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2023 年度 実績報告書

筋骨格ポテンシャル法とソフトアクチュエータを融合した超多筋骨格ソフトロボティクス

研究課題

研究課題/領域番号 21H03523
研究機関中京大学

研究代表者

木野 仁  中京大学, 工学部, 教授 (50293816)

研究分担者 槇田 諭  福岡工業大学, 工学部, 准教授 (60580868)
石原 彰人  中京大学, 工学部, 教授 (80387620)
田原 健二  九州大学, 工学研究院, 教授 (80392033)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード生体システム / バイオミメティクス / 運動生成
研究実績の概要

従来の筋骨格ポテンシャル法では,対象システムの関節自由度が1~2ODFに限定されており,筋肉の種類も単関節筋と2関節筋に限定されていた.また,対象システムも上腕を想定したものが主であった.また,姿勢制御については,PTP制御に限定しており,軌道制御の対応については不十分であった.そこで2023年度では以下の研究を行い,その成果の一部を国際会議での発表,国内学会での発表.査読付き英語論文などにまとめた.
(I) 関節が多自由度を有する場合や各筋肉が3関節以上に影響を与える多関節筋を持つシステムに対する,目標姿勢の収束性の数学解析を行い,筋肉の満たす条件を明らかにした.
(II) 人体の筋骨格構造を高精度に再現したデジタルヒューマン上において,矢状面内の上腕について,筋骨格ポテンシャル法を用いた姿勢制御の解析を行い,筋内力の選定法を確立し,本手法の有用性をシミュレーションで確認した.
(III) 平面2関節人腕モデルに対し,シューティング法を拡張し,初期筋力と粘性を繰り返し試行によって軌道生成を行う手法の提案し,シミュレーションにより.提案手法の有効性を確認した.
その他に,(IV) 簡易的なHillモデルに基づく4本筋肉を用いたコンパス型の脚モデルに対し,受動方向に筋骨格ポテンシャル法を組み合わせた際のロバスト性に注目し,シミュレーション解析を通じて.ロバスト性の向上を確認した.また,(V) 高機能材料ソフトアクチュエータの人工筋の利用を想定し,軟体動物に代表されるソフトロボットにおいて.筋の配置や剛性のマッピングを知能的に生成する手法を提案し,その初期段階としてシミュレーションモデルを作成した.

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

研究代表者・分担者の研究室ホームページURL

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Convergent Conditions of Feedforward Control for Musculoskeletal Systems with Multi 1-DOF Joints Driven by Monoarticular and Biarticular Muscles2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ochi, Koichi Komada, Kenji Tahara, Hitoshi Kino:
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 35 ページ: 751-761

    • DOI

      10.20965/jrm.2023.p0751

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Through-hole Detection and Finger Insertion Planning as Preceding Motion for Hooking and Caging a Ring2023

    • 著者名/発表者名
      K. Makihara, T. Otsubo, and S. Makita
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 35 ページ: 734-742

    • DOI

      10.20965/jrm.2023.p0734

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Variable end-point viscoelasticity control for a musculoskeletal redundant arm2023

    • 著者名/発表者名
      Shoki Tsuboi, Hikaru Arita, Hitoshi Kino, and Kenji Tahara
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 37 ページ: 1128-1141

    • DOI

      10.1080/01691864.2023.2239880

    • 査読あり
  • [学会発表] Material Classification using Heat Transfer Analysis with Infrared Camera2024

    • 著者名/発表者名
      K. Lertdumronglak and S. Makita
    • 学会等名
      29th International Symposium on Artificial Life and Robotics
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋骨格システムの筋内力フィードフォワード位置制御法における繰り返し学習を用いた軌道制御2023

    • 著者名/発表者名
      千田和輝,駒田洸一,松谷祐希,田原健二,木野仁
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] 球体関節を有する筋骨格構造システムにおける筋内力ポテンシャル解析の検討2023

    • 著者名/発表者名
      越智裕章,木野仁
    • 学会等名
      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
  • [学会発表] Proposal of Feedforward Trajectory Control with Iterative Learning for a Musculoskeletal System2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Senda, Koichi Komada, Tetsuya Morizono, Yuki Matsutani, Kenji Tahara, Hitoshi Kino
    • 学会等名
      IEEE 18th Int. Conf. on Advanced Motion Control
    • 国際学会
  • [学会発表] ロボットマニピュレーションにおける非接触な幾何学的拘束の効果をポテンシャルエネルギーに基づいて評価する手法2023

    • 著者名/発表者名
      濱田 涼,槇田諭
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] メカノクロミック構造色ゲルの色調変化に基づく接触荷重の推定2023

    • 著者名/発表者名
      藤村輝,槇田諭
    • 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
  • [備考] 中京大学 木野研究室ホームページ

    • URL

      http://openweb.chukyo-u.ac.jp/~h-kino/

  • [備考] 九州大学 田原研究室ホームページ

    • URL

      https://www.hcr.mech.kyushu-u.ac.jp/

  • [備考] 福岡工業大学 槇田研究室ホームページ

    • URL

      https://www.fit.ac.jp/~makita/

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公開日: 2024-12-25  

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