狭隘空間の移動ロボットに有効な多毛構アクチュータ

多毛执行器对狭窄空间内的移动机器人有效

• 批准号: 17686020
• 负责人: 塚越 秀行
• 金额: $ 12.31万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17686020/
• 关键词: 移動ロボット; 流体アクチュエータ; 自励振動; マッサージ; レスキューロボット

本研究は、複雑な配管内部や災害現場など、人間の潜入しにくい狭隘空間を移動探するロボットの開発を目的としている。その実現のためには、推進駆動用アクチュエータおよび伝達駆動系の小型構造化・高出力化が不可欠である。そこで、研究代表者らが提案してきた偏平チューブを用いた流体アクチュエータを用いて駆動系の省スペース化を図り、目的のロボット実現手段を検討していくことにした。まず、アクチュエータ単体の駆動推進力を検討するため、自励振動を生成する円形偏平チューブ:(Flat Ring Tube、以後FRTと呼ぶ)の駆動特性を調べた。その結果、FRTの振動数は内部の流量にほぼ比例して増加すること、推進力を最も効率よく伝達できる最適な接触箇所が存在すること、同一流量でもチューブサイズの小型化に伴い振動数が増加すること、などが明らかとなった。次に、円筒形状またはマット形状の移動探査機の推進を目指し、FRTを複数個用いてそれらの周部に配置したところ、上記最適部で駆動した場合でもFRT個数の増加とともに全体の推進力が減少することが明らかとなった。移動体体幹の長さが短い場合にはFRTの設置個数の最小化を図ることで推進可能であるが、長くなった場合には本手法では十分な推進力を得られないと考えられる。その解決策として、対抗した複数の偏平チューブの手繰り出し現象を用い、外部環境に対して全く摺動せずに探査装置を搬送する、全く新しい移動方式を考案した。これは、円筒状柔軟ホース内部からホース表皮が手繰り出されるように推進する動作を基本とするものである。試作したホースユニットは、ホース表皮の外壁軸方向に位相差180度を有して2本の偏平チューブを配置した構造を基本としている。偏平チューブ端部から1気圧程度の空圧で加圧すると、探査用カメラを狭隘空間で推進させることが確認できた。また、方向操舵・搬送機能も実現し、外径50mm程度の円筒形構造による曲率100mm程度の湾曲狭隘空間のS字クランクでの移動も実現できた。一方、FRTの多毛構造体を人体表面に装着することにより、筋血流の促進効果を生成することも明らかとなった。このようなFRTによるウェアラブル・マッサージデバイスは、家庭用水道圧を駆動源として電気を全く使用しないアクチュエータであるため、電磁ノイズを発生することがなく、ペースメーカー使用者や妊娠中の女性にも気軽に使用可能である。サーモグラフィーによる計測の結果、10分間のマッサージにより使用後30分以上も皮膚表面温度の上昇効果がみられた。以上のように、FRTは移動体の推進力生成機能と同時に、人体の血流促進機能も生成できることが明らかとなった。

This study aims to explore the interior of the pipeline and the disaster site, and to explore the development of the human body in a narrow space. In order to realize this goal, we need to promote the development of small structure and high output of dynamic system. For example, if you are interested in studying a topic, you may wish to discuss it with us. The dynamic characteristics of the Flat Ring Tube and the rear FRT are adjusted. As a result, the number of FRT vibrations increases with the internal flow rate, and the propulsion force increases with the increase in the number of FRT vibrations with the same flow rate. The number of FRT's is increased in the case of a circular motion. In the case of long and short moving bodies, the number of FRT settings should be minimized. The solution to this problem is to investigate the transportation of the detection device in response to the external environment and the phenomenon of multiple partial displacement. The inner part of the tube is soft and smooth. The outer wall axis of the skin is different by 180 degrees. The pressure at the end of the flat plate is increased by 1 degree of air pressure, and the pressure at the end of the flat plate is increased by 1 degree of air pressure. The pressure at the end of the flat plate is increased by 1 degree of air pressure. The function of steering and conveying is realized. The movement of the curved narrow space with a cylindrical structure of about 50mm in outer diameter and a curvature of about 100mm is realized. A side, FRT hairy structure installed on the surface of the human body, muscle blood flow promotion effect generated The FRT system is designed for use by users and pregnant women. The results of measurement of skin temperature after 10 minutes of use are as follows: As mentioned above, it is clear that FRT can generate the propulsion force of the moving body and at the same time, the blood flow promotion function of the human body.

项目成果

雪中・土中探査作業の効率向上を目指したジェット推進ホールの提案

旨在提高雪地和地下勘探工作效率的喷气推进孔提案

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'05
• 作者: 塚越 秀行;宮本 哲昌;北川 能;木村 哲也
• 通讯作者: 木村 哲也

Flat RinG Tubeを用いたマッサージ効果

使用扁环管的按摩效果

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会′06
• 作者: 塚越秀行;千葉寛之;北川 能
• 通讯作者: 北川 能

偏平チューブ固有の自励振動とそのマッサージデバイスへの応用

扁管特有的自激振动及其在按摩器械中的应用

• 发表时间: 2006
• 期刊: 平成18年春季フルードパワーシステム講演会講演論文集
• 作者: 塚越秀行;千葉寛之;北川 能
• 通讯作者: 北川 能

狭隘空間内でも移動可能な探査・作業用ホースの基礎的考察

可在狭窄空间内移动的勘探和工作软管的基本考虑

• 发表时间: 2006
• 期刊: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 (CD-ROM)
• 作者: 塚越秀行;吉柳一郎;荒井伸幸;大沼宏陽;北川 能
• 通讯作者: 北川 能

人命探査を目指した土内推進ホースの開発(挿入抵抗の軽減と方向操舵の検討)

开发针对人类生命探索的地下推进软管（减少插入阻力并考虑方向转向）

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会論文集(C編) 71巻,704号
• 作者: 塚越 秀行;小山 輝憲;北川 能
• 通讯作者: 北川 能