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空気圧リザバーコンピューティングのロボット制御への展開

研究課題

研究課題/領域番号 20K04375
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
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
研究機関東京電機大学 (2022)
東京医科歯科大学 (2020-2021)

研究代表者

川瀬 利弘  東京電機大学, 工学部, 准教授 (40633904)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードリザバーコンピューティング / 空気圧 / 人工筋 / ソフトロボット / 形態学的計算 / 形態による計算
研究開始時の研究の概要

ロボティクスの分野では,生物のような知能を実現する原理の一つとして,身体の力学的特性を制御や知覚のための計算資源として用いる方法が研究されている.本研究では,ロボットが自らの身体を計算に活用する新たな原理として,近年盛んに研究されているソフトロボットの動力である空気に着目し,空気圧管路系の圧力変化を計算資源として用いる方法(空気圧リザバーコンピューティング)を提案し,実際にこれを用いて制御を行うロボットを開発する.

研究成果の概要

ソフトロボットが自らの身体を計算に活用する新たな原理として、管路内の空気を用いた物理リザバーコンピューティング(空気圧リザバーコンピューティング)を提案し、実際にこれを用いて制御を行うソフトロボットを開発した。空気圧リザバーコンピューティングの計算能力の検証、特性の解析のほか、応用として、空気圧ゴム人工筋アシストスーツの制御への適用、歩行アシストなどで使われる周期的波形の学習と生成を行うシステムの検証等を行い、空気圧リザバーコンピューティングをロボット制御へ適用できることとその発展可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

空気圧人工筋を使用したアシストスーツなどのソフトロボットに必要となる計算の一部を、これまでの電子的なコンピュータによる計算から、空気のダイナミクスを利用した計算に置き換えることにより、ロボットに搭載する電子機器をより簡素なものにすることができる。これにより、ロボットの軽量化・耐久性の向上・省電力化が促進され、アシストスーツ使用者の負担軽減、ソフトロボットの水中など幅広い環境への適用につながる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Pneumatic Reservoir Computing for Sensing Soft Body: Computational Ability of Air in Tube and Its Application to Posture Estimation of Soft Exoskeleton2021

    • 著者名/発表者名
      Kawase Toshihiro、Miyazaki Tetsuro、Kanno Takahiro、Tadano Kotaro、Nakajima Yoshikazu、Kawashima Kenji
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 33 号: 8 ページ: 2803

    • DOI

      10.18494/SAM.2021.3345

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2021-08-24
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Limit Cycle Generation with Pneumatically Driven Physical Reservoir Computing2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Shinkawa, Toshihiro Kawase, Tetsuro Miyazaki, Takahiro Kanno, Maina Sogabe, Kenji Kawashima
    • 学会等名
      2023 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Online Assistance Control of a Pneumatic Gait Assistive Suit Using Physical Reservoir Computing Exploiting Air Dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hayashi, Toshihiro Kawase, Tetsuro Miyazaki, Maina Sogabe, Yoshikazu Nakajima, Kenji Kawashima
    • 学会等名
      2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-Joint Motion Estimation of a Soft Gait Assistive Suit Using Pneumatic Reservoir Computing2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hayashi, Toshihiro Kawase, Tetsuro Miyazaki, Maina Sogabe, Yoshikazu Nakajima, Kenji Kawashima
    • 学会等名
      2022 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空気圧リザバーコンピューティングを用いた人工筋アシストスーツの歩容推定2021

    • 著者名/発表者名
      林 滉之, 川瀬 利弘, 宮嵜 哲郎, 曽我部 舞奈, 菅野 貴皓, 中島 義和, 川嶋 健嗣
    • 学会等名
      第39回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 空気圧リザバーコンピューティングの性能向上に向けた管路ネットワークの周波数特性解析2021

    • 著者名/発表者名
      川瀬 利弘,宮嵜 哲郎,曽我部 舞奈,菅野 貴皓,中島 義和,川嶋 健嗣
    • 学会等名
      計測自動制御学会 2021年度産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 空気圧リザバーコンピューティングを用いた人工筋アシストスーツの複数関節動作推定2020

    • 著者名/発表者名
      林滉之, 川瀬利弘, 宮嵜哲郎, 菅野貴皓, 中島義和, 川嶋健嗣
    • 学会等名
      計測自動制御学会2020年度産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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