| 研究課題/領域番号 |
19H02112
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
小林 洋 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50424817)
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| 研究分担者 |
大谷 智仁 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (40778990)
田中 正夫 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40163571)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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| キーワード | テンセグリティ / 筋骨格構造 / 外筋型服ロボット |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本課題は，柔軟，軽量な服型ロボットの開発を目指した研究である．人間の筋骨格の構造を模倣することで，人間との親和性が高い柔軟な服型ロボットを開発するための方法論を確立することを目的とする．特に，人体の筋骨格構造のモデルとして「テンセグリティ」に着目し，テンセグリティモデルを規範とした設計手法を構築する．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，人間の筋骨格の構造をテンセグリティと捉え，そのモデルによる解析を規範とした研究開発を実施する．人間との親和性が高い柔軟な装着型ロボットを開発するための方法論として，人体の構造のテンセグリティモデルを規範とする設計手法を構築することを本研究の目的とする．また，人体筋骨格モデルの中に，外筋型ロボットを模擬的な筋として組み込み，全体の力学的特性を最適化する設計手法を開発する．人体の筋骨格構造のテンセグリティモデルに基づく外筋型服ロボットの設計手法の構築にむけ，下記の3点を実施した．
A) 人体テンセグリティモデルの構築： テンセグリティモデルにおいては，骨をストラット，筋（筋膜）と靭帯をケーブルと考え，各関節間の骨，筋（筋膜），靭帯を解剖学的な配置をもとに配置することで，モデルを構築する．肩関節から上肢にかけてのモデルを再検討し，モデルを用いた数値計算により，外部負荷をかけた際の骨頭位置の変化や筋の負荷分配の検討を再度行った．
B) 最適設計手法の構築： 構築したテンセグリティモデルを用いて，外筋をつける配置，外筋の発揮力や物性を設計するための手法を開発する．最適化手法においては，目的とする条件（筋の負荷を減らすなど）を最適化するように外筋モデルの条件（配置，発揮力，物性）を変化させることを検討する．A)の改良に伴い、最適化手法の再度の検討を行った．
C)プロトタイプ開発と評価： 外筋型服ロボットのプロトタイプを開発し，ハードウェアとしての有効性を検討すると共に，A)テンセグリティモデルとB)設計手法の評価を実施することを目指し，評価系のプロトタイプの開発を実施する．上肢を対象としたハードウェアの改良および評価実験を実施した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
A)人体テンセグリティモデルの構築に関して，当初の研究計画からやや遅れている．B)最適設計手法の構築は，A)の項目の進捗状況に応じ，やや遅れている．C)に関しては，順調に推移している．今後は，研究計画を整理し，研究を加速させる．
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| 今後の研究の推進方策 |
人体の筋骨格構造のテンセグリティモデルに基づく外筋型服ロボットの設計手法の構築にむけ，下記の3つに分け，研究を推進している．各々の今後の推進方策は下記である．
A)人体テンセグリティモデルの構築： モデルの改善を実施する．
B)最適設計手法の構築： 最適化手法の構築を実施する．
C)プロトタイプ開発と評価： 評価実験を実施し，A)とB）の改善に活かす．
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