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シャコの打撃動作を規範とした外骨格弾性要素と空気圧人工筋肉による瞬発力発生手法

基于螳螂虾击打运动的外骨骼弹性元件和气动人工肌肉瞬时发力方法

基本信息

批准号：
22KJ2769
负责人：
伊藤文臣
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，シャコやバッタにみられる外骨格ばねの要素を模倣することで，高応答性と高出力密度，コンプライアンス特性を兼ね備えた高応答人工筋肉駆動機構の設計論を確立することである．本研究では，1年目に外骨格ばねと人工筋肉の複合力に基づく打撃機構のモデルを構築する．2年目に，打撃機構に取り入れた2種類の外骨格の弾性要素に関する多目的最適設計論について，1年目に構築したモデルをもとにまとめる．3年目に，2年目に構築した設計論に基づいたモンハナシャコの打撃動作を規範とした打撃ロボットの開発をする．1年目では，モンハナシャコにみられる2種類の外骨格の弾性要素と空気圧人工筋肉の複合力を考慮に入れた打撃機構のモデルを構築した．さらに，2種類の外骨格の弾性要素の有無による打撃機構の動作をシミュレーションから推定した．また，このモデルの妥当性を検証するため，開発した実機による打撃実験を行った．このシミュレーションと実験の結果から，2種類の外骨格の弾性要素が打撃動作に対して異なる作用をすることが明らかとなった．一方の外骨格の弾性要素は，空気圧人工筋肉と同方向へのトルクを発生することで打撃の効果を高め，一方の外骨格の弾性要素は空気圧人工筋肉の収縮応答を補うことで，打撃の効果を高めた．以上の結果から，あるコンプライアンス特性を有する空気圧人工筋肉に対して，打撃効果を高めるための2種類の外骨格の弾性要素に適切な組み合わせが存在することが明らかとなった．以上の結果をもとに，今後の研究では，2種類の外骨格の弾性要素の適切な組み合わせに関する多目的な最適設計論についてまとめた．

The purpose of this study is to establish the design theory of artificial muscle actuator with high response and high output density by simulating the elements of the external structure. This study is aimed at the construction of a multi-purpose optimal design theory for a striking mechanism based on the composite forces of artificial muscle and outer bone in the first year, the construction of a striking mechanism based on the composite forces of artificial muscle in the second year, and the construction of a striking mechanism based on the composite forces of artificial muscle in the third year. 2 years ago, the basic design theory was established, and the striking action was standardized and the striking mechanism was developed. 1 year ago, the design theory was established, and the striking mechanism was established in consideration of the two kinds of external structural elements and the compound force of air pressure artificial muscle. In addition, the existence or absence of two kinds of external structural elements and the action of the striking mechanism are presumed. The validity of the proposal was verified by the Commission. The result of this study is that the two kinds of external factors play a different role in the attack. One side of the outer frame of the elastic element is opposite to the air pressure artificial muscle and the same direction of the elastic element is opposite to the air pressure artificial muscle and the elastic element is opposite to the air pressure artificial muscle. The above results show that there are two kinds of artificial muscle components in the air, and the two kinds of artificial muscle components in the air. The above results indicate that future studies will focus on the appropriate combination of two types of external structural elements and multi-purpose optimal design theory.