Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

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

バイオテクノロジー / 植物組織培養 / マイクロロボット / 形状記憶合金 / カルス / プロトプラスト / 自動化技術 / 位置センサ / バイオテクノロジ- / ロボット

組織培養により得られた長さ2mm程度の幼苗やカルス細胞塊を培養器間で移植するマイクロロボット(メリクロンロボットと呼称)を開発,試作した。本ロボットハンドはアクチュエータに形状記憶合金を使用しており,苗やカルスを傷めることなく把握して寒天培地から植出し,別の寒天培地に植付けることができる。苗の位置検出は培地に微弱なハルス電流を流すと,苗が一種のアンテナとなり電波を発振する現象を利用している。この検出精度に及ぼす受信アンテナ形状の影響を詳しく調べるとともに,受信アンテナをハンド部と一体化し小型化を図った。苗の性状判定はカラーセンサにより行う。以上の装置を統合した移植システムをユニツト化し,2ユニツトからなる全自動苗移植システムを試作,完成した。本システムでは分散型の制御方式を取り入れており,各ユニットは単体でも使用できる。また,室内を無菌維持するため電話回線による遠隔操作とした。システムの性能試験を行った結果,1本の苗を約20Sで移植でき,実用化の目処を得た。さらに,カルスを対象として,環境制御が可能な試作インキュベータにロボットを内蔵したカプセル構造型の移植システムを開発した。また,上記植物アンテナセンサ方式の応用として,植物器官やカルス細胞塊の電波像を得る装置を新たに試作した。その結果,電波像が形状認識や生理状態計測用センサとして利用できる可能性を見出した。さらに,遠心分離器を使用しない簡単な構造からなるプロトプラスト自動製造装置を試作した。これにより均一な大きさのプロトプラストが得られる。また,Dielectrophoresis現象を適用した溶液チャンバ内におけるプロトプラストの運動制御装置を試作し,1対1細胞融合の自動化についても検討した。以上の結果を基に,植物組織培養の自動化システム開発における設計理念について考察し,既存技術との整合性など現状における実用上の問題点を明らかにした。

【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)