研究課題
前年度に製作したOrigami Spring を応用した伸展機構の簡易プロトタイプをもとに，駆動系を実装した，狭隘空間での作業用の多自由度伸展アームを設計・製作した．折り紙を応用した変形・伸展機構の従来研究では，部材の変形によって柔軟性や多自由度を実現しているものと，剛体材料が用いられた1自由度の運動をするものが主であるが，今回設計・製作した伸展アームは，剛体材料を用いながら，多自由度の運動を部材の変形を伴わずに機構によって創出することが可能となっている点が大きな特徴である．加えて，機構内で部材同士の干渉が生じやすい箇所を適切に取り除くことによって，もとになった折り紙の持つ作業領域よりも格段に大きな作業領域を持たせることができた．この研究成果をまとめた論文は IEEE Robotics and Automation Letters に採録された．上記の伸展アームには改良すべき点がいくつか残されているが，その中の1つとして，伸展アーム内での質量分布があった．提案した伸展アームは複数セグメントからなり，静止節に近いセグメントから順に駆動することを想定している．本機構は伸展に伴って径が小さくなるため，伸展の初期段階においては頭でっかちな形状になってしまい不安定となる．この問題を解決するシンプルな方法として，もとになった折り紙の展開図を改良することで，先端に行くほど細くなるようにテーパーを与えた．この改良により，駆動に必要な力の軽減と，形状の安定性の向上が確認された．また，転倒防止用支援機器に関して，詳細な仕様決定に必要な情報を文献調査によって収集し，さらに，転倒時に機器が耐えるべき荷重をシミュレーションにより導出するための準備を整えた．
2: おおむね順調に進展している
前年度および今年度の研究実施計画と照らしあわせ，当初立てた第1のアプリケーションである転倒防止機器や狭隘空間での作業用多自由度伸展アームの開発のために，Origami Springの特性を活かしながらも短所を機構学的観点に基づいて取り除くことで新たな機構を設計し，さらにその機構に駆動系を実装することを目的として今年度の研究を実施し，「Origami Springの新しいモデルの挙動解析」と「モデルの実体化法とその駆動方法の検討」を達成することができた．同時に，剛体材料を用いながら，多自由度の運動を部材の変形を伴わずに機構によって創出することが可能な伸展アームを開発することができた．今後はこれらの成果を踏まえて転倒防止用支援機器の開発に注力してゆく．
高齢者が歩行中に転倒した際の挙動を，倒立振子モデルとばね・ダンパ要素を用いたシミュレーションで解析し，理想的な転倒挙動になるようにばね定数および減衰定数を最適化する．これにより，動作支援機器の詳細な仕様を決定する．そこから，折り紙構造を応用して上述の仕様を満たすための，材料，駆動方法，製作方法を検討する．その後，簡易プロトタイプを製作し，どの程度仕様を満たすことができているのかを実験結果に基づいて評価する．
すべて 2020 2019
すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)
IEEE Robotics and Automation Letters
巻: Volume: 5 , Issue: 2 ページ: 2729 - 2736
10.1109/LRA.2020.2970976
