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日本のロボット研究の歩みHistory of Robotics Research and Development of Japan2004Locomotion〈ロコモーション〉腕脚統合型ロボットASTERISK

新井健生大阪大学大学院基礎工学研究科

この論文は、ロボット研究開発アーカイブ「日本のロボット研究開発の歩み」掲載論文です。

昆虫は地面を歩く時には6本の脚で歩行を行い，場合に応じて2本の脚を「腕」として用いることによって物を持ち運ぶといった作業も可能となる．リムメカニズムロボットとは，この昆虫の腕と脚の機能を併せ持つ「肢(リム)」という概念からヒントを得て，考案された．この「肢」の機能をロボットに持たせることによって，次の2点を可能とする．
A) 作業する腕と移動する脚の状況に応じた使い分け
B) 2つの機能の統合による構成要素の小型少量化
研究開発を行っているリムメカニズムロボット「ASTERISK」は1本につき4自由度を持った「肢」を6本持ち，それぞれに肢が胴体を中心に放射状に60[deg]間隔に配置されている．そのため，全方向に対して同程度の作業領域を持たせることができる．また，ロボットのデザインは表裏にも対称になっているため，転倒した際に脚を反転させることで復帰が容易である．6本の「肢」を状況に応じて使い分けることで，不整地の移動・人の手の届かない環境における作業等が可能となり，工場内点検・作業，被災支援への適用が考えられる．これまでに，格子壁面を鉛直上向きに移動する技術，さらには格子天井移動，建物と建物の間に引かれたケーブルを伝う移動，壁面における棚状の限られた足場を用いた移動など，多様な環境での移動を実現してきた．
本研究は，1983～1990年に行われた極限作業ロボット研究プロジェクトにおける腕と脚を組み合わせたロボットシステムの研究に端を発し，解析・実験が重ねられ1996年前後に基礎理論が確立された．更に，機体の改良や様々な移動方法などが提案され2004年前後に現在の形状へと至る．その後も車輪機構を組み込んだタイプや周辺情報を用いた移動経路生成など，研究開発が進められている．
腕脚統合型ロボットASTERISK
腕脚統合型ロボットASTERISK

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腕脚統合型ロボットASTERISKによる不整地移動

対応論文

田窪朋仁，吉岡健伸，新井健生，前泰志，大原賢一：脚車輪ハイブリッド動作を用いた多脚ロボットの不整地移動

日本機械学会論文集 C編, Vol. 75, No. 759, pp. 144-152, Nov. 2009.
(リンク先：CiNii日本機械学会論文集C編(https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj1983/14/7/14_7_968/_article/-char/ja/)）

前泰志，高橋裕也，新井健生，井上健司，小谷内範穂：腕脚統合型ロボットの全方向移動

日本ロボット学会誌, Vol. 22, No. 3, pp. 329-335, Apr. 2004.

小谷内 範穗， 安達 弘典， 新井 健生：脚・腕統合リムメカニズム　－腕転用脚機構の運動学解析－

日本ロボット学会誌, Vol. 14, No. 7, pp. 968-976, 1996.

関連論文

[1] 田窪朋仁, 塚本健司, 小南景士, 大原賢一, 前泰志，新井健生: "仮想インピーダンスモデルを用いた多脚ロボットの障害物回避手法", 日本機械学会論文集, Vol. 79, No. 797, pp. 1-16, Jan. 2013.
[2] 田窪朋仁, 上撫琢也, 前泰志，新井健生，大原賢一: "高解像度NDTグリッドマップを用いた環境地図生成", 日本機械学会論文集 C編, Vol. 78, No. 793, pp. 84-98, Sep. 2012.
(https://www.jstage.jst.go.jp/article/kikaic/78/793/78_3186/_article/-char/ja/)
[3] Chayooth Theeravithayangkura, Tomohito Takubo, Kenichi Ohara, Yasushi Mae, and Tatsuo Arai: "Dynamic Rolling-Walk Motion by the Limb Mechanism Robot ASTERISK", Advanced Robotics, Vol. 25, No. 1-2, pp. 75-91, 2011.
(http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1163/016918610X538499#.UkgALMbIYms)
[4] Kenji Inoue, Shota Fujii, Tomohito Takubo, Yasushi Mae, Tatsuo Arai: "Ladder Climbing Method for the Limb Mechanism Robot ASTERISK", Advanced Robotics, Vol. 24, No. 11, pp. 1557-1576, Aug. 2010.
(http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1163/016918610X512596#.UkgAZ8bIYms)
[5] 上川健司，新井健生，前泰志，田窪朋仁，井上健司: "多脚ロボットの回転歩容による移動適用範囲の拡大", 日本ロボット学会誌, Vol. 28, No. 2, pp. 231－240, Mar. 2010.
(https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj/28/2/28_2_231/_article/-char/ja/)
[6] 田窪朋仁，吉岡健伸，新井健生，前泰志，大原賢一: "脚車輪ハイブリッド動作を用いた多脚ロボットの不整地移動", 日本機械学会論文集 C編, Vol. 75, No. 759, pp. 144-152, Nov. 2009.
(http://ci.nii.ac.jp/naid/110007482769)
[7] Takenobu Yoshioka, Tomohito Takubo, Tatsuo Arai, Kenji Inoue: "Hybrid Locomotion of Leg-Wheel ASTERISK-H", Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 20, No. 3, pp. 403-412, Jun. 2008.
(http://www.fujipress.jp/finder/xslt.php?mode=present&inputfile=ROBOT002000030007.xml)
[8] Tomohito Takubo, Tatsuo Arai, Kenji Inoue, Hikaru Ochi, Takeshi Konishi, Taisuke Tsurutani, Yasuo Hayashibara, Eiji Koyanagi: "Integrated Limb Mechanism Robot ASERISK", Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 18, No. 2, pp. 203-214, Apr. 2006.
(http://www.fujipress.jp/finder/xslt.php?mode=present&inputfile=ROBOT001800020012.xml)
[9] 小谷内範穂，安達弘典，新井健生，和泉誠，廣瀬武志，先生直歴，村田良司: "脚・腕統合リムメカニズムによる歩行と腕作業－２腕把持のための胴体・脚・腕変形－", 日本ロボット学会誌, Vol. 22, No. 3, pp. 411-421, Apr. 2004.
(https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj1983/22/3/22_3_411/_article/-char/ja/)
[10] 前泰志，高橋裕也，新井健生，井上健司，小谷内範穂: "腕脚統合型ロボットの全方向移動", 日本ロボット学会誌, Vol. 22, No. 3, pp. 329-335, Apr. 2004.
(https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj1983/22/3/22_3_329/_article/-char/ja/)
[11] Yasushi Mae, Tatsuo Arai, Kenji Inoue, Atsushi Yoshida, Kunio Miyawaki and Hironori Adachi, "Locomotive Working Robots in Rescue Operations", International Journal of ROBOTICS & AUTOMATION ACTA Press, Vol. 18, No. 4, pp. 153-159, 2003.
[12] 小谷内範穂，安達弘典，新井健生: "脚・腕統合リム・メカニズムを有した６脚歩行ロボットMELMANTIS-1 の開発 -脚腕変換および物体把持を考慮した幾何学的設計-", 日本ロボット学会誌, Vol. 21, No. 6, pp. 682-689, Sep. 2003.
(https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj1983/21/6/21_6_682/_article/-char/ja/)
[13] YASUSHI MAE, TATSUO ARAI, KENJI INOUE and KUNIO MIYAWAKI: "Application of Limb Mechanism Robot to Rescue Tasks", Advanced Robotics: Cutting Edge of Robotics in Japan 2002、Disaster Response Robotics, Vol. 16, No. 6, pp. 529-532, Oct. 2002.
(http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1163/156855302320535890#.UkgH1sbIYms)
[14] 小谷内 範穗， 安達 弘典， 新井 健生， "脚・腕統合リムメカニズム　－腕転用脚機構の運動学解析－," 日本ロボット学会誌, Vol. 14, No. 7, pp. 968-976, 1996.
(https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj1983/14/7/14_7_968/_article/-char/ja/)

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