多繊維油圧人工筋肉が切り拓くパワー筋肉ロボティクス

• 研究課題/領域番号: 18H03760
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分20:機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 鈴森 康一 東京工業大学, 工学院, 教授 (00333451)
• 研究分担者: 難波江 裕之 東京工業大学, 工学院, 助教 (90757171)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円); 2022年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円); 2021年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2020年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2019年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2018年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: メカトロニクス / 人工筋肉 / パワーソフトロボット / 油圧アクチュエータ / 油圧ロボット / パワーロボット / アクチュエータ / 筋骨格ロボット / ウェアラブルロボット / 筋肉ロボット

研究成果の概要

本研究では，力強い人工筋肉で駆動され，人間をはるかに超えた大きなパワーで作業を行うロボットを「パワー筋肉ロボット」と呼び，(1)パワーヒューマノイドと(2)ウェアラブルロボットへの応用を想定して，従来の機械仕掛けのロボットとは異なる「パワー筋肉ロボット」の可能性を探ることを目的とした．
具体的には，従来の空圧人工筋肉に比べて30倍以上のエネルギー密度を持つ油圧駆動のマッキベン型人工筋肉を用いて，29本の筋肉からなる長さ1.5mのヒューマノイドアーム，立ち上がり動作補助パワーウェアラブルロボット，大車輪運動を補助するスーパンマンスーツを試作し，「パワー筋肉ロボット」の有用性を実証した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は，例えば，人間に超人的な運動能力を与えるウェアラブルロボットや，災害や外敵から人類を守る力強いヒト型ロボットの実現につながる．
既存の大型電磁モータや油圧シリンダを使う機械仕掛けのロボットとは異なり，生き物のような外観や特性を備えたヒューマノイドや，ヒトの身体形状や動きに沿って動作する装着感のよいウェアラブルロボットの実現につながり，重作業支援や災害対応といった現実の世界で，人間と協調しうる重作業支援ツールとしての活用が期待できる．

研究成果

• [雑誌論文] ソフトロボティクスにおけるフルードパワー (2023)
  • 著者名/発表者名: 鈴森康一
  • 雑誌名: 日本フルードパワーシステム学会誌 巻: 54(1) ページ: 7-11
• [雑誌論文] Stability analysis of multi-serial-link mechanism driven by antagonistic multiarticular artificial muscles (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Yuta、Nabae Hiroyuki、Endo Gen、Suzumori Koichi
  • 雑誌名: ROBOMECH Journal 巻: 9 号: 1
  • DOI: 10.1186/s40648-022-00226-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Experimental comparison of antagonistic hydraulic muscle actuation under single/dual and zero/overlapped servovalve configurations (2022)
  • 著者名/発表者名: Feng Yunhao、Ide Tohru、Nabae Hiroyuki、Endo Gen、Sakurai Ryo、Ohno Shingo、Suzumori Koichi
  • 雑誌名: Mechatronics 巻: 83 ページ: 102737-102737
  • DOI: 10.1016/j.mechatronics.2022.102737
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Roadmap on soft robotics: multifunctionality, adaptability and growth without borders (2022)
  • 著者名/発表者名: Mazzolai Barbara, Mondini Alessio, Del Dottore Emanuela, Margheri Laura, Carpi Federico, Suzumori Koichi, Cianchetti Ma et al.
  • 雑誌名: Multifunctional Materials 巻: 5 号: 3 ページ: 032001-032001
  • DOI: 10.1088/2399-7532/ac4c95
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 油圧ロボットとアクチュエータ① 油圧アクチュエータ開発とロボットへの応用 タフランナー・油圧7軸ロボットアーム・パワーソフトロボット (2022)
  • 著者名/発表者名: 髙倉隆大, 馮雲皓, 木口皓介, 難波江裕之, 鈴森康一
  • 雑誌名: 油空圧技術 巻: 61 ページ: 8-13
• [雑誌論文] 「強いロボット」を実現する油圧技術 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴森康一
  • 雑誌名: 計測と制御 巻: 60 ページ: 296-300
  • NAID: 130008024104
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Robotics Pioneered by Fluid Power (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzumori Koichi
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 32 号: 5 ページ: 854-862
  • DOI: 10.20965/jrm.2020.p0854
  • NAID: 130007928001
  • ISSN: 0915-3942, 1883-8049
  • 年月日: 2020-10-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Design of knee support device based on four-bar linkage and hydraulic artificial muscle (2020)
  • 著者名/発表者名: Kittisares Sarin、Nabae Hiroyuki、Endo Gen、Suzumori Koichi、Sakurai Ryo
  • 雑誌名: ROBOMECH Journal 巻: 7 号: 1
  • DOI: 10.1186/s40648-020-00165-2
  • NAID: 120006844045
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 油圧人工筋肉を用いた多自由度パワーソフトロボットにおける運搬作業の実験 (2022)
  • 著者名/発表者名: ヒョウ ウンコウ, 井手徹, 難波江裕之, 遠藤玄, 鈴森康一, 櫻井良, 大野真吾
  • 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2022
• [学会発表] Soft actuators/robots pioneering E-kagen world (2021)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzumori
  • 学会等名: The international Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Paficicem2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Soft robotics and material sciences: An adaptive way leading to a smart society and future (2021)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzumori
  • 学会等名: The 5th International Conference on Active Materials and Soft Mechatronics (AMSM2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Soft Robotics leading to E-Kagen technology (2021)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzumori
  • 学会等名: the second general assembly of Priority Programme “Soft Material Robotic Systems” (SPP 2100)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Soft Actuators Pioneering E-kagen Robotics (2021)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzumori
  • 学会等名: MaP Distinguished Lecture Series ’Soft Robotics’
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 油圧人工筋肉を用いた７自由度パワーソフトロボットアームの開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: ヒョウ ウンコウ, 井手徹, 難波江裕之, 遠藤玄, 鈴森康一, 櫻井良, 大野真吾
  • 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2021
• [学会発表] 油圧人工筋肉を用いた上肢用超人化スーツによる懸垂運動の実現 (2021)
  • 著者名/発表者名: 程晋輝, 井手徹, 難波江裕之, 遠藤玄, 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2021
• [学会発表] Soft Robotics Leading to E-kagen Science and Technology (2020)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzumori
  • 学会等名: IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA 2020)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Future soft actuator based on E-kagen engineering (2020)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzumori
  • 学会等名: 2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2020)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 油圧人工筋肉を用いた拮抗型関節の開発と安全性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: ヒョウ ウンコウ, 井手 徹, 難波江 裕之, 遠藤 玄, 鈴森 康一, 櫻井 良, 大野 真吾
  • 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2020
• [学会発表] Hydraulic Artificial Muscle-Powered Knee Support Wearable Device with Four-bar Linkage Mechanism (2020)
  • 著者名/発表者名: Sarin Kittisares, Hiroyuki Nabae, Gen Endo, Koichi Suzumori, Ryo Sakurai, Shingo Ohno
  • 学会等名: 2020 JSME Conference on Robotics and Mechatronics
• [学会発表] ソフトアクチュエータによるE-kagenモーションコントロール, (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴森康一
  • 学会等名: 日本機械学会RC283第3回分科会「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～」
  • 招待講演
• [学会発表] Knee Support Device with Polycentric Joint Mechanism Driven by Bundled Thin Soft Muscles (2019)
  • 著者名/発表者名: Sarin Kittisares, Hiroyuki Nabae, Gen Endo, Koichi Suzumori
  • 学会等名: The Robotics and Mechatronics Conference 2019
• [学会発表] 高出力液圧細径マッキベン型人工筋の開発と能動織布への応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村友哉, 井手徹, 齋藤健生, 難波江裕之, 遠藤玄, 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
• [学会発表] 液圧細径人工筋肉を用いた超人化グローブの試作研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 齋藤健生, 中村友哉, 井手徹, 難波江裕之, 遠藤玄, 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
• [学会発表] マルチチャンネルEHA のエネルギー効率に関する実験的検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木村 稔輝, 井上 淳, 難波江裕之, 遠藤玄, 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
• [学会発表] Experimental Evaluation of Textile Mechanisms Made of Artificial Muscles (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiro Hiramitsu, Koichi Suzumori, Hiroyuki Nabae, Gen Endo
  • 学会等名: 2019 IEEE International Conference on Soft Robotics (Robosoft 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] 細径人工筋を用いたフィッティング機構の試作 (2018)
  • 著者名/発表者名: 車谷 駿一, 髙橋 宣裕, 鈴森康一
  • 学会等名: 第36回日本ロボット学会学術講演会
• [図書] いいかげんなロボット (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴森 康一
  • 総ページ数: 208
  • 出版者: 化学同人
  • ISBN: 9784759816914
• [備考] 東京工業大学 鈴森・遠藤研究室
  • URL: http://www.robotics.mech.e.titech.ac.jp/home.html