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System Architecture of Impact-Resistant Robot with Detection and Prevention of Joint Dislocation Inspired from Biological Intra-Articular Proprioception

受生物关节内本体感觉启发的关节脱位检测与预防的抗冲击机器人系统架构

基本信息

批准号：
22K17973
负责人：
中島慎介
金额：
$ 3万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17973/
关键词：
生体規範ロボット開放関節脱臼腱駆動耐衝撃

项目摘要

本年度は, 脱臼検知制御を目的とした骨格間力覚を備える生体規範開放関節の構築に取り組んだ. まず, 膝関節や肘関節を想定した蝶番状関節, そして肩関節や股関節を想定した球関節の作製を行った. 材質に関しては人工関節の構成を参考とし, 凸形状の関節頭の部分をアルミニウム切削, 凹形状の関節臼蓋部を樹脂材料切削にて構築した. 寸法は, 人体関節寸法を参考とした. ゴムバンドや高分子ワイヤなどの簡易的な拘束を加えることで, 手動で関節部が滑らかに可動することを確認した.続いて, ロードセルを用いた関節臼蓋部における接触力計測システムを構築した. 4つのロードセルを搭載し, 合計で 2000 [N] の圧縮力の計測を可能とする. 各々の出力値を基にした圧力中心の出力を行った.最後に, 駆動系構築を行った. 本研究テーマでは, ブラシレスモータを用いて高分子ワイヤを巻取る腱駆動機構を採用する. そこで本年では, 腱駆動ロボットの計算機制御の評価の一環として, 防水・耐衝撃性などを備えるロボットグリッパを構築・検証した. 研究成果を, 第40回日本ロボット学会学術講演会 (RSJ2022) にて発表した.以上, 初年度である本年度は, 脱臼検知制御ロボットの構築に向けた関節部と駆動系の構築を行った. 各々に関して, ハードウェア構築ならびに計算機制御を進めた. 次年度では関節部と駆動系の統合を進める. 骨格間力覚を用いた関節間圧力中心や接触力情報の駆動系指令へのフィードバックを予定している.

This year, the dislocation control goal and the bone cell force are prepared for the biological standard open joint construction. The knee joint, elbow joint, butterfly joint, shoulder joint, thigh joint, ball joint, etc. For the reference of artificial joint construction, the convex joint head is cut, and the concave joint cover is cut and constructed. Inch method, human body joint inch method reference. The simple constraint of the polymer joint is added, and the manual joint part is slid and movable. The contact force measurement system is constructed for the joint cover part of the joint. 4. The pressure measurement is possible for a total of 2000 [N]. The output of each base is equal to the output of the center. Finally, the dynamic system is constructed. In this study, the use of polymer is discussed. This year, the computer control system is evaluated as a link between water resistance and impact resistance. The 40th Academic Lecture of Japan Society for Science and Technology (RSJ2022) was presented. In the previous year, the construction of the joint part and the dynamic system was carried out. Each of them is related to each other, and the computer control system is advanced. The next year, the integration of the joint and the dynamic system will be advanced. The force between the joints is determined by the force center between the joints and the contact force information of the dynamic system command.