１００以上のアクチュエータを備えた超冗長マニピュレータの実現

生物の身体はロボットよりもやわらかく，多くの関節自由度を持ち，さらに多くの筋肉で駆動される．つまり，ロボットと生物の間には，非常に大きな「柔軟性の差」と「冗長性の差」がある．このうち「柔軟性の差」については，ロボット全体を柔軟にするなどの挑戦が行われ，その利点のみを積極的に追及する分野「ソフトロボティクス」が生まれた．一方，「冗長性の差」については，関節やアクチュエータを可能な限り多くするなどの挑戦は行われていない．そこで本研究では，100以上の独立なアクチュエータを備えた柔軟マニピュレータを実際に開発し，冗長自由度が極端に多いことで可能になる冗長性の利用方法の提案を目指している．具体的には，マニピュレータの開発のため，関節自由度とアクチュエータ数を段階的に増やすことができるスケーラブルな設計方法を提案し，冗長性を利用する方法として，タスク空間に直交する空間に具体的な意味を当てはめていく．2022年度は，関節自由度とアクチュエータ数を段階的に増やすことができるスケーラブルな設計方法としてテンセグリティの利用を考え，その有用性を検証した他，冗長性を利用する方法として変分オートエンコーダを利用した直交空間のモデル化に取り組んだ．前者は，ストラットを4本利用したクラス 1 テンセグリティを積み重ねていく設計方法であり，実際に5つのテンセグリティを積み重ねることで連続的な湾曲が行えるマニピュレータを開発した．このマニピュレータは40本の空気圧シリンダで駆動できていることから，この設計方法が柔軟性と冗長性を高める上で都合が良いことを確認できた．後者では，開発したテンセグリティマニピュレータを無作為な命令で動作させて得られたデータに基づき，命令から手先位置，手先位置から命令の順・逆モデルを構築する問題に取り組み，提案手法がゼロ空間をモデル化できることを確認した．

生物の身体はロボットよりもやわらかく，多くの関節自由度を持ち，さらに多くの筋肉で駆動される．つまり，ロボットと生物の間には，非常に大きな「柔軟性の差」と「冗長性の差」がある．このうち「柔軟性の差」については，ロボット全体を柔軟にするなどの挑戦が行われ，その利点のみを積極的に追及する分野「ソフトロボティクス」が生まれた．一方，「冗長性の差」については，関節やアクチュエータを可能な限り多くするなどの挑戦は行われていない．そこで本研究では，100以上の独立なアクチュエータを備えた柔軟マニピュレータを実際に開発し，冗長自由度が極端に多いことで可能になる冗長性の利用方法の提案を目指している．具体的には，マニピュレータの開発のため，関節自由度とアクチュエータ数を段階的に増やすことができるスケーラブルな設計方法を提案し，冗長性を利用する方法として，タスク空間に直交する空間に具体的な意味を当てはめていく．2022年度は，関節自由度とアクチュエータ数を段階的に増やすことができるスケーラブルな設計方法としてテンセグリティの利用を考え，その有用性を検証した他，冗長性を利用する方法として変分オートエンコーダを利用した直交空間のモデル化に取り組んだ．前者は，ストラットを4本利用したクラス 1 テンセグリティを積み重ねていく設計方法であり，実際に5つのテンセグリティを積み重ねることで連続的な湾曲が行えるマニピュレータを開発した．このマニピュレータは40本の空気圧シリンダで駆動できていることから，この設計方法が柔軟性と冗長性を高める上で都合が良いことを確認できた．後者では，開発したテンセグリティマニピュレータを無作為な命令で動作させて得られたデータに基づき，命令から手先位置，手先位置から命令の順・逆モデルを構築する問題に取り組み，提案手法がゼロ空間をモデル化できることを確認した．