内燃レシプロエンジンと高分子を活用した温柔な人体触感再現ロボットの研究

本年度は前年度の内容に加え、①ヒト上半身における人らしい触感の肉質・装飾的な筋肉・骨格の設計と実装、②外装の加温を目的としたエンジン冷却水循環システムの実装と実験、③左右の肩・肘・手首・橈尺回旋・五指を単一動力源で駆動する多重クラッチ機構の実装と実験、④高分子アクチュエータの掌部内蔵と駆動手法検討、を実施した。①に関して、これらは高分子素材を活用して作成し、関節はヒト関節の可動方向と弾性を模したものとした。②に関して、外装に沿うように実装した柔軟なリボンチューブを流路として加温を行った。エンジン代替にシースヒータを用いた実験の結果、両腕を人肌程度に温めることを実現した。③に関して、インダクションモータを用いた実験の結果、単一動力源による五指を含めた人腕動作を実現した。五指は一つの指に実装した三本のワイヤを途中で組紐のように編み込んだものを牽引し、駆動自由度の削減を図った。④に関して、エンジン排熱を手先位置で利用することが困難であることから、エンジンに取り付けた発電機を介してジュール熱により駆動することを検討した。①から④において、例えば片腕のみに留まるなど、部分的に実装が完了していない。また作成したヒューマノイドとの触れあいを評価する被験者実験を実施する予定であったが、保安設備に改良を重ねたものの安全面が充分でないと判断したため中止とした。以上の内容は日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2023で発表予定である。当初の目的は部分的に未達成であるが、本成果における人らしい柔軟な関節や柔らかく温かな外装の設計、また多重クラッチによる単一動力源での駆動手法と組紐による自由度削減の提案は、触れあいを含むヒューマン・ロボット・インタラクションや単一モータ・エンジン等によるロボット設計において新たな知見をもたらした点で、有意義であったと言える。

本年度は前年度の内容に加え、①ヒト上半身における人らしい触感の肉質・装飾的な筋肉・骨格の設計と実装、②外装の加温を目的としたエンジン冷却水循環システムの実装と実験、③左右の肩・肘・手首・橈尺回旋・五指を単一動力源で駆動する多重クラッチ機構の実装と実験、④高分子アクチュエータの掌部内蔵と駆動手法検討、を実施した。①に関して、これらは高分子素材を活用して作成し、関節はヒト関節の可動方向と弾性を模したものとした。②に関して、外装に沿うように実装した柔軟なリボンチューブを流路として加温を行った。エンジン代替にシースヒータを用いた実験の結果、両腕を人肌程度に温めることを実現した。③に関して、インダクションモータを用いた実験の結果、単一動力源による五指を含めた人腕動作を実現した。五指は一つの指に実装した三本のワイヤを途中で組紐のように編み込んだものを牽引し、駆動自由度の削減を図った。④に関して、エンジン排熱を手先位置で利用することが困難であることから、エンジンに取り付けた発電機を介してジュール熱により駆動することを検討した。①から④において、例えば片腕のみに留まるなど、部分的に実装が完了していない。また作成したヒューマノイドとの触れあいを評価する被験者実験を実施する予定であったが、保安設備に改良を重ねたものの安全面が充分でないと判断したため中止とした。以上の内容は日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2023で発表予定である。当初の目的は部分的に未達成であるが、本成果における人らしい柔軟な関節や柔らかく温かな外装の設計、また多重クラッチによる単一動力源での駆動手法と組紐による自由度削減の提案は、触れあいを含むヒューマン・ロボット・インタラクションや単一モータ・エンジン等によるロボット設計において新たな知見をもたらした点で、有意義であったと言える。