柔軟な体幹を有するリニア電磁アクチュエータ駆動人型上半身ロボットの身体協調運動

• 研究課題/領域番号: 26700026
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 知能ロボティクス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 仲田 佳弘 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (80720664)
• 研究協力者: 浦井 健次
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2015年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円); 2014年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
• キーワード: リニア電磁アクチュエータ / リニアバーニアモータ / ヒューマノイドロボット / 運動連鎖 / 力制御 / 身体協調運動

研究成果の概要

ロボットによる人や物体との物理的インタラクションの実現には、実環境に存在する多様な外乱に対する対応だけでなく、状況やタスクに応じたアクチュエータの柔軟性の調整およびアクチュエータ間の協調動作が不可欠である。本研究では，粘弾性を制御可能な小型・高出力のリニア電磁アクチュエータとしてリニアバーニアモータを複数製作し、体幹と双腕に本モータを用いた人型上半身ロボットを開発した。また、ロボットのアクチュエータを互いに協調して動作させることによる運動連鎖に基づく多様な動作の実現について実験を通して検討した。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of the cervical structure on the operability of teleoperated humanoid head (2017)
  • 著者名/発表者名: Maeda Kenta、Nakata Yoshihiro、Nakamura Yutaka、Ishiguro Hiroshi
  • 雑誌名: Artificial Life and Robotics 巻: 22 号: 4 ページ: 497-502
  • DOI: 10.1007/s10015-017-0387-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] A design of robotic spine composed of parallelogram actuation modules (2017)
  • 著者名/発表者名: Yu Shiqi、Nakata Yoshihiro、Nakamura Yutaka、Ishiguro Hiroshi
  • 雑誌名: Artificial Life and Robotics 巻: 22 号: 4 ページ: 477-482
  • DOI: 10.1007/s10015-017-0383-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] 螺旋型磁石を用いない磁気ねじアクチュエータの提案 (2017)
  • 著者名/発表者名: MATSUOKA Gendai、SAKAI Masahiko、NAKATA Yoshihiro、NIGUCHI Noboru、ISHIGURO Hiroshi、HIRATA Katsuhiro
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: 25 号: 2 ページ: 224-229
  • DOI: 10.14243/jsaem.25.224
  • NAID: 130005863408
  • ISSN: 0919-4452, 2187-9257
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 受動的応答性調整機構の上肢筋骨格ロボットへの適用 (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Urai, Yoshihiro Nakata, Yutaka Nakamura and Hiroshi Ishiguro
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 83 号: 845 ページ: 16-00247-16-00247
  • DOI: 10.1299/transjsme.16-00247
  • NAID: 130005303764
  • ISSN: 2187-9761
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Study on a Pneumatically Actuated Robot for Simulating Evolutionary Developmental Process of Musculoskeletal Structures (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Ryu, Yoshihiro Nakata, Yuya Okadome, Yutaka Nakamura, and Hiroshi Ishiguro
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 28 号: 2 ページ: 226-233
  • DOI: 10.20965/jrm.2016.p0226
  • NAID: 130007671061
  • ISSN: 0915-3942, 1883-8049
  • 年月日: 2016-04-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 物理的に連結された空気圧シリンダの連動駆動を利用したヒト型ロボットの肩関節機構の開発－連動する二重関節機構による広可動域関節の実現－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 浦井健次，仲田佳弘，中村泰，石黒浩
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 34 号: 9 ページ: 623-630
  • DOI: 10.7210/jrsj.34.623
  • NAID: 130005250314
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adaptive Whole-Body Dynamics: An Actuator Network System for Orchestrating Multijoint Movements (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki ryu, Yoshihiro Nakata, Yutaka Nakamura, and Hiroshi Ishiguro
  • 雑誌名: Robotics & Automation Magazine 巻: Volume: 23 Issue: 3 号: 3 ページ: 85-92
  • DOI: 10.1109/mra.2016.2582725
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Estimation of physical interaction between a musculoskeletal robot and its surroundings (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Urai, Yuya Okadome, Yoshihiro Nakata, Yutaka Nakamura, and Hiroshi Ishiguro
  • 雑誌名: Artificial Life and Robotics 巻: 19 号: 2 ページ: 193-200
  • DOI: 10.1007/s10015-014-0148-y
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Force Estimation Method for a Magnetic Lead-Screw-Driven Linear Actuator (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Heya, Yoshihiro Nakata, Masahiko Sakai, Hiroshi Ishiguro, Katsuhiro Hirata
  • 学会等名: IEEE Intermag 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 磁気ねじ駆動リニアアクチュエータ のセンサレス力制御の提案 (2018)
  • 著者名/発表者名: 部矢 明, 仲田 佳弘, 酒井 昌彦, 石黒 浩, 平田 勝弘
  • 学会等名: 電気学会 リニアドライブ研究会
• [学会発表] 螺旋型磁石を用いない磁気ねじアクチュエータの静推力特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松岡源大，酒井昌彦，仲田佳弘，石黒浩，平田勝弘
  • 学会等名: 電気学会リニアドライブ研究会
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス内理工学図書館3階図書館ホール（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2017-01-26
• [学会発表] Switching locomotion of a four-legged robot by changing the connection patterns of an actuator network system (2017)
  • 著者名/発表者名: Huthaifa Ahmad, Yoshihiro Nakata, Yutaka Nakamura, Hiroshi Ishiguro
  • 学会等名: The Twenty-Second International Symposium on Artificial Life and Robotics 2017
  • 発表場所: ビーコンプラザ（大分県・別府市）
  • 年月日: 2017-01-19
  • 国際学会
• [学会発表] Adjustable response of a robotic arm by switching paths of an actuator network system (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuma Hashizume, Yoshihiro Nakata, Yutaka Nakamura, Hiroshi Ishiguro
  • 学会等名: The Twenty-Second International Symposium on Artificial Life and Robotics 2017
  • 発表場所: ビーコンプラザ（大分県・別府市）
  • 年月日: 2017-01-19
  • 国際学会
• [学会発表] A design of robotic spine composed by parallelogram actuation modules (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiqi Yu, Yoshihiro Nakata, Yutaka Nakamura, Hiroshi Ishiguro
  • 学会等名: The Twenty-Second International Symposium on Artificial Life and Robotics 2017
  • 発表場所: ビーコンプラザ（大分県・別府市）
  • 年月日: 2017-01-19
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of the cervical structure on the operability of tele-operated humanoid head (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenta Maeda, Yoshihiro Nakata, Yutaka Nakamura, Hiroshi Ishiguro
  • 学会等名: The Twenty-Second International Symposium on Artificial Life and Robotics 2017
  • 発表場所: ビーコンプラザ（大分県・別府市）
  • 年月日: 2017-01-19
  • 国際学会
• [学会発表] 遠隔操作型アンドロイドヘッドの頸部関節機構とその操作性に関する検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 真栄田健太，仲田佳弘，中村泰，石黒浩
  • 学会等名: HAIシンポジウム2016
  • 発表場所: 東京大学 駒場キャンパス 21KOMCEE（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2016-12-03
• [学会発表] 螺旋型磁石を用いない磁気ねじアクチュエータの提案 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松岡源大，酒井昌彦，仲田佳弘，新口昇，石黒浩，平田勝弘
  • 学会等名: 電磁現象及び電磁力に関するコンファレンス2016
  • 発表場所: 群馬県桐生市市民文化会館（群馬県・桐生市）
  • 年月日: 2016-11-24
• [学会発表] Design Strategy for Robotic Spines of Androids with a Natural Postural Appearance (2016)
  • 著者名/発表者名: Andrei S. Ramalho, Yutaka Nakamura, Yoshihiro Nakata, Hiroshi Ishiguro
  • 学会等名: 2016 IEEE-RAS 16th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids)
  • 発表場所: Cancun (Mexico)
  • 年月日: 2016-11-15
  • 国際学会
• [学会発表] Adaptive Locomotion by Two Types of Legged Robots with an Actuator Network System (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Ryu, Yoshihiro Nakata, Yutaka Nakamura, Hiroshi Ishiguro
  • 学会等名: 2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Daejeon (Korea)
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] 多段プレート型首機構により支持されたアンドロイドヘッドの遠隔操作性の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 真栄田健太，仲田佳弘，中村泰，石黒浩
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] 人型上肢筋骨格ロボット HUMA を用いた外力に対する応答性調整の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋詰拓馬，浦井健次，仲田佳弘，中村泰，石黒浩
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] HUMA: A Human-like Musculoskeletal Robot Platform for Physical Interaction Studies (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuya Okadome, Yutaka Nakamura, Kenji Urai, Yoshihiro Nakata, and Hiroshi Ishiguro
  • 学会等名: IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots 2015
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2015-11-05
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a Pneumatic-Electromagnetic Hybrid Linear Actuator with an Integrated Structure (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Nakata, Tomoyuki Noda, Jun Morimoto, and Hiroshi Ishiguro
  • 学会等名: EEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems 2015
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 2015-10-01
  • 国際学会
• [学会発表] バックドライバビリティを持つ多自由度ロボットと柔軟物との接触力予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡留 有哉, 中村 泰, 仲田 佳弘, 石黒 浩
  • 学会等名: ニューロコンピューティング研究会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2015-06-25
• [学会発表] 物理的に連結された空気圧シリンダの連動駆動によるロボットアームの応答性調整機構の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠秀行, 仲田佳弘, 橋詰拓馬, 中村泰, 石黒浩
  • 学会等名: 第59回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-06-22
• [学会発表] 人と同様の可動域を持つ空気圧駆動上肢型ロボットのダイナミクス推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡留 有哉, 中村 泰, 浦井 健次, 仲田佳弘, 石黒 浩
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-05-18
• [学会発表] 二関節筋機構を有する腕ロボットによるエンドエフェクタの応答性調整の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橋詰 拓馬, 仲田 佳弘, 岡留 有哉, 中村 泰, 石黒 浩
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-05-18
• [学会発表] 埋込磁石二層固定子を有する3種類のリニアアクチュエータの推力およびディテント力の比較 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安藤晃規，平田勝弘，仲田佳弘，石黒浩
  • 学会等名: マグネティックス／リニアドライブ／日本磁気学会合同研究会
  • 発表場所: 豊田工業大学（愛知県名古屋市天白区）
  • 年月日: 2014-12-19
• [学会発表] High performance linear actuators for physical human-robot interaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Nakata
  • 学会等名: International Workshop on Cognitive Neuroscience Robotics
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2014-12-08
• [学会発表] A Physically Connected Actuator Network: A Self-organizing Mechanism for Robotic Musculoskeletal Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Ryu, Yoshihiro Nakata, Yuya Okadome, Yutaka Nakamura, and Hiroshi Ishiguro
  • 学会等名: International Conference on Intelligent Robotics and Systems (IROS 2014), Workshop: From Active Impedance to Intrinsically Compliant and Variable Impedance Actuators: Pros, Cons and Trade-offs
  • 発表場所: Palmer House a Hilton Hotel (Chicago, IL, USA)
  • 年月日: 2014-09-14
• [学会発表] 筋骨格構造の進化的発生過程シミュレーションのための空圧駆動ロボットの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笠秀行, 仲田佳弘, 岡留有哉, 中村泰, 石黒浩
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
  • 発表場所: 富山市総合体育館（富山県富山市）
  • 年月日: 2014-05-26
• [学会発表] ロボットの柔軟動作を実現する高出力リニアバーニアモータの開発とその制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 仲田 佳弘，木谷 健二，平田 勝弘，石黒 浩
  • 学会等名: 第58回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府京都市南区）
  • 年月日: 2014-05-21
• [備考] Yoshihiro Nakata website
  • URL: http://yoshihiro-nakata.net/
• [備考] 仲田佳弘のホームページ
  • URL: http://yoshihiro-nakata.net/
• [備考] 研究者のwebページ
  • URL: http://yoshihiro-nakata.net/
• [産業財産権] 磁気式動力伝達構造体及びアクチュエータ (2017)
  • 発明者名: 仲田 佳弘, 石黒 浩, 平 田 勝弘, 松岡 源大
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017
  • 外国
• [産業財産権] 磁気式動力伝達構造体及びアクチュエータ (2016)
  • 発明者名: 仲田佳弘，石黒浩，平田勝弘，松岡源大
  • 権利者名: 仲田佳弘，石黒浩，平田勝弘，松岡源大
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-11-21