超柔軟身体を有するシステムのマニピュレーション理論

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本研究の目的は,超柔軟身体を有する系によってもたらされる有用性の源を現象面から解明し,それを基に超柔軟系のマニピュレーション理論を確立し,応用に役立てることである.申請期間の2年間においては,超柔軟系に特徴的な物理現象例をできる限り多く発掘し,その理論的解釈を通してマニピュレーション理論の土台を築くことを目標とした.1年目の平成17年度の研究において,紐のような3次元空間内で1次元的な広がりをもつ身体を有するマニピュレータに対して,ダンピングマニピュレーションとインパクトマニピュレーションという新しいマニピュレーション手法を提案し,その有効性を実験により確認した.これを踏まえて2年目平成18年度研究においては,柔軟身体を利用してロボットにインパルス的な運動を達成させる,閉ループ柔軟カタパルトを着想した.このロボットカタパルトは,弾性体の飛び移り座屈を,アクチュエータを用いて積極的に生じさせることによって,ロボットのインパルス的動作を得る機構である.帯鋼などの帯状の柔軟体を撓ませて,その一端に回転モータで一方向にトルクを加えるだけで,特別なトリガ機構なしで,簡単にインパルス的動作を得ることができる.また,回転モータを往復運動させることによって,少なくとも数ヘルツ程度の周波数で,インパルス動作を繰り返し生じさせることが可能である.この閉ループ柔軟カタパルトの有効性を確認するために実験を行った結果,比較的小さな駆動トルクによって,重力加速度の約30倍の加速度を得ることに成功した.このように,従来になかった柔軟身体を利用した多くのマニピュレーション手法を提案し,それらの有効性を実験的に確認することに成功しており,本研究の当初の目標を十分に達成することができた.