフトロボットの利便性を向上させる方法の一つとして、その駆動源として利用される空気圧人工筋の機能性を向上させる手法が挙げられる。本研究では、機能性繊維を複合することでセンサ機能を有する人工筋や駆動形態を可変にできる人工筋を開発した。前者では人工筋の駆動状態の推定を、後者では一つの人工筋で収縮や湾曲などの複数の動作をそれぞれ実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

空気圧人工筋はゴムチューブとスリーブを形成する繊維から構成される。本研究ではセンサ材料繊維や形状記憶ポリマー繊維をスリーブの繊維として構成するため、人工筋に構造的付加材料が必要ない。また、製紐機を用いることで容易に高機能な人工筋が実現できている。これらの構造と製造プロセスは独自性の高いものであり、人工筋のさらなる高機能化に貢献する可能性があり学術的価値を有する。また、人工筋の高機能化は少子高齢化社会において必要となってくるソフトロボットの実用に繋がるものである。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 6件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] A Soft Master-Slave Robot Mimicking Octopus Arm Structure Using Thin Artificial Muscles and Wire Encoders2019

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Shota,Wakimoto Shuichi,Kanda Takefumi,Hagihara Hiroki
    • 雑誌名

      Actuators

      巻: 8 号: 2 ページ: 1-13

    • DOI

      10.3390/act8020040

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] McKibben artificial muscle realizing variable contraction characteristics using helical shape-memory polymer fibers2019

    • 著者名/発表者名
      Yahara Shigeyoshi,Wakimoto Shuichi,Kanda Takefumi,Matsushita Kouya
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A: Physical

      巻: 295 ページ: 637-642

    • DOI

      10.1016/j.sna.2019.06.012

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Fabrication process of a McKibben artificial muscle with SMP fibers by a braider machine2019

    • 著者名/発表者名
      Koya Matsushita, Shuichi Wakimoto, Shigeyoshi Yahara, Takefumi Kanda
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology,
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Operation of a pneumatic soft manipulator using a wearable interface with flexible strain sensors2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Hagihara, Shuichi Wakimoto, Takefumi Kanda, Shota Furukawa
    • 学会等名
      2019 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Composite structure of McKibben artificial muscle and optical fiber sensor2019

    • 著者名/発表者名
      Sota Kogawa, Shuichi Wakimoto, Takefumi Kanda, Kento Omura
    • 学会等名
      International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光ファイバを編み込んだ変位推定機能を有するMcKibben型人工筋の提案と試作2019

    • 著者名/発表者名
      脇元修一,大村健人,神田岳文,小川草太
    • 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
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] SMP 強化繊維の自動製作と人工筋肉への適応2019

    • 著者名/発表者名
      松下航也,作間祐仁,脇元修一,神田岳文
    • 学会等名
      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
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光ファイバセンサを強化繊維として利用した湾曲型スマート人工筋の試作2019

    • 著者名/発表者名
      長岡和弥,脇元修一,神田岳文,小川草太,松田大成
    • 学会等名
      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
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ラバーコーティングによる空気圧人工筋の特性改善2019

    • 著者名/発表者名
      萩原弘貴,脇元修一,神田岳文,山本好恵
    • 学会等名
      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] インダクタンス変化型変位センサを一体化したスマート人工筋の磁性流体による駆動2019

    • 著者名/発表者名
      小川草太,脇元修一,神田岳文,大村健人
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 柔軟ひずみセンサを用いたウェアラブルインタフェースによる3自由度ソフトマニピュレータの操作2019

    • 著者名/発表者名
      萩原弘貴,脇元修一,神田岳文,古川匠太
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光ファイバを編み込んだ変位推定機能を有する McKibben型人工筋の提案と試作2019

    • 著者名/発表者名
      脇元修一,大村健人,神田岳文,小川草太
    • 学会等名
      ロボティクスメカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication process of a McKibben artificial muscle with SMP fibers by a braider machine2019

    • 著者名/発表者名
      Koya Matsushita, Shuichi Wakimoto, Shigeyoshi Yahara, Takefumi Kanda
    • 学会等名
      The 8th International conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A McKibben artificial muscle with variable contraction characteristics by SMP material2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeyoshi Yahara, Shuichi Wakimoto, Takefumi Kanda
    • 学会等名
      International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] インダクタンス変化型変位センサを内蔵したスマート人工筋の磁性粉体によるセンサ特性の向上2018

    • 著者名/発表者名
      小川草太, 脇元 修一, 神田 岳文, 大村健人
    • 学会等名
      第19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
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] インダクタンス変化による変位センサを一体化したスマート人工筋の製作手法2018

    • 著者名/発表者名
      小川草太, 脇元 修一, 神田 岳文, 大村健人
    • 学会等名
      成30年秋季フルードパワーシステム講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 導電性繊維を複合製作した空圧人工筋の駆動システムのモデル化2018

    • 著者名/発表者名
      脇元修一,後藤桂輔,大村健人,神田岳文
    • 学会等名
      第18回機素潤滑設計部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a Thin Pneumatic Rubber Actuator Generating 3DOF Motion - Design Using FEM Analysis and Fabrication of the Actuator2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yuzaki,K. Iwata, S. Wakimoto, T. Kanda
    • 学会等名
      Actuator 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Pneumatic Valves and a Fiber Sensor for a Smart Artificial Muscle2018

    • 著者名/発表者名
      K. Omura, K. Goto, S. Wakimoto, T. Kanda
    • 学会等名
      Actuator 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] らせん状形状記憶ポリマーを用いた空気圧人工筋の特性改善2017

    • 著者名/発表者名
      矢原成喜,脇元修一,神田岳文
    • 学会等名
      第18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
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 多自由度扁平ソフトアクチュエータの開発2017

    • 著者名/発表者名
      湯﨑真弘,岩田和大,脇元修一,神田岳文
    • 学会等名
      第18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
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 岡山大学自然科学研究科システム構成学研究分野

    • URL

      http://www.act.sys.okayama-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 岡山大学自然科学研究科システム構成学研究分野

    • URL

      http://act.sys.okayama-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 岡山大学 システム構成学研究室

    • URL

      http://www.act.sys.okayama-u.ac.jp/kouseigaku/overview/overview2017j.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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