2019/11/11RSJ2019学生講演レポート［1K3：フレキシブルロボット］

2019年9月24日（火）

東京大学工学部4年　茶田智来

　2019年9月3日（火）から7日（土）にかけて早稲田大学で開催された日本ロボット学会第37回学術講演会のセッションレポートをお届けします．

　今回レポートするのは，セッション2日目の9月4日（水）に行われた「フレキシブルロボット」のセッションです．

　まずは，セッションの内容を簡単に紹介します．発表は全部で6件です．

　1件目は「自己修復張力伝達モジュールを備える腱駆動脚ロボットの開発」（東京大学）です．脚移動ロボットが落下等による撃力で破断した際に自己修復するモジュールを提案，実装した研究です．

　2件目は「深海柔軟ハンド実現のための高水圧下実験環境の構築と柔軟物特性解析」（立命館大学・東海大学）です．深海で作業するロボットのハンドに高分子柔軟材料を適用することを考え，その材料特性を実験によって明らかにしています．

　3件目は「粘弾性値の分布設定によるソフトメカニズム第4報　円筒形軸方向伸長型アクチュエータの有限要素法解析結果の実験的検証」（立命館大学）です．柔軟体と剛体を交互に積み重ねた軸方向に伸びる円筒形アクチュエータの変形を有限要素法によって解析した研究です．

　4件目は「自らの形状を作りつつ伸展する超軽量長尺空気圧マニピュレータの開発」（早稲田大学）です．チューブに送り込まれた空気によって伸びる機構と，それを熱溶着によって曲げる機構を開発しています．

　5件目は「空気圧ロボット用バンケル型ロータリコンプレッサ」（神戸市立高専・九州工業大学・株式会社日東工作所）です．空気圧ロボットへの搭載を想定した小さく，軽く，かつ出力の高いロータリコンプレッサを試作・評価した研究です．

　最後の6件目の発表は「筋骨格ヒューマノイドにおける環境物体に応じた適応的剛性レンジ選択とその可変剛性制御戦略の獲得」（東京大学）です．抵抗力が変化する作業において，ロボットの関節剛性を能動的に変える制御方法を提案し，筋骨格ヒューマノイドに実装した研究です．

 

 

 

　ここでは，以上6つの発表の中で私が特に面白いと思ったもの2つを詳しくご紹介します．

 

　1つ目は「深海柔軟ハンド実現のための高水圧下実験環境の構築と柔軟物特性解析」です．深海にはたくさんの水産資源やエネルギー資源があり，その調査にロボットが活用できることは想像に難くありません．この研究は，深海中でのロボットによる物のハンドリングに金属のような硬い材料ではなく高分子柔軟材料を利用することを目指し，深海における材料特性を調べる計測システムの構築とそれを用いた材料特性の評価を行っています．

 

 

　まずは計測システムについて．計測システムは，圧力容器とその内部にある高分子柔軟材料やカメラやホールセンサ，ひずみセンサなどから構成されています．このシステム内にある計測ステージは，ねじ機構を用いて1方向に移動します．

　次にこの計測システムを用いた材料特性の評価について．今回は，1軸のロードセルを作成し，柔軟物の押し付け力のみを計測したとのこと．今後は，2方向の力計測を行い，柔軟物の摩擦特性を計測していく予定だそうです．

 

　2つ目は「粘弾性値の分布設定によるソフトメカニズム第4報　円筒形軸方向伸長型アクチュエータの有限要素法解析結果の実験的検証」です．

　この研究は，ゴム材料からなる空気圧駆動の柔軟アクチュエータの設計手法の確立を最終的な目的としています．ゴムのような柔軟な材料は，変形が大きいためシミュレーションが難しく，柔軟アクチュエータの設計は設計者の経験に大きく依存してきたそうです．この論文では，筆者らがすでに提案している，柔軟体と剛体を交互に積み重ねた円筒形軸方向伸長型の柔軟アクチュエータ（近年，複数の種類の材料を3Dプリントする技術が発達しており，このような柔軟体と剛体を積み重ねたアクチュエータも3Dプリンターで製造できるそうです）について，有限要素法によって変形のシミュレーションを行い，その結果を実験と比較しています．解析の結果は実験のそれに十分近く，解析の信頼性が確かめられたそうです．今後は，これを用いた設計手法の確立が期待されます．

　ところで，この研究のひとつのポイントは，軸方向変位と径方向変位のシミュレーションに異なるモデルを用いていること．前者には低ひずみ領域のみ一致するNeo-Hookeanモデル，後者には高ひずみ領域まで広い範囲で一致するYeohモデルを用いています．どちらも私は聞いたことのないモデルでした．同じ物体に対しても，着目する変位の方向によってモデルを使い分ける必要があることもあるのだな，と思いました．

 

 

　以上で「フレキシブルロボット」のセッションレポートを終わります．私は，このほかにもオーガナイズドセッション「遊びとロボット」の前半と後半，「産業用ロボット・自動化システム」の前半と後半，「屋外作業ロボット」のセッションレポートも担当しています．そちらもぜひご覧ください．

 

 

【講演プログラム】

1K3_フレキシブルロボット

1K3-01   自己修復張力伝達モジュールを備える腱駆動脚ロボットの開発

○中島 慎介（東京大），河原塚 健人（東京大），浅野 悠紀（東京大），垣内 洋平（東京大），岡田 慧（東京大），稲葉 雅幸（東京大）

1K3-02   深海柔軟ハンド実現のための高水圧実験環境の構築と柔軟物特性解析

○能瀬 夏樹（立命館大学），今西 至（立命館大学），坂上 憲光（東海大学），川村 貞夫（立命館大学）

1K3-03   粘弾性値の分布設定によるソフトメカニズム

○塚本 陽亮（立命館大学），和田 晃（立命館大学），王 忠奎（立命館大学），川村 貞夫（立命館大学）

1K3-04   自らの形状を作りつつ伸展する超軽量長尺空気圧マニピュレータの開発

○佐竹 祐紀（早稲田大学），石井 裕之（早稲田大学）

1K3-05   空気圧ロボット用バンケル型ロータリコンプレッサ

○清水 俊彦（神戸市立高専），池本 周平（九工大），更谷 雄三（株式会社日東工作所）

1K3-06   筋骨格ヒューマノイドにおける環境物体に応じた適応的剛性レンジ選択とその可変剛性制御戦略の獲得

○西浦 学（東京大学），河原塚 健人（東京大学），鬼塚 盛宇（東京大学），浅野 悠紀（東京大学），岡田 慧（東京大学），稲葉 雅幸（東京大学）