Nagase Lab. Mechanism Design for RoboticsDept. of Mechanical and Systems Engineering, Ryukoku University
アメーバの推進原理にヒントを得た狭路走行型クローラロボットの開発 -Amoeba-inspired Tracked Crawler-
 円筒状のフレームに配置した複数のクローラベルトを、単一のウォームと単一のモータのみを用いて推進させる、極めてシンプルかつコンパクトな,独自に考案した新しいクローラ型機構です。 このクローラ型機構の特長をまとめると、以下のようになります。

  • 配管内や大腸内など、狭い環状空間内における走行に適している。
  • 独自の湾曲型クローラベルトにより不整地走破性が極めて高い。(速度効率90%以上)
  • 垂直管,異形管,L字管を,センサやそれ専用のアクチュエータを一切用いずに走行可能。
  • 構造がシンプルであるため大幅な小型化が可能(現状では,25A(内径27mm)の配管を走行可能です)。

 これらの構造・特長を活かして、将来的には、管内検査ロボット,大腸内視鏡装置 および医療用カテーテル等への応用を目指しています。

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つる植物を規範とした巻きつき推進メカニズムの開発 -Plant-inspired Winding Mechanism-
 本研究ではつる植物の巻きつきメカニズムに着目し,つるのようにシンプルな構造でかつ螺旋状に巻きつきながら柱状の対象を容易に昇降可能なロボットメカニズムの開発を行っています.

 つるは,巻きつく対象に触れると,茎に接触していない非接触側(外側)の成長速度を接触側(内側)に対して速めることで,つまり,常に,非接触側の伸長率を接触側より大きくすることで,内側に向かって螺旋状に巻き付きます.また,このように接触の刺激に反応して屈曲する性質を"接触屈性"といい,つる植物特有のものといわれています.本研究ではこの,接触屈性に基づいて常に非接触側を伸長して螺旋状に巻き付く「つる植物特有の巻き付き原理」を規範とした,新しい推進機構を開発することを目的としています.

 つる植物をメカニカルな機構で再現することによって,柱上に存在する障害物,柱の径の変化,湾曲などに対しても容易に対応可能になると考えています.さらに電線のような低剛性のものに対しても,柔らかなメカニズムによって柔軟に巻きつきながら推進可能になります.本研究ではこの特性を有する巻きつき推進メカニズムの実現を目的としています.

 右の動画は,そのような巻きつき推進メカニズムのための予備実験であり,この動画では,巻きつきデバイスの一例として,FMAを用いて構成したデバイスの巻き付き動作の様子を示しています.
受動跳躍メカニズムの研究 -Passive Hopping Mechanism-
 本研究では,消費エネルギーの極めて少ない新しい移動機構の実現を目指して,位置エネルギーを効率的に利用する前進跳躍メカニズムの実現を目的としています.特に,アクチュエータやセンサなどを一切使用せず,機構のみによって(位置エネルギーのみを利用して) 跳躍動作および空中での姿勢制御が可能な受動跳躍機構の研究を行っています.

 現段階では,機構のみで構成した1脚型受動跳躍ロボットの製作と姿勢変化を伴った三段の連続跳躍動作を実現しています.
パッシブ型手指リハビリテーション装置の開発 -Passive Hand Rehabilitation Device-
 本研究では,関節拘縮予防と運動機能回復が可能な手指リハビリテーション装置の開発を行っています.開発するシステムとしては,健常側の手指動作と同一の動作を麻痺側に行わせるミラーリング動作によるリハビリテーションを目的としています.

 通常,装置によりミラーリング動作を行わせる場合,センサとアクチュエータを用いて,健常側の手指動作をセンサでフィードバックし,それと同一の動作をアクチュエータによって麻痺側を他動運動させる方法が採られていますが, この場合,どうしても健常側の動作に対して麻痺側の動作に遅れが生じてしまいます.この問題を解決するために,本研究では健常側の動作を機構のみで構成したシステムによって麻痺側に伝達し,全く遅れのないミラーリング動作を実現することを目指しています.
新しい索状回転移動機構の研究 -Novel Wired Rolling Mechanism-
 coming soon







バルーン型腱駆動アクチュエータの応用研究 -Tendon-driven Balloon Actuator and its Application-
 小型軽量で柔軟な空気圧駆動のバルーン型腱駆動アクチュエータの研究と,ロボット・メカトロニクス機器への応用研究を行っています.
 バルーン型腱駆動アクチュエータは,空気圧で駆動するゴム製アクチュエータのひとつであり,他のゴムアクチュエータと比べて発生力-自重比,ストローク-自重比に優れています. 本研究では,このバルーン型腱駆動アクチュエータを用いた小型・軽量で人間の手のような構造・機能を有する筋電義手の開発を行っています.

 また,ロボットハンドのフィンガを,表面剛性が可変な剛性変化デバイスで構成させることで,フィンガ表面の柔らかさや摩擦係数が調整可能なロボットハンドの開発も行っています. フィンガの表面剛性を下げることでヒトの手よりもより柔軟な把持を行わせたり,逆に表面剛性を高めることでヒトの手よりも器用な操り動作を行わせたり,さらに表面剛性を適切に調整することで摩擦を利用した動作や滑り動作を実現させることが期待できます.

 その他,リハビリデバイスへの応用研究も行っています.特に,手指の片麻痺を対象として,運動機能回復を目的とした手指リハビリテーションデバイスの開発を行っています.