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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2769/
• 关键词: 外骨格の弾性要素; 空気圧人工筋肉; モンハナシャコ; 生物模倣; ソフトアクチュエータ

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．

は の purpose, this study シ ャ コ や バ ッ タ に み ら れ る outside bone ば ね の elements を imitate す る こ と で, high 応 force density, higher than that of a sexual と コ ン プ ラ イ ア ン ス features を and ね prepared え た high 応 a artificial brawn 駆 mechanism の を design theory to establish す る こ と で あ る. In this study, で する, 1-year に external bone grid ばねと, artificial muscle and muscle <s:1>, compound force に base づく, impact mechanism モデ, モデ, を, construction する. 2 years に, shock device に take り れ た 2 kinds の bone の 弾 factor に masato す る multiobjective optimal design に つ い て, 1 years に build し た モ デ ル を も と に ま と め る. Mesh に 3 years, 2 years に build し た design に base づ い た モ ン ハ ナ シ ャ コ の play shock action を specification と し た play shock ロ ボ ッ ト の open 発 を す る. 1 year で は, モ ン ハ ナ シ ャ コ に み ら れ る 2 kinds の bone の 弾 factor と empty 気 圧 artificial brawn の complex force を consider に into れ た shock device の モ デ ル を build し た. Youdaoplaceholder0, 2 types of the elastic elements of the outer bone grid, whether there is a による impact mechanism, the action of the をシ をシ ュレ <s:1> ショ ら ら ら ら presumed た. Youdaoplaceholder0, を モデ モデ モデ モデ appropriate を検 license するため, development of た actual aircraft による combat actual experience を business った. こ の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と be 験 の results か ら, 2 kinds の bone の 弾 factor が play shock action に し seaborne て different な る role を す る こ と が Ming ら か と な っ た. Outside side の bone の 弾 factor は, empty 気 圧 artificial brawn と same direction へ の ト ル ク を 発 raw す る こ と で play shock の unseen high を め, outside side の bone の 弾 factor は empty 気 圧 artificial brawn の 収 shrinkage 応 fill a を う こ と で, play shock の unseen high を め た. の above results か ら, あ る コ ン プ ラ イ ア ン ス features を have す る empty 気 圧 artificial brawn に し seaborne て, play shock unseen high を め る た め の 2 kinds の bone の 弾 factor に appropriate な group み close わ せ が exist す る こ と が Ming ら か と な っ た. の above results を も と に, future study で の は, 2 kinds の bone の 弾 factor の appropriate な group み close わ せ に masato す る multi purpose な optimum design theory of に つ い て ま と め た.

项目成果

シャコの打撃動作に基づいた瞬発力を有するマニピュレータデザイン-シミュレーションによる人工筋肉径の瞬発力への影響検討-

基于螳螂虾击打动作的瞬时力机械臂设计-通过仿真检验人工肌肉直径对瞬时力的影响-

• 发表时间: 2021
• 作者: 伊藤文臣;小野理己;車谷駿一;加賀谷勝史;中村太郎
• 通讯作者: 中村太郎