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ROBIN: Rotation-based Buckling Instability Analysis, and Applications to Creation of Novel Soft Mechanisms

研究課題

研究課題/領域番号 24K00847
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金
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, 教授 (60757508)

研究分担者 NGUYEN HuuNhan  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (80981159)
平井 慎一  立命館大学, 理工学部, 教授 (90212167)
研究期間 (年度) 2024-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2026年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2025年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2024年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワードSoft robotics / Rotational Actuation / FEM / ROBIN / Rotational Buckling / Gripper / Simulation / Optimizaiton
研究開始時の研究の概要

In this proposal, our aim is to tackle ROBIN (ROtation-based Buckling Instability aNalysis) of volumetric body covered with continuous soft, flexible skin under simple rotations, and apply to soft robotics field. We will clarify the correlation between the buckling states of soft skin with respect to rotating actions, considering nonlinear deformation, self- contact issue, and external interaction stimuli, and an optimization pipeline of ROBIN-based structure. Finally, we implement ROBIN design philosophy to actual soft, flexible robotic mechanisms, such as robotic gripper, pulsation pump.

研究実績の概要

We successfully developed a dynamic simulation using the Finite Element Method (FEM) to investigate the role of buckling instability in the formation of the ROBIN function. Building on these simulations, we conducted an in-depth study of the morphological factors affecting the performance of the ROBIN actuator and applied these insights to design a ROBIN-based gripper capable of efficiently grasping objects. We also carried out a preliminary examination of the gripper’s sensing capabilities using external force/torque sensors. Lastly, we demonstrated the potential of ROBIN-based applications in robotics by proposing several novel robotic system designs.

現在までの達成度
現在までの達成度

1: 当初の計画以上に進展している

理由

All planned research activities for FY2024 proceeded with notable progress. Additionally, we initiated the concept of a ROBIN-based pump capable of emulating the pressurization function of the human heart. We also evaluated various fabrication processes, including injection molding and 3D printing, to determine the most effective method for producing the ROBIN-based gripper.

今後の研究の推進方策

In the FY2026, we aim to tackle the fowling issues: 1) Proposal of optimization process for ROBIN actuator based on study on the morphological role of rotational buckling phenomenon. 2) Proposal of efficient sensing method for ROBIN actuator that can assess the buckling states and the interaction with the surrounding environment. 3) Extensive elaboration of the showcases where the ROBIN actuator can be applied, such as fruit harvesting, food manipulation.

報告書

(1件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2025 2024 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Prince Edward Island(カナダ)

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Istituto Italiano di Tecnologia/University of Pisa(イタリア)

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [国際共同研究] UNSW Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Terradynamics of Monolithic Soft Robot Driven by Vibration Mechanism2025

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Linh Viet、Nguyen Khoi Thanh、Ho Van Anh
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Robotics

      巻: 41 ページ: 1436-1455

    • DOI

      10.1109/tro.2025.3532499

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Soft yet secure: Exploring membrane buckling for achieving a versatile grasp with a rotation-driven squeezing gripper2024

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

      The International Journal of Robotics Research

      巻: 44 号: 10-11 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1177/02783649241272120

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Preliminary Study of a Soft Artificial Pump Based on ROBIN - Rotation-Based Buckling Instability Analysis2024

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

      IEEE/SII International Symposium on System Integration

      巻: 0 ページ: 245-250

    • DOI

      10.1109/sii58957.2024.10417442

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [備考] ROBIN-based gripper

    • URL

      https://sites.google.com/view/rosesoftgripper/trang-chủ

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2024-04-11   更新日: 2025-12-26  

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