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高速SMAアクチュエータを用いた3自由度干渉駆動関節の開発

使用高速 SMA 执行器开发 3 自由度干涉驱动关节

基本信息

批准号：
17656083
负责人：
横井浩史
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

平成18年度の成果は,平成17年度に構築した高速SMAアクチュエータを用いた冗長自由度干渉駆動関節をさらに発展させる為,(1)多様な干渉駆動関節の自動設計を可能にする「干渉駆動関節の進化設計法」と(2)干渉駆動関節の実践的利用を目的とする「モジュール型ワイヤー駆動装置を用いた歩行補助機の開発」に大別される.以下にその成果を列挙する.1)干渉駆動関節は,複数のワイヤーの配置方法とその協調制御法により効果的な機能の実現が期待されるが,その解空間は広大であるため,目的とする機能を満たす干渉駆動関節を自動設計するシステムが必要となる.そこで,進化計算を採用し,形状と制御の同時進化を用いた設計法の提案を行った.まず,「前進安定移動」を実現することを目標としてDCモータを駆動機とするロボットの進化設計を行い,進化設計システムの評価と検証を行った.その結果,単純な制御においても前進安定移動を実現するロボットモデルが獲得され,進化設計の有効性が示された.次の段階として,ワイヤー方式駆動機を採用し,ロボットの形態に効率的に適合する干渉駆動機構と制御の探索を試みる.2)高速SMAアクチュエータ開発の一成果として反応速度の向上を実現したが,連続利用やモバイル化など実践的使用に向けた課題は未だ解決されていない.そこで,DCモータによるワイヤー巻取り方式を将来実現しうるSMAアクチュエータの性能に見立て,複数ワイヤーの協調制御法の構築を行った.また,その最終的な到達目標は,利用者個人の多様な麻痺特性や歩容,残存する運動機能に対応可能なモジュール型ワイヤー駆動歩行補助装置の開発である.現段階においては,下肢麻痺患者に2モジュールの試作機を使用してもらい,その評価実験を行った.その結果,補助装置を装着して歩行した際に計測した筋電位から筋力補助の様子を確認することができ,提案装置の有効性が示された.

The achievements of Heisei 18 include the following: (1) the development of a long degree of freedom dry joint in the construction of a high-speed SMA in Heisei 17;(2) the development of a long degree of freedom dry joint in the application of a dry joint in Heisei 17; and (3) the possibility of automatic design of a multi-component dry joint in Heisei 18. The following results are listed below: 1) dry joint, a plurality of ways to configure and coordinate the control method, the implementation of the function of the effect, the expectation of the solution space, the purpose of the function, the automatic design of the dry joint, the necessity of the system. Evolution calculation is adopted, shape control is adopted and simultaneous evolution is adopted. The purpose of "moving forward" is to develop evolutionary design and evaluation. As a result, pure control and stable movement are achieved, and evolutionary design is effective. 2) The development of high speed SMA is an achievement of high speed development, and the application of high speed SMA is an unsolved problem. In the future, the performance of SMA will be realized, and the construction of coordinated control method for multiple functions will be carried out. The ultimate goal is to use the individual's multiple paralysis characteristics and capacity, and to develop a mobile assistant device that can be used for mobile applications. At this stage, patients with paralysis of the lower extremities are using the test machine for 2 days, and the evaluation is carried out. As a result, the device is installed and the tendon potential is measured during operation.

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Pseudo-Passive Dynamic Walkers D,esigned by Coupled Evolution of Controller and Morphology

控制器与形态学耦合演化设计的伪被动动态步行器

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
甲斐雄一郎;下地広泰;槌田雄二;戸高孝;榎園正人;Kojio Matsushita
通讯作者：
Kojio Matsushita

Natural Heat-Sinking Control Method for Fast Actuation of the SMA

用于 SMA 快速驱动的自然散热控制方法

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
International Journal of Advanced Robotics Systems Vol.3, No.4
影响因子：
0
作者：
Chee Siong Loh;Hiroshi Yokoi;Tamio ARAI
通讯作者：
Tamio ARAI

Investigation of Reality Constraints : Morphology and Controller of Two-Link Legged Locomotors for Dynamically Stable Locomotion

现实约束的研究：动态稳定运动的两连杆腿式运动机的形态和控制器

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
LNCS4095 : From Animals to Animats 9 (ISBN 978-3-540-38608-7) (Springer)
影响因子：
0
作者：
Kojiro Matsushita;Hiroshi Yokoi;Tamio Arai
通讯作者：
Tamio Arai

Locomoting with less computation but more morphology.

计算量更少但形态更多的运动。

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proceedings of 20th International Conference on Robotics and Automation (ICRA2005)
影响因子：
0
作者：
Kojiro Matsushita;Max Lungarella;Chandana Paul;Hiroshi Yokoi
通讯作者：
Hiroshi Yokoi

Plastic-Bottle-Based Robots in Educational Robotics Courses-Understanding Embodied Artificial Intelligence-

教育机器人课程中的塑料瓶机器人-了解具体人工智能-