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機械式発話ロボットのためのソフトチューブ式ワイヤ駆動による柔軟舌機構の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K13717
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
研究機関東京電機大学

研究代表者

遠藤 信綱  東京電機大学, 未来科学部, 准教授 (30535844)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードソフトロボティクス / ソフトメカニクス / ワイヤ駆動機構 / 舌 / 発話ロボット / 柔軟センサ / 誘電エラストマ / ロボティクス / バイオメカニクス / 自動制御 / 音響学
研究成果の概要

機械式発話ロボットの柔軟舌機構を構成するために,柔軟物と親和性のある駆動機構として,ソフトチューブ埋込式ワイヤ駆動手法を提案し,その実機製作,変形モデリング,耐久性評価試験,動作性能および変形モデルの評価試験を行った.本手法の適用により耐久性が大幅に向上した.50%までの収縮および90度までの湾曲が可能であることを確認した.変形モデルと実機との誤差は概ね10%程度,最大で15%程度であることを確認した.
柔軟物変形計測のための誘電エラストマセンサを開発した.複数の誘電層材料により製作し,応答速度やヒステリシスを評価した.これを柔軟物に複数個取り付け,湾曲変形の曲げ方向を判別できることを確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,「柔軟物を駆動する機構をどのように構成するか」というロボット工学的・機構設計学的「問い」に対し,ヒト口腔サイズという極めて狭小なサイズ制約下においても適用可能な柔軟物駆動手法を提案しており,機械力学・制御工学・材料力学を総合するソフトロボティクス設計論の構築に寄与する.さらに本研究の成果は,発話再現だけではなく,咀嚼・嚥下・吸啜などの口腔周辺系の物理モデリングや,舌を失った人のための人工舌の補綴技術の構築に繋がる.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Gradual Rhythm Change of a Drumming Robot Enhances the Pseudosense of Leading in Human?Robot Interactions2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hideyuki、Morita Tomoyo、Ban Midori、Sabu Hiroka、Endo Nobutsuna、Asada Minoru
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 36813-36822

    • DOI

      10.1109/access.2022.3163722

    • 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] Deformation model and experimental evaluation of a contractable and bendable wire-pulling mechanism with embedded soft tubes for a robotic tongue2021

    • 著者名/発表者名
      Endo Nobutsuna
    • 雑誌名

      ROBOMECH Journal

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40648-021-00193-6

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Flexible Pneumatic Bending Actuator for a Robotic Tongue2020

    • 著者名/発表者名
      Nobutsuna Endo, Yuta Kizaki, and Norihiro Kamamichi
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 32 号: 5 ページ: 894-902

    • DOI

      10.20965/jrm.2020.p0894

    • NAID

      130007928032

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2020-10-20
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Wire-Pulling Mechanism with Embedded Soft Tubes for Robot Tongue2020

    • 著者名/発表者名
      Nobutsuna Endo
    • 学会等名
      23rd CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control (ROMANSY 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wire-pulling Mechanism with Embedded Soft Tubes for Robot Tongue2020

    • 著者名/発表者名
      Nobutsuna Endo
    • 学会等名
      23rd CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 舌機構のための柔軟空気圧湾曲アクチュエータ-変位と曲率の同時制御-2019

    • 著者名/発表者名
      木﨑裕太,遠藤信綱,釜道紀浩
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Dielectric elastomer sensor for shape measurement of soft robots2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Morita, Yuta Kizaki, Nobutsuna Endo, Norihiro Kamamichi
    • 学会等名
      Japan-China Joint Workshop on Recent Advances on Active Soft Materials 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 誘電体エラストマーセンサにおける誘電層材料の比較検証2018

    • 著者名/発表者名
      森田和希,遠藤信綱,釜道紀浩
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 舌機構のための柔軟空気圧湾曲アクチュエータ-応答特性の基礎検証-2018

    • 著者名/発表者名
      木﨑裕太,遠藤信綱,釜道紀浩
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 舌機構のための柔軟空気圧湾曲アクチュエータ-材料の硬さによる特性変化の検証-2018

    • 著者名/発表者名
      木﨑裕太,遠藤信綱,釜道紀浩
    • 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] ソフトロボットの形状測定のための誘電体エラストマーセンサ:センサ配置の基礎検証2018

    • 著者名/発表者名
      森田和希,遠藤信綱,釜道紀浩
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ソフトマテリアルを用いた機械式発話ロボット2018

    • 著者名/発表者名
      遠藤信綱
    • 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ソフトマテリアル応用部会主催講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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