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2009 年度 実績報告書

高度なスキルを実現可能な空圧駆動筋電義手の設計

研究課題

研究課題/領域番号 19360122
研究機関同志社大学

研究代表者

辻内 伸好  同志社大学, 理工学部, 教授 (60257798)

研究分担者 小泉 孝之  同志社大学, 理工学部, 教授 (20247795)
キーワードワイヤ腱駆動 / 空気圧アクチュエータ / 人工筋 / サーボバルブ / 筋電義手 / ロボットハンド / レギュレータ
研究概要

本研究の目的は,空気圧アクチュエータを用いた,より高機能で軽量な筋電義手とその制御方法の開発である.この目的を達成するために,まずロボットハンドの駆動源であるアクチュエータに着目した.人が使用することを前提としているため,安全性を考慮して駆動源としてマッキベンタイプの人工筋を用いることとし,独自に開発した低圧駆動型空気圧アクチュエータを使用した.知的クラスター事業で開発した低圧駆動型空気圧アクチュエータを22本用いた5指ハンドの手首関節に橈屈・尺屈と内転・外転の2自由度を付加した,5指筋電義手のプロトタイプを試作した.制御精度の向上を図るため,空気圧アクチュエータが有するヒステリシスや摩擦などの非線形の影響を考慮した制御モデルを構築した.また,構築した制御モデルを1リンクアーム指モデルに適用し,実験によりその有効性を検証した.
手首のワイヤ駆動による非線形性と物体把持による負荷変動に対してロバストな制御系として,目標値に対する手首の偏差角度と偏差各速度を入力とするファジィ制御を提案し,実験によってその有効性を実証した.また,筋電信号による角速度生成法を提案し,円錐モデルによる誤動作識別法と併用することで,より誤動作の少ない筋電義手駆動方法を開発し,実験によりその有効性を確認した.これらの結果を国際学会(IECON2009:査読付き,EMBC2009:査読付き)で公表した.
これらの成果は,セル生産に用いられる産業用ロボットハンドに展開され,「国際食品工業展2009,ロボットフードパーク」にて「すしをつまみ上げるロボットハンド」としてデモ展示を行い,多くのメディアに取り上げられた.
以上により,手首2自由度と母指掌側内転機能を有する空気圧駆動5指筋電義手を製作するにあたり,基本的な設計手法が確立された.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2009 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (3件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Development of Prosthetic Arm with Pneumatic Prosthetic Hand and Tendon-Driven Wrist2009

    • 著者名/発表者名
      H.Takeda, N.Tsujiuchi, T.Koizumi, Three Others
    • 雑誌名

      Proceedings of the 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

      ページ: 5048-5051

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 実験計画法を用いた三軸触覚センサの最適設計2009

    • 著者名/発表者名
      大島裕子, 小泉孝之, 辻内伸好, 他2名
    • 雑誌名

      設計工学 VOL.44

      ページ: 559-566

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling and Control of a Joint Driven by Pneumatic Actuator2009

    • 著者名/発表者名
      N.Tsujiuchi, T.Koizumi, H.Kan, Three Others
    • 雑誌名

      Proceedings of the 35th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society

      ページ: 2291-2296

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Correction of Image Coordinate Using Landmark for Setting Error2009

    • 著者名/発表者名
      N.Tsujiuchi, T.Koizumi, K.Kayamoto, Three Others
    • 雑誌名

      Proceedings of the 35th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society

      ページ: 2448-2453

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimized Design Method of Three-Axes Force Sensor for Robot Fingers2009

    • 著者名/発表者名
      H.Oshima, N.Tsujiuchi, T.Koizumi, Three Others
    • 雑誌名

      Proceedings of 2009 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics

      ページ: 700-705

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Optimization of the Thin-Type Four-Axis Force/Moment Sensor for a Robot Finger Using Response Surface Methodology and Desirability Function2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Hayashi, N.Tsujiuchi, T.Koizumi, Four Others
    • 雑誌名

      Proceedings of 2009 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics

      ページ: 1750-1755

    • 査読あり
  • [学会発表] 腱駆動手首を持つ空気圧駆動筋電義手の開発2009

    • 著者名/発表者名
      辻内伸好
    • 学会等名
      日本機械学会2009年度年次大会
    • 発表場所
      岩手大学(盛岡市)
    • 年月日
      2009-09-13
  • [学会発表] 腱駆動手首の開発とロボットハンドへの応用2009

    • 著者名/発表者名
      辻内伸好
    • 学会等名
      日本機械学会Dynamics and Design Conference 2009
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2009-08-06
  • [学会発表] 日常生活での使用を考慮した小型6軸ロボットアームの軌道生成2009

    • 著者名/発表者名
      辻内伸好
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2009
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡市)
    • 年月日
      2009-05-25
  • [備考]

    • URL

      http://moavic.doshisha.ac.jp/papers.html

  • [産業財産権] 回動装置,回動制御システム及び回動装置への流体供給制御方法2009

    • 発明者名
      辻内伸好, 他4名
    • 権利者名
      辻内伸好, 他4名
    • 産業財産権番号
      特許・特願2009-265026号
    • 出願年月日
      2009-11-20
  • [産業財産権] 触覚センサおよび多点型触覚センサ2009

    • 発明者名
      辻内伸好, 他6名
    • 権利者名
      辻内伸好, 他6名
    • 産業財産権番号
      特許,特許第4399545号
    • 取得年月日
      2009-11-06

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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