蚊のインセクトラクチャーに基づく採血機構の開発

基于蚊虫结构的采血机构研制

基本信息

批准号：
22K12878
负责人：
齊藤浩一
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Tokyo National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12878/
关键词：
採血蚊パラレルリンク順運動学逆運動学採血支援メカニズム

项目摘要

本研究では採血支援機の開発のためにインセクトラクチャー（ＩＮＳＥＣＴｔ＋ｓＴＲＵＣＴＵＲＥ）に基づき、蚊の吸血における針の位置決め・姿勢制御のメカニズムを模倣し、従来のフレーム構造とリンク機構では実現できなかった超小型・軽量・静音な血管穿刺機構の開発を目指している。蚊は６本の脚を有し、体と針の姿勢を調整して吸血動作を実行する。本研究では採血に必要な一連の動作を実現できる運動機構を以下に示す蚊の特徴に基づき設計する。・６本の足で針先の位置と姿勢を制御する。・質量のある胴体部を脚機構の一部（第二関節）より低く位置付けることで低い重心を確保して安定した姿勢を維持する。・脚機構の胴体取り付け部を集中させることで第一関節に広範囲な可動角度域を確保する。・胴体の吊り角度を小さくすることで脚構造体のたわみを抑制する。・折り曲げ構造により脚長を確保し、広い可動域を得る。【装置の概要】本機構は６本の駆動脚の関節角度により位置・姿勢の６自由度が決定されるパラレルリンク機構である。前後・上下・左右方向にそれぞれ±２０ｍｍの並進運動とロール軸・ピッチ軸・ヨー軸にそれぞれ±３０度の回転運動の可動域を持つことを目標とする。大きさは全長５－１０ｃｍ程度以下とする。【蚊の駆体ロボットの脚部の設計】各脚は蚊の駆体構造と脚の自由度に基づき下記の基本仕様に基づき設計する。・脚の自由度：一本当たりの脚の自由度は５自由度とする。機構は平面的なＢａｓｅに固定するため、蚊の脚構造より自由度を減らし１自由度とする。・関節構造とアクチュエータ：リードスクリューのリニアリンクを用いることで十分なトルクを確保した脚の駆動方式のリンクモデルを並行して試作し、回転リンク駆動方式と比較検討する。リニアリンクは生物の関節では実現されてない機構であり、ハイブリッドに活用することで生物を超えた効率的なリンクの実現が期待される。

在这项研究中，为了开发血液收集支持机，我们旨在模仿蚊子吸血中针头定位和姿势控制的机制，并开发出一种超紧凑，轻质和安静的血管穿刺机制，这些机制无法通过常规的框架结构和连接机制来实现。蚊子有六只腿，并调节身体和针头姿势以执行吸血动作。在这项研究中，可以根据下面所示的蚊子的特征设计了可以意识到血液收集所需运动的运动机制。 - 用六英尺控制针头的位置和姿势。 - 通过将高于腿部机构的一部分（第二接头）的巨大身体部位定位，确保了低重心并保持稳定的姿势。 - 通过集中腿部机构的躯干附着部分，在第一个接头中确保了各种可移动角度。 - 通过减少躯干的悬挂角，抑制了腿部结构的挠度。 - 折叠结构可确保长腿并提供广泛的运动。 [设备的概述]该机制是一种平行的链路机制，其中六个驱动腿的关节角度确定了六个位置和姿势的自由度。目标是在前向/向后，向上/向左方向的运动范围为±20 mm，并且在滚动，俯仰和偏航轴上的运动范围为±30度。尺寸的长度应小于5-10厘米。 [蚊子致癌机器人的腿的设计]每个腿的设计基于蚊子致癌结构和腿的自由度，并基于下面列出的基本规格。 - 腿自由：每行腿应为5度的自由度。由于该机制是固定在平坦基础上的，因此与蚊子结构相比，自由度降低了，使其成为一种自由度。 - 联合结构和执行器：具有腿部驱动系统的链路模型，通过使用线性螺钉的线性链接来确保有足够的扭矩，并将与旋转链路驱动系统进行比较和检查。线性链接是未在生物体关节中实现的机制，并且通过在杂种中使用它们，可以预期有效的链接将超出生物体超出生物体。