ソフトロボティクス技術を組みこんだ空中散布可能な災害支援ロボットの技術基盤の構築

• 研究課題/領域番号: 23K20269
• 補助金の研究課題番号: 20H02412 (2020-2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2020-2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分25030:防災工学関連
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 松本 光春 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (70434305)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 採択後辞退 (2024年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: ソフトロボット / 災害支援ロボット

研究開始時の研究の概要

激甚災害時には主要幹線道路が分断され，通常の輸送経路による物資の輸送や現地での行方不明者探索用の人員確保が困難になる．災害支援ロボットはこの問題を解決する有力なアプローチの一つである.しかしながら，災害支援ロボットの多くは硬い金属で構成されているため，一つ一つを被災地に直接運ぶ必要があり，被災地への迅速かつ大量の配置を阻害している．
本研究では近年大きな注目を集めるソフトロボティクス技術を組みこんだ空中散布可能な災害支援ロボットの実現を目指し，ソフトロボティクスに関する申請者の過去の研究成果を踏まえ，材料特性，剛性制御，形状設計，駆動原理，動力確保など多面的な観点から課題解決の可能性を検討する．

研究実績の概要

本研究では近年大きな注目を集めるソフトロボティクス技術を組みこんだ空中散布可能な災害支援ロボットの実現を目指し，ソフトロボティクスに関する申請者の過去の研究成果を踏まえ，材料特性，剛性制御，形状設計，駆動原理，動力確保など多面的な観点から課題解決の可能性を検討している．
４年目にあたる今年度は前年度までの研究結果を踏まえ，それぞれの研究テーマについて改良検討を行った．折り紙ロボットをベースとした空中散布構造については前年度までの検討要素である植物の翼果の構造についてさらに複数の検討を行った．従来の設計では落下後の地上の移動が１次元方向に制限されており、また、落下形態から歩行形態への移行が複雑な側面があった。この点を改善するためロボットの設計を見直し、羽を4枚に増やし，足として用いる事で，前後左右への移動と落下形態から歩行形態への変形の省略を目指した。また，羽の面積を大きくすることにより，揚力を増加させ，空中での更なる減速にも配慮した．改良した設計を踏まえ，従来のプロトタイプの作成経験を元に新たなプロトタイプを作成し，作成したプロトタイプについて落下実験，および，歩行実験を行った．実験の結果，フタバガキを模倣したプロトタイプと同様、回転落下により速度を落とすことに成功した．また，移動に関しては，前後左右４方向への移動が可能であることを可能にした．その他の成果として，脱皮機構を模倣した自己修復機構等に関する前年度までの成果をまとめ，国際会議や国際論文誌にて公表した．研究の目標である空中散布可能なロボットや自己修復機構等に関し，過去の実績を踏まえた改良を行い，実装面での進展があったほか，４年次までに得られた成果を踏まえ，研究に対する新たな進展が見込めたことから本研究を元に発展させた研究について研究の立案を行った．

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Development of an origami-based robot molting structure (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Aiko、Matsumoto Mitsuharu
  • 雑誌名: Artificial Life and Robotics 巻: 28 号: 4 ページ: 645-651
  • DOI: 10.1007/s10015-023-00884-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Obstacle Avoidance Behavior Combining Dodging Control and Movable Soft Material (2023)
  • 著者名/発表者名: Hanawa Shogo、Matsumoto Mitsuharu
  • 雑誌名: IEEE Sensors Letters 巻: 7 号: 8 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1109/lsens.2023.3294554
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Transformable Sheet Type Robot That Can Be Thrown from the Air (2022)
  • 著者名/発表者名: Iida Naoki、Matsumoto Mitsuharu
  • 雑誌名: Biomimetics 巻: 7 号: 3 ページ: 114-114
  • DOI: 10.3390/biomimetics7030114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A self-healing method for soft robots mimicking blood coagulation in creatures (2022)
  • 著者名/発表者名: Uchino Aoi、Matsumoto Mitsuharu
  • 雑誌名: Artificial Life and Robotics 巻: 27 号: 4 ページ: 644-651
  • DOI: 10.1007/s10015-022-00782-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-electrically driven robot composed of oat seeds with awns (2021)
  • 著者名/発表者名: Kodai Ochi, Mitsuharu Matsumoto
  • 雑誌名: Artificial life and robotics 巻: 26 号: 4 ページ: 442-449
  • DOI: 10.1007/s10015-021-00702-1
  • 査読あり
• [学会発表] Portable transformable kit (2023)
  • 著者名/発表者名: Masaya Ishino, Mitsuharu Matsumoto
  • 学会等名: 25th International Conference on Human-Computer Interaction
  • 国際学会
• [学会発表] Obstacle Avoidance Behavior Combining Dodging Control and Movable Soft Material (2023)
  • 著者名/発表者名: Shogo Hanawa, Mitsuharu Matsumoto
  • 学会等名: IEEE Sensors 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Self-Repairing Robots Inspired by Molting (2023)
  • 著者名/発表者名: Aiko Miyamoto, Mitsuharu Matsumoto
  • 学会等名: The 28th International Symposium on Artificial life and Robotics
  • 国際学会
• [学会発表] 上空からの散布可能な折り紙ロボットの検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 飯田直樹, 松本光春
  • 学会等名: 2022年電気学会電子・情報・システム部門大会
• [学会発表] 回転運動によるダイラタント流体の粘度制御 (2022)
  • 著者名/発表者名: 越智洸太, 松本光春,
  • 学会等名: 2022年電気学会電子・情報・システム部門大会
• [学会発表] Bio-inspired self-healing mechanism imitating creatures (2022)
  • 著者名/発表者名: Aoi Uchino, Mitsuharu Matsumoto
  • 学会等名: The 27th International Symposium on Artificial life and Robotics
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of driving principle of non-electrically driven robots using sound waves as a power source (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Otake, Mitsuharu Matsumoto
  • 学会等名: The 2021 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
  • 国際学会
• [学会発表] A water-driven robot composed of oat seeds with awns (2021)
  • 著者名/発表者名: Kodai Ochi, Mitsuharu Matsumoto
  • 学会等名: The 26th International Symposium on Artificial life and Robotics
  • 国際学会
• [学会発表] On Energy Transmission to Remote Location Using a Repeater (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Otake, Mitsuharu Matsumoto
  • 学会等名: 2020 The 4th International Conference on Circuits, Systems and Devices
  • 国際学会