ロボティクスを媒体とした新しい価値の創造

ホーム > 研究 > 板状機能体

Lizard-like mobile robot

板状機能体

プラナリアやヒラムシなどの扁形動物は、柔軟な体により複数の進行波を生成し移動します。 本研究では、この扁形動物の移動メカニズムや身体特性をロボットで実現することを目的としています。

図と写真

ロボット試作機

図1 ロボット試作機

5行2列構成の試作機
利点

図2 作業体としての応用

物体の運搬・搬送
Pedal-wave推進

図3 Pedal-wave推進

動力学シミュレーション
関節機構の設計

図4 関節機構の設計

2段減速機構を導入
   

研究の概要

 ヘビやミミズが手足を有していないにも関わらず蛇行や遊泳が可能なことから多くのヘビ型ロボットが開発されてきました。
 そこで本研究では、ヘビやミミズなどの紐状ではなく、面状の体を有する扁形動物に着目しその移動メカニズムや身体特性、環境適応力を機械モデルで実現することを目的としています。(図1)。

 本研究で提案する板状機能体は,二次元平面にモジュールを連結した上で,多方向への立体的な運動生成を可能にした点が先行研究と大きく異なる点です。
また二次元平面状にロボットを構成することで、移動体としてだけでなく作業体としても応用が考えられます。(図2)

 板状機能体を開発するために複雑な自由度配置についての知見が必要となりました。 そこで図3に示すような動力学シミュレーションの結果を設計にフィードバックすることで開発を進めました. 最終的には体節を3自由度の関節で縦横に複数連結した構造とし、全体の能動自由度は24となりました。 特に3自由度の関節の2自由度を能動とし、1自由度を受動としているのが特徴です。
 これまでに動力学シミュレーションにより基本的な移動方式である「Pedal-wave推進」、「Loop-gait推進」、「Gliding推進」を確認しています。

 設計した関節が図4になります.
関節機構には1段目に歯車、2段目にタイミングベルトを用いた2段減速機構を導入しています。 これによりトルクと可動範囲の両立を実現しました。
 現在は3行3列構成と5行2列構成の試作機が完成しており、Pedal-wave推進や旋回動作などが実現しています。

発表文献

  1. 佐藤邦彦, 程島竜一, 琴坂信哉 : ''板状機能体の研究 第1報:機械モデルの構成法と移動法の提案'', ロボティクス・メカトロニクス講演会2016, 1A1-12a1, 2016.
  2. 佐藤邦彦, 程島竜一, 琴坂信哉 : ''板状機能体の研究 第2報:試作機の開発と推進実験'', 第34回日本ロボット学会学術講演会, 1G3-06, 2016.