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

开发出一种新型气动人造肌肉，可在扩张和收缩两个方向上主动调节其运动特性

• 批准号: 21K03839
• 负责人: 齋藤 直樹
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Akita Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03839/
• 关键词: 空気圧; 人工筋肉; ヒステリシス; 弾性特性; 粘弾性特性; 制御性能

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．

This study proposed で す る double acting type artificial brawn に お い て, ヒ ス テ リ シ ス を low cut し た telescopic motion の way に つ い て beg し 検 た. そ の results, position フ ィ ー ド バ ッ ク suppression に base づ く 圧 outside line adjustment を う こ と で, steady characteristic に お い て ヒ ス テ リ シ ス を null す る こ と に successful し た. Today back to の results は time-invariant features の み で あ り, transitional feature に つ い て は null が な さ れ て い な い た め, sine wave な ど の even 続 な action に し seaborne て は 遅 れ が raw じ る こ と も be 験 で confirm し た. た だ し, double acting type artificial brawn お よ び そ の 駆 dynamic シ ス テ ム は general な type suppression system performance で で き る こ と が わ か っ た た め, target numerical の even 続 な variations change に よ る 遅 れ の 発 raw は scenarios さ れ た results で あ る. し た が っ て, こ の 遅 れ の dissolution method に つ い て は 従 to の gimmick の applicable に よ り あ は る degree low cut で き る see 込 み が あ る と exam え て い る. Side で, originally empty 気 圧 artificial brawn が hold つ soft ら か さ (弾 features) に つ い て は, フ ィ ー ド バ ッ ク suppression の applicable の 観 point か ら exam え る と, position suppression is の サ ー ボ features が upward と ト レ ー ド オ フ の masato is に あ る と exam え ら れ る. つ ま り, サ ー ボ features の upward に よ り hard い features に nearly づ い て い く も の と to think さ れ る. し た が っ て, 単 に position suppression performance の upward だ け を exam え る の で は な く, ト レ ー ド オ フ を consider し た on で の soft ら か さ の position adjustment と suppression performance の struck surface を ど の よ う に consider す る か と い う subject と し て out て き た と い え る. Features の こ う し た を consider す る た め に, double acting type artificial brawn の 弾 sexual features に つ い て を start し, basic に は 圧 inside outside と 圧 の adjust で 弾 sexual characteristics が variations change す る こ と を be 験 に confirm し た. Now, the と elastic properties <s:1> of internal and external pressures are related to に と て て <s:1> モデ を検 を検 を検 to discuss <s:1> て ると ると ろである ろである ろである ろである ろである ろである ろである ろである ろである ろである.

项目成果

力学平衡モデルに基づく複動型人工筋肉の位置制御

基于机械平衡模型的双作用人工肌肉位置控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Taga Daiki;Iba Daisuke;Bui Huy Kien;Tsutsui Yusuke;Miura Nanako;Iizuka Takashi;Masuda Arata;Moriwaki Ichiro;小田和広・岡本直幸・川村茉由・西野恭輔・堤 紀子;入江知直・平塚 匡・小田和広・堤 紀子;岡本直幸・川村茉由・小田和広・堤 紀子;齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦;齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦;齋藤直樹;齋藤直樹，古川大介，佐藤俊之，嵯峨宣彦;大津健史;齋藤直樹，古川大介，佐藤俊之，嵯峨宣彦;大津健史;齋藤直樹，古川大介，佐藤俊之，嵯峨宣彦;吉田 侑矢，大津 健史，三浦 篤義;吉田 侑矢，大津 健史，三浦 篤義;齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦
• 通讯作者: 齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦

複動型人工筋肉の開発と位置制御

双作用人工肌肉的研制与位置控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Taga Daiki;Iba Daisuke;Bui Huy Kien;Tsutsui Yusuke;Miura Nanako;Iizuka Takashi;Masuda Arata;Moriwaki Ichiro;小田和広・岡本直幸・川村茉由・西野恭輔・堤 紀子;入江知直・平塚 匡・小田和広・堤 紀子;岡本直幸・川村茉由・小田和広・堤 紀子;齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦;齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦;齋藤直樹;齋藤直樹，古川大介，佐藤俊之，嵯峨宣彦;大津健史;齋藤直樹，古川大介，佐藤俊之，嵯峨宣彦;大津健史;齋藤直樹，古川大介，佐藤俊之，嵯峨宣彦
• 通讯作者: 齋藤直樹，古川大介，佐藤俊之，嵯峨宣彦

複動型人工筋肉の剛性特性

双作用人工肌肉的刚度特性

• 发表时间: 2023
• 作者: Taga Daiki;Iba Daisuke;Bui Huy Kien;Tsutsui Yusuke;Miura Nanako;Iizuka Takashi;Masuda Arata;Moriwaki Ichiro;小田和広・岡本直幸・川村茉由・西野恭輔・堤 紀子;入江知直・平塚 匡・小田和広・堤 紀子;岡本直幸・川村茉由・小田和広・堤 紀子;齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦;齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦
• 通讯作者: 齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦

伸縮特性を改良した空気圧人工筋肉

具有改善弹性的气动人造肌肉

• 发表时间: 2023
• 作者: Taga Daiki;Iba Daisuke;Bui Huy Kien;Tsutsui Yusuke;Miura Nanako;Iizuka Takashi;Masuda Arata;Moriwaki Ichiro;小田和広・岡本直幸・川村茉由・西野恭輔・堤 紀子;入江知直・平塚 匡・小田和広・堤 紀子;岡本直幸・川村茉由・小田和広・堤 紀子;齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦;齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦;齋藤直樹
• 通讯作者: 齋藤直樹

複動型人工筋肉のヒステリシス特性の改善の検討

改善双作用人工肌肉迟滞特性的研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Taga Daiki;Iba Daisuke;Bui Huy Kien;Tsutsui Yusuke;Miura Nanako;Iizuka Takashi;Masuda Arata;Moriwaki Ichiro;小田和広・岡本直幸・川村茉由・西野恭輔・堤 紀子;入江知直・平塚 匡・小田和広・堤 紀子;岡本直幸・川村茉由・小田和広・堤 紀子;齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦
• 通讯作者: 齋藤直樹，佐藤俊之，嵯峨宣彦