構造的異方性を有する柔軟体を用いた動的劣駆動型マニピュレータ

　3Dプリンタの普及により，複雑なフレキシブルメカニズムを備えたマニピュレータやロボットハンドの設計・実装は飛躍的に容易となり，それに伴い，ロバスト性および汎用性に優れたマニピュレーション手法の探究が加速している．しかしながら，従来研究の多くは，アクチュエータが発生する駆動力に対するフレキシブルメカニズムの静的な形状変化に主眼を置いてきた． これに対し，本研究は，フレキシブルメカニズムが内在的に有する動的な形状変化に着目する．図(a)に示すように，構造的に等方性を有する棒状柔軟体に振動入力を与えると，その先端は円弧状の軌道を描き，粘弾性特性に起因して入力周波数に応じた軌道長の変化が生じる．一方，図(b)に示す構造的異方性を有する柔軟体では，振動入力により全体がダイナミックに変形し，先端軌道の形状そのものが多様に変化する． 本研究では，このようなフレキシブルメカニズムの動的変形を積極的に活用することで，新たな劣駆動型マニピュレーションの枠組みを提示する．具体的には，構造的異方性を有する機構として螺旋状柔軟体に着目し，これをアーム，プレートをエンドエフェクタとするマニピュレータを開発した．さらに，螺旋体に生じる振動軌道の可変性を利用することで，単一アクチュエータによる非把持・3自由度マニピュレーションの実現可能性を示す．

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• 宮崎悠人, 東森充: 柔軟ビームの動特性を活用した非同期型高速リサージュ曲線状振動軌道形成法, 日本ロボット学会誌, vol. 43, no. 10, pp. 1032-1035, 2025.
• Y. Miyazaki and M. Higashimori: Generation of Desired Lissajous Curve-Like Vibrational Orbits for a Single Motor-Based Flexible Actuator, the IEEE Robotics and Automation Letters (RA-L), vol. 10, no. 4, pp. 3660-3667, 2025.
• Y. Miyazaki and M. Higashimori: Lissajous Curve-Based Vibrational Orbit Control of a Flexible Vibrational Actuator with a Structural Anisotropy, Proc. of the IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA2024), (Yokohama, Japan, May 14, 2024), pp. 2332-2338.
  ICRA2024 Best Mechanisms and Design Paper Award Finalist. IEEE 関西支部 学生研究奨励賞.
• A. Maruo, A. Shibata, and M. Higashimori: Dynamic Underactuated Manipulator Using a Flexible Body with a Structural Anisotropy, Proc. of the IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA2022), (Philadelphia, PA, USA, May 25, 2022), pp. 7117-7123.
  ICRA2022 Outstanding Student Paper Award Finalist, IEEE 関西支部 学生研究奨励賞.
• 丸尾明廣, 柴田曉秀, 東森充: 螺旋状柔軟体の振動軌道可変効果に基づく劣駆動型マニピュレータ, 第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2020)論文集, pp. 1829-1831, 2020.
  SI2020優秀講演賞.

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