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機能性材料を用いた接触、硬軟度、テクスチャーを同時表現するハプティックスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 21J13536
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
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
研究機関早稲田大学

研究代表者

張 裴之  早稲田大学, 創造理工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードSoft robotics / Haptic device / Functional materials / Smart materials / Magnetic field / VR / Multiphysics modeling
研究開始時の研究の概要

Labor shortage and the recent epidemic of Covid-19 lead to the development and utilizing of Avatar robot for telework. And precise feeling for operators can help increase working efficiency. Based on this reason, this research focuses on developing a haptic device with multiple feeling feedback.

研究実績の概要

This year I visited and collaborated with the Oxford Robotics Institute at the University of Oxford. And we developed a soft proportional valve and valve array with MRE, which is a key component for soft robot and haptic device applications. By introducing a cooling system, the overheating problem can be solved, and the device's work time can be increased. The related results have been published in [Advanced Intelligent Systems (IF 7.298)]. And another related research is preparing to be published in [Soft robotics (IF 7.784)]. For PME, we attempted to apply it as a soft pump, another crucial component for soft robots and haptic devices. Inspired by human calf muscle, we developed a module pump, which can combine freely for increased the flowrate. The achievement has been presented in AIM 2022. Last year, we developed an MRF actuator and investigated the relationship between force/deformation by material and magnetic field. The achievement has been published in IEEE/ASME Transactions on Mechatronics (IF. 5.86).
And our research last year also received recognition from the world robot community. Our research on the MRE suction cup won the 2021 IEEE RAL Best Paper Award. Research on haptic devices won the 2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation Outstanding Mechanisms and Design Paper Award-Finalist, and IEEE Robotics and Automation Society Japan Joint Chapter Young Award.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件) 備考 (3件) 学会・シンポジウム開催 (3件)

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

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Development and Evaluation of a Backdrivable Vane-Type Rotary Actuator Using Magnetorheological Fluids2022

    • 著者名/発表者名
      Peizhi Zhang, Mitsuhiro Kamezaki, Kenshiro Otsuki, Shan He, Zhuoyi He, Gonzalo Aguirre Dominguez, and Shigeki Sugano
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Mechatronics

      巻: 27 号: 6 ページ: 4863-4873

    • DOI

      10.1109/tmech.2022.3167014

    • 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] A Magnetorheological Elastomer‐Based Proportional Valve for Soft Pneumatic Actuators2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Sihan、He Liang、Albini Alessandro、Zhang Peizhi、Maiolino Perla
    • 雑誌名

      Advanced Intelligent Systems

      巻: 5 号: 1 ページ: 2200238-2200238

    • DOI

      10.1002/aisy.202200238

    • 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] EPM?MRE: Electropermanent Magnet?Magnetorheological Elastomer for Soft Actuation System and Its Application to Robotic Grasping2021

    • 著者名/発表者名
      Peizhi Zhang, Mitsuhiro Kamezaki, Zhuoyi He, Hiroyuki Sakamoto, Shigeki Sugano
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 6 号: 4 ページ: 8181-8188

    • DOI

      10.1109/lra.2021.3100939

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Proposal of a Control Strategy Using Fuzzy Logic and Support Vector Classifier for MR Fluid Actuator with Variable Impedance Mechanism2023

    • 著者名/発表者名
      Yushi Wang, Mitsuhiro Kamezaki, Shan He, Ryuichiro Tsunoda, Peizhi Zhang, and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      2022 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a ‘Calf Muscle Pump’ Inspired Reconfigurable Soft Pump Module Using Permanent Magnetic Elastomer2022

    • 著者名/発表者名
      Peizhi Zhang, Qichen Wang, Mitsuhiro Kamezaki, Zhuoyi He, Yuhiro Iwamoto, Yasushi Ido, Hiroyuki Sakamoto, and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      2022 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Wearable Fingertip Cutaneous Haptic Device with Continuous Omnidirectional Motion Feedback2022

    • 著者名/発表者名
      Peizhi Zhang, Mitsuhiro Kamezaki, Yutaro Hattori, and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Innovation by Connecting People, Skill, and Value: A Community Platform for Collaborative Job Hunting2022

    • 著者名/発表者名
      Namiko Saito, Peizhi Zhang, Hiroaki Hayahi, Shigeki Sugano, Kinji Mori
    • 学会等名
      2023 IEEE 15th International Symposium on Autonomous Decentralized System (ISADS2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a Backdrivable High-Torque Robot Arm with Magnetorheological Fluid (MRF) Vane actuators2021

    • 著者名/発表者名
      Peizhi Zhang, Mitsuhiro Kamezaki, Ryuichiro Tsunoda, Zhuoyi He, Sahil Shembekar, Shigeki Sugano
    • 学会等名
      Eighteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EPM-MRE: Electropermanent Magnet-Magnetorheological Elastomer for Soft Actuation System and Its Application to Robotic Grasping2021

    • 著者名/発表者名
      Peizhi Zhang, Mitsuhiro Kamezaki, Zhuoyi He, Hiroyuki Sakamoto, and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      2021 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a Permanent Magnet Elastomer (PME) Infused Soft Robot Skin for Tactile Sensing2021

    • 著者名/発表者名
      Sahil Shembekar, Mitsuhiro Kamezaki, Peizhi Zhang, Zhuoyi He, Yuhiro Iwamoto, Yasushi Ido, Hiroyuki Sakamoto, and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 永久磁石エラストマーを用いた触覚センサを一体化させたソフトロボットスキンの開発2021

    • 著者名/発表者名
      シェムベカールサヒル,王啓臣,亀﨑允啓,張裴之,岩本悠宏,井門康司,菅野重樹
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 接触力と連続的な剪断力を指先に提示可能な3軸ウェアラブルハプティックデバイスの開発2021

    • 著者名/発表者名
      服部悠太郎,亀﨑允啓,張裴之,何卓頤,角田龍一郎,菅野重樹
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 永電磁石とMRエラストマーを用いたソフト吸盤機構の開発とグリッパーへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      張裴之,亀﨑允啓,何卓頤,坂本裕之,菅野重樹
    • 学会等名
      39回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] MRFロボットアームのための力学的・幾何的順応性を高める基本制御システムの試作2021

    • 著者名/発表者名
      角田龍一郎,亀﨑允啓,張裴之,菅野重樹
    • 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
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Awards and Finalists

    • URL

      https://www.icra2022.org/program/awards

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Japan Joint Chapter Young Award (2022)

    • URL

      https://www.ieee-jp.org/section/tokyo/chapter/RA-24/RASJPYoungAward_ICRA2022.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] RA-L Paper Awards

    • URL

      https://www.ieee-ras.org/publications/ra-l/ra-l-paper-awards

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 2023 IEEE 15th International Symposium on Autonomous Decentralized System (ISADS2023)2023

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 2022 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM2022)2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2022)2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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