| 研究課題/領域番号 |
23H05445
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
大区分C
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| 研究機関 | 福島国際研究教育機構 (2025)
東京工業大学 (2023-2024) |
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研究代表者 |
鈴森 康一 福島国際研究教育機構, パワーソフトロボティクスユニット, ユニットリーダー (00333451)
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| 研究分担者 |
増田 容一 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (70849760)
難波江 裕之 東京科学大学, 工学院, 助教 (90757171)
郡司 芽久 東洋大学, 生命科学部, 助教 (80833839)
原田 恭治 日本獣医生命科学大学, 獣医学部, 准教授 (70398882)
福原 洸 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (10827611)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-12 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
206,050千円 (直接経費: 158,500千円、間接経費: 47,550千円)
2025年度: 67,080千円 (直接経費: 51,600千円、間接経費: 15,480千円)
2024年度: 68,120千円 (直接経費: 52,400千円、間接経費: 15,720千円)
2023年度: 70,850千円 (直接経費: 54,500千円、間接経費: 16,350千円)
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| キーワード | 生体模倣 / ソフトロボット学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，ロボットの身体を多様な柔軟組織が癒着しあう連続体としてとらえ，身体内部の組織を模倣する．外からは見えない身体内部構造の模倣によって，設計者が予期しない機能や従来の工学や動物学では理解しがたい現象が発現することが期待できる．
ソフトロボット学と動物学の協働により，動物身体内部の柔軟組織の力学と運動を紐解き，精度と剛性を目指した従来のロボティクスとは対極にある，あいまいな柔軟組織の設計論を明らかにし，ロボティクスの新しい一領域を切り拓く．
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| 研究実績の概要 |
順調に研究は進んでいる．①動物屍解剖，②生きた動物の運動解析，③深層生体模倣)に沿って順に説明する．
①屍解剖：ニホンジカ，ウマ，ウシ等の屍解剖を行うとともに，組織(特に靭帯)の力学的特性測定を実施した．特に，筋肉や骨格とその周辺の柔軟組織との癒着状態，頸部靭帯の形態的多様性と力学特性が明らかになった．特に本年度着目した一つが，生体組織間の「癒着と潤滑」である．骨格や筋肉，二頭筋や四頭筋などの協働筋の間，一部の膜組織はそれぞれしっかりと癒着している一方で，ヒラメ筋と腓腹筋など一部の筋肉の間や，腓腹筋など一部の筋肉と骨の境界では潤滑していることがわかった．膜状の組織が幾重にも折り重なった生体内において，「癒着と潤滑」の配置を特定するために，墨汁を用いて「癒着と潤滑」の配置を特定する手法（墨汁法）を新たに確立した．
②生きた動物の運動解析：ビーグル犬の後肢の連動機構を調査するためにX線を用いて股関節・膝関節・足根関節の角度変化を測定し，股関節が130度以上の条件で膝関節と足根関節の連動機構が発現することを明らかにした．また，動作解析システムを用いて後肢骨格の関節角度の変化と表面電極を用いた筋電図の同期が可能であることを確認した．この中で，殿筋群の活動は股関節が伸展し始める最初の動作にしか影響していない可能性が示された．
③深層生体模倣：イヌの脚部および前脚肩部の筋骨格系を模倣し，脚軌跡の再現とwalkに成功した．また，膝蓋骨内包脱臼のイヌの骨格データを用い，疾病の再現が行えた．また，癒着と潤滑の模倣に関して，「癒着と潤滑」を模倣する造形法を開発した．さらに，人工筋の表面をナイロンポリ袋によって保護して潤滑させる人工筋筋膜モジュールを開発した．脚部と体幹部の接続様式を模倣し，肩周りの柔軟性が様々な移動様式に及ぼす影響をロボット実機実験により検証することが可能となった．
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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
本研究課題は3年の期間で計画されており，現時点ではまだ研究開始後1年に達していない．このため成果の論文発表に関しては，大部分が，現在，査読中，投稿準備中，あるいは，講演予稿論文での発表にとどまっている．しかし，研究活動は計画通り順調に進んでおり，特に①動物屍解剖，②生きた動物の運動解析，③深層生体模倣に関しては，既に多くの研究成果が生まれており，今後1年以内に該当分野での有力な学術誌に多くの研究論文が順次掲載されることが見込まれる．
また，我々の研究活動は，ロボティクスと動物学における新しい視点に基づいた研究活動として，近年国内外から注目されており，招待講演等でも研究活動を紹介している．
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画にほぼ沿った形で研究を進めていく．
今後，①動物屍解剖，②生きた動物の運動解析，③深層生体模倣に関しては，引き続き当初計画に沿って研究を進めるとともに，研究成果の主要ジャーナルへの発表に力を入れる．また，試作が始まったロボットを用いて，2024年度より④評価・展開について全員が参加して研究を始める．以下，研究項目ごとに補足説明をする．
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| 評価記号 |
中間評価所見 (区分)
A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる
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