ミニロボットのための昆虫のフ節を規範とする把持機構の設計論の構築

基于昆虫关节的微型机器人抓取机构设计理论构建

• 批准号: 22KJ2932
• 负责人: 石橋 啓太郎
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2932/
• 关键词: 把持機構; 生物模倣; バイオミメティクス; 形状記憶合金; SMA; 脚ロボット; ロボット

本研究の目的はミニロボットのための昆虫のフ節を規範とする把持機構の設計論の構築であり，把持機構のモデルに基づいた数値計算結果と，それと同様の寸法で製作した実機の実験結果を比較することが必要となる．令和4年度において，形状記憶合金（SMA）アクチュエータ，超弾性合金シート，樹脂部品からなるミリスケールの劣駆動機構のモデリングおよび製作を行った．また，この機構を用いた昆虫規範型の全長50[mm]の脚を開発し，その脚を4脚備えたロボットの製作および把持能力の調査を行った．これらにより，ミニロボットに用いるのに充分な寸法で本機構が製作可能であることが示されたとともに，把持機構のモデリングおよび数値計算の基盤が構築された．これらの成果について，ロボット系とバイオメカトロニクス系の2つの国際会議にて報告を行っている．本研究において今後，上述のものより小さなサイズを含む複数のサイズの実機を製作する必要があるが，上述の機体に用いた樹脂部品では剛性・耐熱性の観点からこれ以上の小型化が困難であった．そこで，樹脂部品の材料を光硬化性樹脂から剛性・耐熱性に優れるPPSに変更し再設計を行うことで，部品点数の削減および40%の小型化を実現した．さらに，ロボットの体幹におけるSMAアクチュエータの固定方法を板ラグとワッシャで挟みねじ止めする手法に変更したことで，初期張力の調整が容易となり，関節の屈曲角度の安定性およびメンテナンス性が向上した．これらによって，製作可能な機体寸法が拡張されたとともに，機体の製作および実機を用いた計測に要する時間の削減と，より正確な計測結果の取得が可能となった．

The purpose of this study is to standardize the design and construction of the control mechanism, to calculate the basic value of the control mechanism, and to compare the results of the design and construction of the control mechanism. In the fourth year of this year, the shape memory alloy (SMA) is a superalloy, and the resin components are manufactured. This mechanism is used to investigate the production and holding ability of insect standard type with a total length of 50[mm]. The mechanism is fabricated using the full size method, and the control mechanism is fabricated using the full size method. The results of the conference are presented in the report of the international conference. In the future, it is necessary to manufacture the above-mentioned resin components including a plurality of components, such as rigidity and heat resistance. The material of resin component is photocurable resin, rigidity and heat resistance are improved, PPS is redesigned, and the number of component points is reduced by more than 40% and miniaturization is realized. In addition, it is easy to adjust the initial tension, and the stability of the flexion angle of the joint is upward. The time required for the measurement of the production and operation of the machine is reduced, and the correct measurement results are obtained.

项目成果

A Novel Compact Underactuated Tendon-Driven Mechanism with Shape Memory Alloys

一种采用形状记忆合金的新型紧凑型欠驱动肌腱驱动机构

• 发表时间: 2022
• 作者: Shiroshita Kohei;Kobayashi Hiroshi;Watanuki Shintaro;Karigane Daiki;Sorimachi Yuriko;Fujita Shinya;Tamaki Shinpei;Haraguchi Miho;Itokawa Naoki;Aoyama Kazumasa;Koide Shuhei;Masamoto Yosuke;Kobayashi Kenta;Nakamura-Ishizu Ayako;Kurokawa Mineo;Iwama Atsushi;Yuriko Sorimachi;Yuriko Sorimachi;Keitaro Ishibashi
• 通讯作者: Keitaro Ishibashi

Insect-Tarsus-Inspired Legs: Toward Improvement of Gripping Ability of Small Tree-Climbing Robots

受昆虫跗节启发的腿：提高小型爬树机器人的抓取能力

• 发表时间: 2022
• 作者: Shiroshita Kohei;Kobayashi Hiroshi;Watanuki Shintaro;Karigane Daiki;Sorimachi Yuriko;Fujita Shinya;Tamaki Shinpei;Haraguchi Miho;Itokawa Naoki;Aoyama Kazumasa;Koide Shuhei;Masamoto Yosuke;Kobayashi Kenta;Nakamura-Ishizu Ayako;Kurokawa Mineo;Iwama Atsushi;Yuriko Sorimachi;Yuriko Sorimachi;Keitaro Ishibashi;Keitaro Ishibashi
• 通讯作者: Keitaro Ishibashi