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Mechanics of Morphological Compensation, and its Application to Sensing and Control of Soft Robots

研究課題

研究課題/領域番号 21H01287
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
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
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

Ho Anhvan  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (60757508)

研究分担者 渋谷 恒司  龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (20287973)
高村 禅  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20290877)
都 英次郎  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (70443231)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
キーワード形態変形 / ソフトセンシング / Whiskered sensor / FEMシミュレーション / 形態変動 / 形態による補正 / ソフトな形態の変形 / ダメージ / Morphology / Soft sensing / Compensation / MR fluids / Topological change / Wrinkled sensor / Corona discharge / Micro pattern / ソフトロボット / Soft Robot / 形態補佐 / 有限要素法
研究開始時の研究の概要

This research is to clarify the underlying physics of the morphological compensation, which reveals the correlation between the embedded sensors’ output and critical changes in morphology of the soft body (such as damaged, trimmed). From this framework, we aim to propose a methodology of compensation strategy based on morphological change of the soft body for maintaining the soft robot’s performance (sensing, actuation, interaction) upon critical changes. We also plan to apply such strategy in actual robotic mechanisms.

研究成果の概要

本研究では、形態による補正の基礎物理を明らかにすることに成功し、埋め込みセンサーの出力とソフトボディの形態変化(切断やトリミングなど)の間の関係を明らかにした。特にSOFAに基づいたシミュレーションフレームワークを構築し、ソフトボディロボットのトポロジカルな変化を可能にし、埋め込みアクチュエータの下でのソフトボディの形態変化をシミュレーション環境上再現できた。このフレームワークにより、重要な変化の間にソフトロボットの性能(センシング、アクチュエーション、インタラクション)を維持することが可能となるソフトボディの形態変化に基づく補正戦略(MorphCom)を調べられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The scientific characteristics of this research is to elucidate mechanics of the embedded sensors’ output at critical change of soft body’s morphology from the dynamics’ point of view, and how morphological compensation may benefit in offloading computation burden from the brain to the body.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件) 学会・シンポジウム開催 (3件)

  • [国際共同研究] University of Oxford/University of Bristol(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of New South Wales Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Cambridge University/Bristol University(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Enhancing wet surface adhesion in walking robots: finite element-based analysis and morphology-changeable soft pads2024

    • 著者名/発表者名
      Dang Nguyen Duy、Phuong Dam Nam、Anh Ho Van
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 38 号: 8 ページ: 508-524

    • DOI

      10.1080/01691864.2024.2327649

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphology-Changeable Soft Pads Facilitate Locomotion in Wet Conditions2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Duy Dang、Nguyen Nhan Huu、Ho Van Anh
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 8 号: 5 ページ: 2983-2990

    • DOI

      10.1109/lra.2023.3264731

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation, Learning, and Application of Vision-Based Tactile Sensing at Large Scale2023

    • 著者名/発表者名
      Luu Quan Khanh、Nguyen Nhan Huu、Ho Van Anh
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Robotics

      巻: 39 号: 3 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1109/tro.2023.3245983

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tactile Resilience of Sensory Whisker by Adaptive Morphology2022

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Nhan Huu、Hauser Helmut、Maiolino Perla、Ho Van Anh
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 101814-101824

    • DOI

      10.1109/access.2022.3208883

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Automated Paper-Based Femtogram Sensing Device for Competitive Enzyme-Linked Immunosorbent Assay of Aflatoxin B Using Submicroliter Samples2022

    • 著者名/発表者名
      Charernchai Sumamal、Chikae Miyuki、Phan Tue Trong、Wonsawat Wanida、Hirose Daisuke、Takamura Yuzuru
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 94 号: 12 ページ: 5099-5105

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.1c05401

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication and Characterizations of Axial View Liquid Electrode Plasma Atomic Emission Spectrometry for the Sensitive Determination of Trace Zinc, Cadmium, and Lead2022

    • 著者名/発表者名
      Huang Yueh-Han、Hirose Daisuke、Minami Jun、Wang Meng-Jiy、Takamura Yuzuru
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 94 号: 23 ページ: 8209-8216

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c00122

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanics and Morphological Compensation Strategy for Trimmed Soft Whisker Sensor2022

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Nhan Huu、Ho Van Anh
    • 雑誌名

      Soft Robotics

      巻: 9 号: 1 ページ: 135-153

    • DOI

      10.1089/soro.2020.0056

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Deformable Soft Tactile Sensing System Integrating Electropermanent Magnet and Magnetorheological Fluid2024

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakayama, Van Anh Ho, and K. Shibuya
    • 学会等名
      2024 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2024, Ha Long, Vietnam)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MR 流体とEPMs を使用した感度変更可能な柔軟触覚センサの製作2024

    • 著者名/発表者名
      中山悠之介,渋谷恒司
    • 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2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Miniaturized Soft Continuum Robot with Integrated Vision: Statics Analysis2024

    • 著者名/発表者名
      Tuan Tai Nguyen, Dinh Quang Nguyen, Van Anh Ho
    • 学会等名
      2024 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII2024, Ha Long, Vietnam)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ROSE: Rotation-based Squeezing Robotic Gripper toward Universal Handling of Objects2023

    • 著者名/発表者名
      S. Bui, S. Kawano, and Van Anh Ho
    • 学会等名
      Robotics: Science and Systems (RSS 2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Workshop on Functional Adaptiveness in Soft Sensors and Sensing Technology2023

    • 著者名/発表者名
      Van Anh Ho
    • 学会等名
      2023 IEEE International Conference on Soft Robotics, Workshop on Functional Adaptiveness in Soft Sensors and Sensing Technology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Miniaturized Soft Continuum Robot with Integrated Vision: Statics Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Tuan Tai Nguyen and Van Anh Ho
    • 学会等名
      2023 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Soft Robotic Hand for Sushi Grasping and Handling2023

    • 著者名/発表者名
      Van Anh Ho
    • 学会等名
      2023 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Adaptive Morphology Facilitates Embodied Inteligence2023

    • 著者名/発表者名
      Van Anh Ho
    • 学会等名
      2023 IEEE International Conference on Soft Robotics, Workshop on Adaptive Sensing
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Self-morphing Soft Parallel-and-coplanar Electroadhesive Grippers Based on Laser-scribed Graphene Oxide Electrodes.2022

    • 著者名/発表者名
      Jianglong Guo
    • 学会等名
      2022 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ltra-compact metal-analysis by liquid electrode plasma and its application to biosensing2022

    • 著者名/発表者名
      高村禅
    • 学会等名
      Japan-Africa Hybrid Workshop on Promotion of Science, Engineering, and Technology in Innovative Solutions to Environmental Problems in Metal Mining Area
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 感度変更可能な柔軟触覚センサの開発 -内部チャンバー構造がセンサ出力に与える影響-2022

    • 著者名/発表者名
      渋谷恒司
    • 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
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ガリウムの相変化を利用した柔軟触覚センサの開発2022

    • 著者名/発表者名
      渋谷恒司
    • 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202
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 感度変更可能な柔軟触覚センサの開発 ―内部チャン バー構造がセンサ出力に与える影響―2022

    • 著者名/発表者名
      森一登
    • 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(Robomech2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ガリウムの相変化を利用した柔軟触覚センサの開発2022

    • 著者名/発表者名
      中山悠之介
    • 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2022(Robomech2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Morphological Approach for Enabling Intelligent Damage-recovery Function and Beyond: Case of Soft Whisker Sensor2022

    • 著者名/発表者名
      Nhan Huu Nguyen
    • 学会等名
      Workshop on Soft Sensing: Environment, Morphology, Brain in Biology and Robotics, IEEE International Conference on Soft Robotics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Soft Tactile Sensor Utilizing Phase Change of Gallium2022

    • 著者名/発表者名
      Yunosuke Nakayama
    • 学会等名
      Workshop on Soft Sensing: Environment, Morphology, Brain in Biology and Robotics, IEEE International Conference on Soft Robotics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Soft Tactile Sensor's Inner Structure on Output2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuto Mori
    • 学会等名
      Workshop on Soft Sensing: Environment, Morphology, Brain in Biology and Robotics, IEEE International Conference on Soft Robotics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大変形可能な変位センサを用いた柔軟触覚センサの開発2021

    • 著者名/発表者名
      森一登
    • 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(Robomech2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] ワークショップのURL

    • URL

      https://sites.google.com/view/workshop-robosoft2023/home

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] Workshop at IROS 2022

    • URL

      https://sites.google.com/view/iros2022ws-lsrobskin/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Workshop on Soft Sensing at RoboSoft 2022

    • URL

      https://sites.google.com/view/robosoft2022ws-ss-bio-rob

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] ロボットハンド、制御装置及び収容容器2023

    • 発明者名
      ホ アンヴァン、河野晋也、 ソン ティエン ブイ
    • 権利者名
      国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-016702
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Workshop on Functional Adaptiveness in Soft Sensors and Sensing Technology, IEEE International Conference on Soft Robotics 20232023

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Large-scale robotic skin: Perception, Interaction, and Control2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Workshop on Soft Sensing: Environment, Morphology, Brain in Biology and Robotics, 2022 IEEE International Conference on Soft Robotics2022

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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