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2020 年度 実施状況報告書

「駆動・計測・制御」三位一体のメカニカル反射デバイスで実現する運動知能の超分散化

研究課題

研究課題/領域番号 20K14695
研究機関大阪大学

研究代表者

増田 容一  大阪大学, 工学研究科, 助教 (70849760)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードロボット制御 / 反射 / 神経生理学 / 筋骨格ロボット / 空気圧 / 人工筋肉
研究実績の概要

本研究ではセンサやマイコンを一切用いない機械式の反射デバイスをロボット各部に埋め込むことで,走行フォーム等の運動を創発する新たなロボット設計論の構築を行う.
本年度の主要な成果の1つとして,従来までに開発した人工筋肉および人工受容器に加えて,人工神経デバイスと呼ぶ新たな反射デバイスを開発した.本デバイスは,ロボットが環境から受ける力刺激や,他の人工筋肉の活性化度合に応じて,ロボット内を流れる空気圧力を調整する機能をもつ.本デバイスを用いた新たな筋骨格ロボットでは,拮抗筋を含む両足8本の人工筋肉を協調的に動かすことに成功した.本成果は,ロボット工学分野におけるトップジャーナルの1つであるIROS2020に採択された[1].
[1] Y. Masuda, K. Miyashita, K. Yamagishi, M. Ishikawa, and K. Hosoda, “Brainless Running: A Quasi-quadruped Robot with Decentralized Spinal Reflexes by Solely Mechanical Devices. ’’ IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2020.

2つめの成果は,連続的な力制御が可能な新たな受容器デバイス[2]の開発である.従来の受容器デバイスは外力の有無に応じた離散的な空気圧力のON/OFFしかできなかったが,新たなデバイスを用いることで,連続的な外力の変化を,連続的な空気圧力に変換することが可能になった.本成果は,今後試みる筋骨格ロボットのバランス制御などに活用する予定である.
[2] 増田,宮下,石川「 バルブでつくるロボットの神経基盤 第二報:連続的な外力フィードバックが可能な受容器デバイスの開発 」33回自律分散システムシンポジウム,2B2-02 ,32回自律分散システムシンポジウム(DAS2021),2B2-3,オンライン上,2021.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究ではセンサやマイコンを一切用いない機械式の反射デバイスをロボット各部に埋め込むことで,走行フォーム等の運動を創発する新たなロボット設計論の構築を行う.
本年度は,ロボットの基本要素となる反射デバイスの開発を行った.これらデバイスは,従来のマイコンレス空気圧制御においてボトルネックとなっていた,制御系設計の自由度を大幅に拡幅するものである.
具体的には,従来までに開発した人工筋肉および人工受容器に加えて,人工神経デバイスと呼ぶ新たな反射デバイスを開発した.本デバイスは,ロボットが環境から受ける力刺激や,他の人工筋肉の活性化度合に応じて,ロボット内を流れる空気圧力を調整する機能をもつ.本デバイスを用いた新たな筋骨格ロボットでは,拮抗筋を含む両足8本の人工筋肉を協調的に動かすことに成功した.
2つめの成果は,連続的な力制御が可能な新たな受容器デバイスの開発である.従来の受容器デバイスは外力の有無に応じた離散的な空気圧力のON/OFFしかできなかったが,新たなデバイスを用いることで,連続的な外力の変化を,連続的な空気圧力に変換することが可能になった.本成果は,今後試みる筋骨格ロボットのバランス制御などに活用する予定である.

今後の研究の推進方策

今後は,新たに開発したマイコンレス反射デバイスを活用することで,より高度かつ多岐に渡るマイコンレスの制御タスクに取り組む予定である.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Vibration-based motion generation without any sensor or microprocessor2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Masuda, Y. Minami, M. Ishikawa
    • 雑誌名

      Asian Journal of Control

      巻: 22 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1002/asjc.2374

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 無脳歩行現象:「弱い」モータや筋肉から発現する運動パターン2020

    • 著者名/発表者名
      増田
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 38 ページ: 920-925

    • DOI

      10.7210/jrsj.38.920

    • 査読あり
  • [学会発表] 群衆の拍手における隠密エージェントの影響解析2021

    • 著者名/発表者名
      藤,増田,石川
    • 学会等名
      33回自律分散システムシンポジウム(DAS2021)
  • [学会発表] バルブでつくるロボットの神経基盤 第二報:連続的な外力フィードバックが可能な受容器デバイスの開発2021

    • 著者名/発表者名
      増田,宮下,石川
    • 学会等名
      33回自律分散システムシンポジウム
  • [学会発表] On Brainless-Control Approach to Soft Bodies: A Novel Method to Generate Motion Patterns by Pneumatic Reflex Devices2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Masuda, M. Ishikawa
    • 学会等名
      IFAC world congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Bio-inspired Quadruped Robot Exploiting Flexible Shoulder for Stable and Efficient Walking2020

    • 著者名/発表者名
      A. Fukuhara, M. Gunji, Y. Masuda, K. Tadakuma, and A. Ishiguro
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergence of Swing-to-Stance Transition from Interlocking Mechanism in Horse Hindlimb2020

    • 著者名/発表者名
      K. Miyashita, Y. Masuda, M. Gunji, A.Fukuhara, K. Tadakuma, and M. Ishikawa
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Brainless Running: A Quasi-quadruped Robot with Decentralized Spinal Reflexes by Solely Mechanical Devices2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Masuda, K. Miyashita, K. Yamagishi, M. Ishikawa, and K. Hosoda
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 国際学会
  • [学会発表] 肩帯の柔軟なハンモック構造を活用可能な四脚ロボットの開発2020

    • 著者名/発表者名
      福原,郡司,増田,多田隈,石黒
    • 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
  • [学会発表] ウマの脚内連動機構を活用可能な後半身ロボットの開発2020

    • 著者名/発表者名
      宮下,増田,福原,郡司,多田隈,石川
    • 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
  • [学会発表] 四脚歩行メカニズム探究のためのトルク出力型ロボットプラットフォームの開発2020

    • 著者名/発表者名
      谷川,増田,石川
    • 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
  • [学会発表] 反射・筋特性を再現した四脚ロボットの即時適応的な運動生成2020

    • 著者名/発表者名
      谷川,増田,石川
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] 四脚動物の前肢に備わる不動化機構の検討2020

    • 著者名/発表者名
      天池,福原,郡司,増田,多田隈,石黒
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] ウマ後肢の筋・腱構造による支持/遊脚機能の即時転換2020

    • 著者名/発表者名
      宮下,増田,福原,郡司,多田隈,石川
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] 柔軟な肩部ハンモック構造による四脚ロボットの歩行安定化2020

    • 著者名/発表者名
      福原,郡司,増田,多田隈,石黒
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] 群衆の手拍子を陰で操る隠密制御2020

    • 著者名/発表者名
      藤,増田,石川
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会

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公開日: 2021-12-27  

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