| 研究課題/領域番号 |
22K14203
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
平光 立拓 金沢大学, フロンティア工学系, 助教 (70845536)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2026年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | ソフトロボット / ソフトメカニズム / 紐 / 関節機構 / 柔軟関節 / 空圧人工筋肉 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，紐状部材の交錯した多繊維構造体からなる，ロボットアーム用の関節機構を開発する．量産性に優れた紐状部材を絡ませることで関節機構を形成し，固有の部品を削減した，柔軟関節の新たな形態を実現する．主要な取り組みとして，関節の可動域ならびに関節剛性・振動抑制効果について，解析的・実験的に解明する．また，検査用ロボットアームへの応用を行うことで，開発した関節機構の実用範囲を確認する．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，紐状部材を交錯することで，ロボットアーム用の関節機構の開発を行う．量産性に優れた紐状部材を絡ませるという方法をとることで，固有部品の利用を減らし，製造コストの低い機械要素の実現に繋げる．研究における第一の検討事項として，関節として十分に機能するための基本条件の検証とその基礎特性を評価することが挙げられる．
本年度は，樹脂部品間を紐で接続した構造からなる，関節構造の開発に加えて可動範囲の推定手法の開発と駆動方法の構築を行った．
取り組んだ関節構造は転がり関節型と球関節型の二種類である．転がり関節型は，互いに向かい合った二つの半円柱面が交差した紐によって接続する構造である．任意の長さの紐の端部を樹脂部品上の任意の位置に接続した際の，樹脂部品の相対可動域を推定するプログラムを構築した．複数の紐による拘束を幾何学的に解析し，可動域の重ね合わせから関節全体の可動範囲を推定する．推定範囲と比較検証をするための実験の一部を実行した．
球関節型に関しては，球状部品表面を覆うネット状構造による，関節の二自由度の揺動方向の関節弾性を踏まえたうえで，腱による劣駆動による動作方法を作成した．球関節表面を走行する腱の経路と，それによる駆動力のモデルを構築した．球関節型を応用した二関節シリアルリンクアームを製作し，倣い動作を含む挙動の検証実験を行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
球関節型については，関節剛性分布に基づいた，腱駆動方法の構築を行った．応用として，二関節シリアルリンクアームを開発し，性能検証実験を行った．
転がり関節型については，転がり平面内におけるせん断・揺動の位置・姿勢可動域の推定を実現した．実験環境の構築・改良を進めており，より高自由度な可動域の原理解明および検証に取り組む用意が整いつつある．
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| 今後の研究の推進方策 |
転がり関節型に重点を置き，任意の樹脂部品形状・紐の付着条件における関節可動域の推定手法の確立に取り組む．これまで扱ってきた転がり平面内の運動に加えて，直交する向きのせん断運動も踏まえた可動域設計を進める．また，アーム型ロボットへの応用を行い，多様な関節可動域の設計とアームのアクチュエーションの影響について明らかにしたい．
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