ヒトの筋協調に着目した筋骨格５指ロボットハンドのシナジー制御

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560524
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 西川 敦 信州大学, 繊維学部, 教授 (20283731)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 筋骨格ロボット / ロボットハンド / バイオロボティクス / バイオミメティクス / センサレス化 / 生体ゆらぎ / 筋シナジー / 空気圧アクチュエータ

研究概要

近年、医療・介護の分野でヒトと同じ環境で活動するロボットの駆動源として、高い安全性と柔軟性を兼ね備えた「空気圧アクチュエータ」が注目されている。本研究では、「ヒトの筋協調の仕方や生物の環境適応メカニズムをヒントに、ヒトの筋骨格構造を模倣した空気圧駆動5指ロボットハンドを制御する新しい手法（シナジー制御法）を確立すること」を目指し、４つの要素研究を実施した。(1)ヒトの筋骨格系の解剖学的構造に示唆を得た関節モデルの開発、(2)ヒトの物体把持における手指の姿勢と把持力の解析、(3)空気圧駆動ロボットハンド指先の角度・力センサレス化、(4)ゆらぎを用いたロボットハンド指先位置制御アルゴリズムの構築。

研究成果

• [雑誌論文] Angle Control of a Pneumatically Driven Musculoskeletal Model based on Coordination of Agonist-Antagonist Muscle (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Honda, Fumio Miyazaki, and Atsushi Nishikawa
  • 雑誌名: Journal of Mechanics Engineering and Automation 巻: Vol. 2, No. 12 ページ: 709-719
  • URL: http://www.davidpublishing.com/davidpublishing/Upfile/3/14/2013/2013031410576679.pdf
  • 査読あり
• [学会発表] ゆらぎを用いた多自由度5指ロボットハンドの指先位置制御―適応的忘却システムを有するアトラクタ分布更新アルゴリズムの提案と評価― (2014)
  • 著者名/発表者名: 井出翔一郎,西川敦
  • 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2014
  • 発表場所: 富山市総合体育館(2A1-J04)
  • 年月日: 20140525-29
• [学会発表] ゆらぎを用いた多自由度5指ロボットハンドの指先位置制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井出翔一郎,西川敦
  • 学会等名: 2014年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス(ISS-SP-345)
  • 年月日: 20140318-21
• [学会発表] ノイズ項を含むFitzHugh-Nagumoモデルを線形化した神経伝達に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田村優典,西川敦
  • 学会等名: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • 発表場所: 玉川大学(NC2013-90)
  • 年月日: 20140317-18
• [学会発表] ヒトの中手指節関節の筋骨格構造に示唆を得た転動関節モデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤有紗,西川敦
  • 学会等名: 第19回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: 有馬グランドホテル(兵庫県有馬市,3A1)
  • 年月日: 20140313-14
• [学会発表] 磁気センサを用いた空気圧駆動ロボットハンドの角度・力センサレス化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西澤恭平,西川敦
  • 学会等名: 日本機械学会北陸信越支部第51期総会・講演会
  • 発表場所: 富山県立大学(706)
  • 年月日: 2014-03-08
• [学会発表] ヒトの物体把持を模倣した空気圧駆動5指ロボットハンドの制御―ヒトの物体把持の姿勢と把持力の解析― (2013)
  • 著者名/発表者名: 大谷勇太,パタキートッド,西川敦
  • 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2013
  • 発表場所: つくば国際会議場(2A2-F03)
  • 年月日: 20130522-25
• [学会発表] 人間の筋骨格構造を模倣した外転・内転機能を有する示指MP関節モデルの提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西村祥一郎,西川敦
  • 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2013
  • 発表場所: つくば国際会議場(2A2-F02)
  • 年月日: 20130522-25
• [学会発表] ヒトの筋骨格系の解剖学的構造に示唆を得たフィンガロボットの開発―転動関節モデルにおける筋協調の力学と実機の評価― (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠藤有紗,西川敦
  • 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2013
  • 発表場所: つくば国際会議場(2A2-F01)
  • 年月日: 20130522-25
• [学会発表] ヒトの中手指節関節の筋骨格構造に示唆を得た転動関節モデル―筋協調の力学モデリング― (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠藤有紗,西川敦
  • 学会等名: 電子情報通信学会ヒューマン情報処理研究会
  • 発表場所: 沖縄産業支援センター(HIP2012-102)
  • 年月日: 20130313-14
• [学会発表] Hand Pressure Changes Associated with Grasped Object Center of Gravity Changes (2013)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Okuda, Todd Colin Pataky, and Atsushi Nishikawa
  • 学会等名: The 5th International Symposium on High-Tech Fiber Engineering for Young Researchers
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 年月日: 20130303-09
• [学会発表] ヒトの筋骨格系の解剖学的構造に示唆を得たフィンガロボットの開発―真円型転動関節モデルを用いた転がり運動の分析― (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠藤有紗,西川敦
  • 学会等名: 計測自動制御学会中部支部シンポジウム2013
  • 発表場所: 信州大学工学部(PR-3)
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] ヒトの中手指節関節を模倣した関節モデルの提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠藤有紗,西川敦
  • 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2012
  • 発表場所: アクトシティ浜松(IP1-T09)
  • 年月日: 20120527-29
• [学会発表] ヒトの筋骨格系の解剖学的構造に示唆を得たロボットフィンガーの開発―ヒトの中手指節関節を模倣した転動関節モデルの提案・評価― (2012)
  • 著者名/発表者名: 遠藤有紗,西川敦
  • 学会等名: 計測自動制御学会中部支部シンポジウム2012
  • 発表場所: 信州大学工学部(PR-1)
  • 年月日: 2012-09-25
• [備考] 一般科学雑誌への掲載 生体ゆらぎを制御に活かす―人から学び、人と共存するロボットを作る(信州大学・西川 敦教授), Newton 2012年6月号, 2012年4月26日発行
• [備考] Webサイトへの掲載 積水化学工業株式会社,自然に学ぶ研究事例 第96回「生体に学ぶロボット開発」(信州大学・西川敦教授), 2012年7月17日
  • URL: http://www.sekisui.co.jp/csr/contribution/bio_mimetics/1227709_1621.html
• [備考] 広報誌への掲載 なんとこちらもロボットの手!!/ロボットの動きを変える、人間と同じ動き方の医療・産業ロボット.信大NOW 82号スマートテキスタイルがもたらす快適な未来pp. 5-8, 2013年7月29日発行
  • URL: http://www.shinshu-u.ac.jp/guidance/publication/summary/2013/shindaiNOW_vol82/index.html#page=7&rect=0_0_848_600&color=3394713&scaleIndex=0
• [備考] 信州大学繊維学部 西川研究室ホームページ
  • URL: http://bs.shinshu-u.ac.jp/nishikawa/
• [備考] スマートテキスタイルがもたらす快適な未来
  • URL: http://www.shinshu-u.ac.jp/special/research/2014/02/54477.html