• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2005 年度 実績報告書

多自由度マニピュレータのための人工筋肉の加工・制御方法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17560240
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

中坊 嘉宏  独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 研究員 (70360609)

研究分担者 向井 利春  独立行政法人理化学研究所, 生物型感覚統合センサー研究チーム, チームリーダー (80281632)
安積 欣志  独立行政法人産業技術総合研究所, セルフエンジニアリング研究部門, 研究グループ長 (10184136)
キーワードIonic Polymer Metal Compos / Soft actuator / Electroactive polymer / Distributed parameter syst / Euler-Bernoulli beam / Eigenfunction expansion / Micro robot / Impedance model
研究概要

本年度は,成型加工方法と制御アルゴリズム,回路の開発を行い,各要素技術について研究を進めた.具体的には本研究以前に開発したレーザ加工による電極パターンを有する2次元マニピュレータの視覚フィードバックシステムに対して,2次元空間内での位置,姿勢制御のため,7関節を持つ人工筋肉によるヘビ型の遊泳ロボットを例として,その屈曲形状の動的な応答を、材料力学における梁の曲げ運動の解析手法を用いてモデル化し,運動方程式の解法として固有空間法を用いたモード展開の方法を提案した。さらにこの手法を用いたシミュレーションと、実際の屈曲形状を測定し、パラメータ同定を行った結果と比較して,本モデル、および解析手法の有効性を確認した.またこれを大変形に対して適用するための近似解法について検討した.
一方,人工筋肉の制御回路の設計に関して、従来のアナログ制御よりも高効率なPWM制御の適用について検討した。そのため、まず人工筋肉の電気インピーダンス応答を調べてモデル化を行い,分布定数系を特徴としたインピーダンスモデルを提案して,実際の測定結果との比較を行ってモデルの有効性を確かめた.またこれに基づいて人工筋肉の特性にあった高効率なPWM制御方法を発案し,その有効性について基礎的な実験を行って検討を進めた.
最後に人工筋肉の3次元化について検討を行い,複数の人工筋肉片を組み合わせて自在な3次元運動を可能にする3次元マニピュレータの全体構造を設計した.
低摩擦ゲルを用いた積層化については、基礎的な検討を行い、またプレス加工については実験機器の整備を行って、実際の開発についての準備研究を進めた。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 人工筋肉を利用したヘビ型水中推進ロボット2006

    • 著者名/発表者名
      小川浩司, 中坊嘉宏, 向井利春, 安積欣志, 大西 昇
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 42・1

      ページ: 80-89

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Propulsion Model of Snake-like Swimming Artificial Muscle2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Nakano, K.Takagi, T.Mukai, Z.Luo, K.Asaka
    • 雑誌名

      IEEE Int.Conf.on Robotics and Biomimetics (Robio 2005) Proceedings

      ページ: 42-47

  • [雑誌論文] Kinematic Modeling and Visual Sensing of Multi-DOF Robot Manipulator with Patterned Artificial Muscle2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Nakao, Toshiharu Mukai, Kinji Asaka
    • 雑誌名

      IEEE Int.Conf.Robotics and Automation (ICRA 2005) Proceeding

      ページ: 4326-4331

  • [雑誌論文] IPMCアクチュエータの電気インピーダンス2005

    • 著者名/発表者名
      高木, 中坊, 羅, 安積, 早川, 山村
    • 雑誌名

      第6回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会講演会論文集

      ページ: 237-238

  • [雑誌論文] IPMCを用いたヘビ型水中ロボットにおける屈曲振幅増大現象のモデル化と解析

    • 著者名/発表者名
      高木賢太郎, 中坊嘉宏, 羅志偉, 向井利春
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌 (掲載予定)

  • [雑誌論文] An Analysis of Increase of Bending Response in IPMC Dynamics Given Uniform Input

    • 著者名/発表者名
      K.Takagi, Y.Nakano, Z.Luo, T.Mukai, K.Asaka
    • 雑誌名

      13th SPIE Annual Int.Symp.on Smart Structures and Materials, Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD) (掲載予定)

  • [図書] Chapter "Bio-mimetic Soft Robots using IPMC" in book "Electroacitve Polymers in Robotic Applications"

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Nakabo, Toshiharu Mukai, Kinji Asaka
    • 出版者
      Springer(掲載予定)

URL: 

公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi