関節包・軟骨模倣構造を備えた力覚内蔵ロボット脚部による柔軟組織の機能解明

使用具有模拟关节囊和软骨的内置力感的机器人腿来阐明软组织的功能

• 批准号: 16J09710
• 负责人: 中島 慎介
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J09710/
• 关键词: 柔軟組織; 自己修復; 締結構造; 分散力覚; 脚移動ロボット; 腱駆動; 修復; 関節包・軟骨模倣構造

本年度は, 柔軟組織の機能として“高剛性構造に修復機能を付与する上で足場構造としての柔軟構造が不可欠”という着想の元, 潜在的にあらゆる機械システムへ修復機能を付与し得る”能動自己融解締結構造体”の構成論確立及びロボットへの実装を踏まえた電装系構築に取り組んだ. ロボットへの実装を踏まえた提案要素の改良を重視した結果, 脚移動ロボットへの実装自体は昨年度では終えられなかったが, 部品実装に関しする見積・構築準備が整えられており,大学に在学期間延長を申請した上で, 部品到着次第組み立て・評価実験に移ることが可能であると考える.能動自己融解締結構造体, すなわち"低融点金属製のボルトにヒータを一体成形した構造体”が本研究の核である. 自己修復に適した材質選定指針となる尺度の「破断修復エネルギー比率」を定量化したほか, 電装系の位置決めを含む一体成型法の確立, そしてねじ山荷重不均一現象を活用することで, 脚移動ロボットへの適用を見据えた高剛性, 高負荷伝達, 高速反応の要求を満たす修復構造の開発を達成した. 現在, 修復率向上を主な課題として研究を継続している.また, 自律的修復に向けた電装系の構成法を提案した. 電気抵抗値を活用することで, 破断状況及び修復の進行具合を取得させ, 外部評価センサ及び配線を最小限とした.現時点で評価用の脚移動ロボットの設計を完了しており, 行動ソフトウェアの構築を並列して進めている. 加えて, 提案コンポネントの適用範囲の拡大及び評価の為に, 構築のボトルネックであった部材冷却時間を短縮可能な金型ベースでの製法確立に取り組んでいる. 提案構造をはじめとする機電一体構造は, 一体成形プロセスの多くが熟練の必要な手作業を要求されるものであり, この問題の解決は, ロボットへの修復構造の付与に大きく寄与すると考え, 今後も研究を進めていく.

This year, the function of soft tissue was established and the construction of electrical equipment system was selected for the purpose of "providing repair function for high rigidity structure and providing repair function for high rigidity structure and soft structure." The improvement of proposal elements is emphasized, and the result is that the foot moves, the foot moves. The core of this study is to form a structure made of metal with low melting point by self-melting. The "fracture repair ratio" of the material selection index for self-repair is quantified, and the position determination of the electrical assembly system includes the establishment of the integral molding method, and the application of the uneven load phenomenon of the foot movement is realized according to the requirements of high rigidity, high load transmission and high speed reaction. Now, repair rates are on the rise. A proposal for a self-regulating repair method for an electrical installation system. Electrical resistance values are used to determine fault conditions and repair progress, and external evaluation is performed to determine minimum limits for fault and wiring. The current point is to review the design of the mobile phone with the foot, and the mobile phone is constructed in parallel. Add to this, the proposal for the application of the product range of large and large evaluation, construction of the product range of components cooling time may shorten the possibility of metal type of production method established in the group. The proposal structure is composed of mechanical and electrical integrated structure, integrated molding, multi-component, skilled and necessary manual operation, and the solution of the problem is proposed. The repair structure is assigned to a large number of tasks.

项目成果

電気抵抗値を活用した破断状態検知機構を備えた能動腱修復モジュールの開発

开发具有使用电阻值的断裂状态检测机制的主动肌腱修复模块

• 发表时间: 2017
• 作者: Hugh Colvin;Naohiro Nishida;Hideshi Ishii;Masaki Mori;茶谷智之;茶谷智之;Chaya Tomoyuki;茶谷智之;茶谷智之;Shinsuke NAKASHIMA;中島慎介;中島慎介
• 通讯作者: 中島慎介

大張力伝達, 高伸展可能な能動腱修復モジュールの開発

开发高张力传输、高延伸的主动肌腱修复模块

• 发表时间: 2017
• 作者: Hugh Colvin;Naohiro Nishida;Hideshi Ishii;Masaki Mori;茶谷智之;茶谷智之;Chaya Tomoyuki;茶谷智之;茶谷智之;Shinsuke NAKASHIMA;中島慎介;中島慎介;中島慎介
• 通讯作者: 中島慎介

Resistance-Based Self-Sensing System of Active Self-Melting Bolt towards Autonomous Healing Structure

基于阻力的主动自熔螺栓自感知系统，实现自主修复结构

• 发表时间: 2018
• 作者: Hugh Colvin;Naohiro Nishida;Hideshi Ishii;Masaki Mori;茶谷智之;茶谷智之;Chaya Tomoyuki;茶谷智之;茶谷智之;Shinsuke NAKASHIMA
• 通讯作者: Shinsuke NAKASHIMA

能動自己融解締結構造体の開発と修復構造への応用

主动自熔紧固结构的开发及其在结构修复中的应用

• 发表时间: 2017
• 作者: Hugh Colvin;Naohiro Nishida;Hideshi Ishii;Masaki Mori;茶谷智之;茶谷智之;Chaya Tomoyuki;茶谷智之;茶谷智之;Shinsuke NAKASHIMA;中島慎介
• 通讯作者: 中島慎介

等身大筋骨格ヒューマノイドの高負荷人体模倣足部における分散力覚情報システム

真人大小肌肉骨骼人形高负载仿足中的分布式力感信息系统

• 发表时间: 2016
• 作者: 中島慎介;浅野悠紀;上月豊隆;白井拓磨;垣内洋平;岡田慧;稲葉雅幸
• 通讯作者: 稲葉雅幸