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

基本信息

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

项目摘要

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．

我们研究了伸展和收缩运动的方法，该方法减少了本研究提出的双作用人造肌肉中的滞后。结果，通过基于位置反馈控制调整外部压力，在稳态特征中成功消除了滞后。这段时间的结果仅包括稳态特征，并且由于暂时特征尚未解决，我们还确认延迟发生在连续作战中，例如正弦波。但是，由于已经发现双作用的人造肌肉及其驱动系统可以在一般的控制系统中表达，因此由于目标值的持续变化而导致的延迟发生是一个假设。因此，我们认为可以通过应用常规方法在一定程度上减少解决此延迟的方法。另一方面，从应用反馈控制的角度考虑气动人造肌肉的柔软度（弹性特性）时，人们认为位置控制系统的伺服特征的改善之间存在权衡关系。换句话说，预计由于改进而导致的伺服特性将接近刚度。因此，可以说，与其仅仅考虑改善位置控制绩效，而是考虑到如何考虑柔软度调整和位置控制绩效的问题。为了考虑这些特征，我们开始研究双作用人工肌肉的弹性特性，并实验证实弹性特性在调整内部和外部压力时会发生变化。目前，我们正在考虑一个模型，用于内部和外部压力与弹性特性之间的关系。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
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