伸縮双方向の動作特性をアクティブに調節できる新しい空気圧人工筋肉の開発

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本研究で提案する複動型人工筋肉において，ヒステリシスを低減した伸縮動作の方法について検討した．その結果，位置フィードバック制御に基づく外圧調整を行うことで，定常特性においてヒステリシスを解消することに成功した．今回の結果は定常特性のみであり，過渡特性については解消がなされていないため，正弦波などの連続的な動作に対しては遅れが生じることも実験で確認した．ただし，複動型人工筋肉およびその駆動システムは一般的な一型制御系で表現できることがわかったため，目標値の連続的な変化による遅れの発生は想定された結果である．したがって，この遅れの解消方法については従来の手法の適用によりある程度は低減できる見込みがあると考えている．一方で，本来空気圧人工筋肉が持つ柔らかさ（弾性特性）については，フィードバック制御の適用の観点から考えると，位置制御系のサーボ特性が向上とトレードオフの関係にあると考えられる．つまり，サーボ特性の向上により硬い特性に近づいていくものと予想される．したがって，単に位置制御性能の向上だけを考えるのではなく，トレードオフを考慮した上での柔らかさの調節と位置制御性能の両面をどのように考慮するかという課題として出てきたといえる．こうした特性の問題を考慮するために，複動型人工筋肉の弾性特性について調査を開始し，基本的には内圧と外圧の調節で弾性特性が変化することを実験的に確認した．現在，内外圧と弾性特性の関係についてのモデルを検討しているところである．