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2023 年度 実績報告書

機能性流体を用いることで無脊椎軟体生物を模倣したロボットの設計手法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K19890
研究機関信州大学

研究代表者

柯 強  信州大学, 先鋭領域融合研究群社会基盤研究所, 特任講師 (70821122)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードソフトロボティクス / バイオインスパイアード
研究実績の概要

研究期間全体では,連続粘弾性身体を持つソフトロボットの開発による軟体生物の柔らかい動きの実現を目指して研究を行った.
要素技術として,内部の液体によって膜構造を保持できる液体包骨格のソフトアクチュエータを構築した.形状記憶合金(SMA)の収縮によるエラストマーのボディは軸方向に変形させることでアクチュエーションの機能を実現する.複数の液体包骨格アクチュエータを用いてミミズを模倣した小型ロボットを作製した.さらに剛毛を模した構造物を付加することで異方性摩擦を向上させ,蠕動運動による土中移動を可能にした.
アクチュエーションシステムの出力を推定するため,液体包骨格アクチュエータのモデルを構築し,理論出力を算出できた.一方で,アクチュエータの変形の解明のため,有限要素解析ソフトでシミュレーションを構築し,変形に影響する要素について考察を行った.シミュレーションの結果による材料の硬さやアクチュエータの構造の合理性を明らかにしていた.上記のハードウェアの開発を踏まえ,制御回路の作製によるロボットの前進量と熱問題を両立させる運動パターンを考察して適切な制御方法を明らかにした.
一方で本年度は,水に界面活性剤とカルボニル鉄粉を混合させることで水性磁気粘性流体を作製し,流体とエラストマーの相性について評価を行った.さらに流体の安定性と磁気抵抗効果に関する性能の測定を行った.作製した流体をエラストマーに取り込ませることで硬さが制御できるソフトな構造を実現した.磁場の調整による構造の変形挙動が変えられることを確認した.

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件)

  • [雑誌論文] Curriculum-reinforcement learning on simulation platform of tendon-driven high-degree of freedom underactuated manipulator2023

    • 著者名/発表者名
      Or Keung、Wu Kehua、Nakano Kazashi、Ikeda Masahiro、Ando Mitsuhito、Kuniyoshi Yasuo、Niiyama Ryuma
    • 雑誌名

      Frontiers in Robotics and AI

      巻: 10 ページ: 01-15

    • DOI

      10.3389/frobt.2023.1066518

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2024-12-25  

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