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人力ロボティクス―人力機械のロボット化のための基盤技術と展開

研究課題

研究課題/領域番号 17K06254
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 知能機械学・機械システム
研究機関東京工業大学

研究代表者

菅原 雄介  東京工業大学, 工学院, 准教授 (60373031)

研究分担者 遠藤 央  日本大学, 工学部, 講師 (50547825)
岡本 淳  東京女子医科大学, 医学部, 特任准教授 (10409683)
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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードロボティクス / 人間機械協調 / 機構 / 人力ロボティクス
研究成果の概要

本研究では,「人力ロボティクス」の更なる展開に向けて,操作者の加える動力により駆動されながらもシステムの運動を制御可能とする機構と制御技術の開発と展開を目的とし,回生クラッチを用いた人力駆動関節機構,および無段変速機を備えたパワーアシスト駆動系を開発した.また1台の回生クラッチで正逆転の制御が可能な人力駆動関節機構とこれを用いた多自由度人力ロボットを開発し,人力駆動による多自由度位置決めを実現した.また足漕ぎ式スマートモビリティへの応用や集束超音波治療のためのトランスデューサ位置決めロボットへの応用のための試作検討を行った.これらにより人力ロボティクスの今後の展開のための基礎技術を開発できた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

操作者が動力を加えて駆動する「人力機械」は世に多くあるが,そのロボット化の方法論が議論された例はなかった.本研究の類似研究は世界にほとんどなく,本研究の成果により人力ロボティクスの更なる展開すなわち人力機械の知能化・ロボット化が可能になるという学術的意義がある.このことは同時に,手軽に利用でき多機能性と本質的安全性,健康増進/リハビリテーション機能,環境親和性を兼ね備える,これまでにないタイプのロボットシステムの実用化につながるという社会的意義もある.

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

    (21件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] 用語解説 人力ロボティクス2019

    • 著者名/発表者名
      菅原雄介
    • 雑誌名

      日本知能情報ファジィ学会誌

      巻: 31-1 ページ: 13-13

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 人力駆動型モビリティ2018

    • 著者名/発表者名
      遠藤央
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 36 号: 1 ページ: 42-45

    • DOI

      10.7210/jrsj.36.42

    • NAID

      130006356013

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 差動機構を用いたロボットの駆動について2020

    • 著者名/発表者名
      菅原雄介
    • 学会等名
      日本機械学会研究協力事業委員会RC283「歯車装置の設計・製造・評価に関する革新技術のための試験・調査研究分科会」第3回全体分科会「モーションコントロールを支える要素技術の最新動向~歯車とそのライバル達~」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Multi-DOF Human-Powered Robot Using Regenerative Clutches and Constant-Force Springs2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sugahara, Kohei Tsukamoto, Mitsuru Endo, Jun Okamoto, Daisuke Matsuura and Yukio Takeda
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高齢者向けハンズフリーモビリティのためのペダリング運動負荷システム2019

    • 著者名/発表者名
      菅原雄介,島悠貴,松浦大輔,武田行生,二瓶美里,佐久間菜月,西畑智道,鎌田実,遠藤央
    • 学会等名
      LIFE2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 人力ロボティクスの研究(第11報,回生クラッチと定荷重ばねを用いた2自由度人力ロボット)2019

    • 著者名/発表者名
      塚本航平,菅原雄介,松浦大輔,武田行生,遠藤央,岡本淳
    • 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] 人力ロボティクスに基づく人と環境の持続可能性を考慮した搭乗型移動ロボットLoMo(第7報,入力動力計測ペダル)2019

    • 著者名/発表者名
      渡邉皆実,遠藤央,菅原雄介
    • 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2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] リンク機構の運動解析の基本2019

    • 著者名/発表者名
      菅原雄介
    • 学会等名
      日本機械学会講習会「機素からはじめる機械設計―若手技術者のための機械設計導入講座(機械設計の基本)-」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design and Control of a Human-Powered Robotic Personal Mobility Vehicle Prototype2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sugahara, Hayato Akiyama, Jeremy Jong, Mitsuru Endo and Jun Okamoto
    • 学会等名
      22nd CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control (ROMANSY22)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 人力ロボティクスに基づく足こぎ式自律搬送ロボットシステム(第5報:全方向移動型人力モビリティ)2018

    • 著者名/発表者名
      遠藤央,菅原雄介,柿崎隆夫
    • 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(SI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 人力ロボティクスの研究(第10報,CVTとパワーアシストを用いた人力関節駆動機構の操作負荷低減)2018

    • 著者名/発表者名
      菅原雄介,シャフィク・ムハマド,島悠貴,松浦大輔,武田行生,遠藤央,岡本淳
    • 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2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 人力ロボティクスに基づく人と環境の持続可能性を考慮した搭乗型移動ロボットLoMo(第8報,基礎走行制御)2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉麻友美,射手園健斗,遠藤央,菅原雄介,武藤伸洋,柿崎隆夫
    • 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2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 物体の把持と持ち上げを同時に実現する1自由度機構2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木颯太,射手園健斗,渡邉麻友美,遠藤央,菅原雄介,武藤伸洋,柿崎隆夫
    • 学会等名
      第18回日本機械学会機素潤滑設計部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高齢者向け下肢操作式モビリティにおける歩行機能改善に有効な運動負荷を与えるペダル機構の設計2018

    • 著者名/発表者名
      島悠貴,佐久間菜月,菅原雄介,松浦大輔,武田行生,西畑智道,二瓶美里,鎌田実
    • 学会等名
      第18回日本機械学会機素潤滑設計部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Design and Control of a Human-Powered Robotic Personal Mobility Vehicle Prototype2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sugahara, Hayato Akiyama, Jeremy Jong, Mitsuru Endo and Jun Okamoto
    • 学会等名
      Proceedings of the 22nd CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control (ROMANSY22)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 人力ロボティクスの研究(第10報,CVTとパワーアシストを用いた人力関節駆動機構の操作負荷低減)2018

    • 著者名/発表者名
      菅原雄介,ムハマドシャフィク,島悠貴,松浦大輔,武田行生,遠藤央,岡本淳
    • 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2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Human-Powered Joint Drive Mechanism Using Regenerative Clutches2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sugahara, Kensuke Kikui, Mitsuru Endo, Jun Okamoto, Daisuke Matsuura and Yukio Takeda
    • 学会等名
      Proceedings of the 2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 人力ロボティクスに基づく人と環境の持続可能性に配慮した搭乗型移動ロボットLoMo(第7報:モビリティの基礎制御)2017

    • 著者名/発表者名
      渡邉麻友美,射手園健斗,遠藤央,菅原雄介,武藤伸洋.柿崎隆夫
    • 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(SI2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 人力ロボティクスを応用した自律搬送システム(第4報:走行シミュレーション)2017

    • 著者名/発表者名
      射手園健斗,渡邉麻友美,遠藤央,菅原雄介,武藤伸洋,柿崎隆夫
    • 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(SI2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 人力ロボティクスのための操作者によるペダリング運動に基づく入力動力の計測と推定2017

    • 著者名/発表者名
      遠藤央,渡邉麻友美,射手園健斗,菅原雄介,武藤伸洋,柿崎隆夫
    • 学会等名
      日本機械学会スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2017講演論文集
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 人力ロボティクスを応用した足漕ぎ式自律搬送システム(搭乗者の身体寸法を考慮した移動モジュールの設計)2017

    • 著者名/発表者名
      射手園健斗,遠藤央,菅原雄介,柿崎隆夫,武藤伸洋
    • 学会等名
      日本設計工学会2017年度秋季大会研究発表講演会
    • 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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