Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

炭素繊維 / カーボンナノチューブ / 腱駆動 / ロボット

ロボット / 人工筋肉 / 小型分散モジュール / 腱駆動 / 形状記憶合金 / 抵抗値制御 / 小型脚ロボット / アクチュエータ / 知能ロボディックス

平成19年度においては,前年度に開発してきた基本モジュールを拡張する形で,形状記憶合金(SMA)の抵抗値制御のための小型駆動モジュール,その駆動モジュールと統合するための携帯電話用超小型カメラによる視覚処理可能な小型感覚動作モジュールと球面関節の形状記憶合金による拮抗筋制御機構を組み合わせることにより,外部のシステムからは独立して環境探査行動が可能な超小型腱駆動ロボットシステムを実現した.
具体的には,70[mm]x70[mm]x30[mm],26[g]の大きさを持ち,24本のSMAアクチュエータで16自由度を持つ骨格を駆動する腱駆動型の超小型4脚移動ロボットを開発した.開発した4脚腱駆動ロボットの中央部には,19年度に開発した駆動制御モジュールとLi-ionバッテリ,カメラモジュールを搭載しており,カメラモジュールは高速な携帯電話用のCPUを搭載し高度な画像処理が可能である.そして,制御モジュール及び,カメラモジュールはBluetoothを搭載した通信モジュール基板と連結され,外部との通信を行うことができる.
更に,そのロボットの動作生成手法を提案した.即ち,足先位置から逆運動学問題を解き,関節トルクと関節姿勢を求め,そこから2次計画問題を解くことによって,まず,各SMAの腱長と張力を求める.そして,その腱長と張力から,18年度の研究において確立した抵抗値制御法を用いることで,所望の足先姿勢から制御するSMAの抵抗値を求める手法を開発し,実際のロボットの3自由度球面関節部で検証を行った.
複数の形状記憶合金を密集させ並列に利用する新しい人工筋肉システムを構築することを考え,形状記

ロボット / ヒューマノイド / 腱駆動 / 全身行動 / 粉体積層成型法 / 柔軟体幹 / 脊椎 / 制御モジュール / 紛体積層成型法

本研究は,胴体に既存のマニピュレータを4本接続したようなヒューマノイドではなく,人間のように頭部と胴体の姿勢を柔軟に制御でき,関節の剛性を動的に調節可能な人間型ヒューマノイドの実現法と行動制御法をテーマとしている.そこで,全身を人間のように筋骨格構造をもたせ,頭部,胴体,四肢の駆動すべてを互いに拮抗した筋肉型アクチュエータを複数本利用した腱駆動型のヒューマノイドの開発を行った.この全身が筋骨格構造をもち筋腱拮抗駆動のヒューマノイドの全身がしなやかさと耐衝撃余裕を有する行動をどのように実現すべきかをあきらかにすることが本研究の目的であった。3年間の計画として,腱駆動ユニットの開発,胴体の開発,腕部の開発,下半身の開発を行い最後に,全身行動の実験を行うという予定を順調に進めることができた.本研究で開発した項目は以下のようになり,本研究研究により,脊椎を有し筋増強型構造を有する全身腱駆動ヒューマノイドの構成法を実証的に明らかにすることができた.
(1)張力,直動変位のセンサ信号とモータの駆動を制御する腱駆動ユニットの実現.
(2)粉体積層成型法を用いて樹脂による自由曲面形状をもつ脊椎・胸郭・肉付き部の開発
(3)人間の骨格構造をもつ前腕部と多指ハンド構造の製作
(4)両眼立体視と音源定位処理による注視情報処理の頭部運動制御
(5)腱駆動型柔軟体幹部の運動制御
(6)筋増強可能な構造をもつ下半身脚を実現
(7)腱駆動全身ヒューマノイドの行動実験と総括

【研究分担者】
吉海智晃	東京大学	大学院・情報学環	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
岡田慧	東京大学	大学院・情報理工学系研究科	科学技術振興特任教員	(Kakenデータベース)
水内郁夫	東京大学	大学院・情報理工学系研究科	科学技術振興特任教員	(Kakenデータベース)
國吉康夫	東京大学	大学院・情報理工学系研究科	助教授	(Kakenデータベース)