Construction of a new control method for musculoskeletal robots that generates autonomous coordination of musculoskeletal system

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本研究の目的は，空気圧人工筋肉間の自律的な協調を制御し運動を生み出す，試行錯誤的な入力設計から脱却した新しい筋骨格ロボットの制御法を構築することです．本研究では， McKibben型空気圧アクチュエータと呼ばれる圧縮空気によって収縮し，張力を発揮する人工筋肉を用いています．研究目的を達成するために，本年度はまず空気圧人工筋肉の特性検証を行いました．空気圧人工筋肉はその柔軟性によって外力によって簡単に変形が起こります．この変形は，空気圧人工筋肉の発揮力は変形に依存し，ロボットに搭載する際に大きく影響するにも関わらず，これまでの研究では人工筋肉の張力以外の特性については，ほとんど検証されていません．そこで，外力を受けた際に最も起こりやすい，圧縮変形を受けた際の人工筋肉の特性を検証するための試験機を開発しました．さらに画像処理によって，人工筋肉の発揮力と変形に沿った長さなどの形状情報を定量的に計測しました．その結果から，人工筋肉の発揮力と形状の関係性や，ばらつきなどの特性に関する考察を行いました．これによって得られた知見は，これまでに行われてきた発揮力のモデルを圧縮方向への拡張に利用とともに，空気圧人工筋肉をロボットの身体を支持する構造体としても活用できることを示唆しています．そこで，空気圧人工筋肉を，歩行ロボットを構成する脚として用いた場合の検証を行いました．その結果，ロボットの上に重量物を乗せた場合にも移動ができることを確認し，空気圧人工筋肉によって身体を支持する機能を実現できることを確認しました．そして，これらの知見もふまえ今後制御則を二関節の筋骨格ロボットへと拡張するために，二関節のリンクに空気圧人工筋肉を拮抗配置したモデルを構築しました．