Deformed Shape Analysis of Elastic Shell of Circular Soft Robot

Abstract

1. 緒 言 従来,ロボットの不整地走破においてクローラ機構やリ ンク機構が用いられてきた .一方で自然界に目を向け ると,一部の昆虫は跳躍による不整地の走破や天敵からの 逃避を行う .これらの昆虫は小型軽量にも関わらず, 高い走破性能を有することが確認されている.そのため, これらに着想を得た小型軽量な跳躍移動ロボットが広く研 究されている .これらの跳躍移動ロボットの一つとし て,弾性外殻を用いた円形ソフトロボットが提案され た .円形ソフトロボットのコンセプトを Fig. 1に示 す.円形ソフトロボットは弾性体の外殻とそれを変形させ るアクチュエータで構成され,外殻の変形により転がりや 跳躍による移動が可能である.また,特に跳躍高さは走破 性に大きく関わることから,跳躍高さを増加させる跳躍姿 勢についても,実験および理論の双方から解明され た .まず実験的な検証では変形形状を複数定義し, 円筒の弾性リングを糸で目的の形状に変形させる.拘束に 用いた糸を瞬間的に焼き切ることで拘束を解除し弾性リン グを跳躍させ,その高さを計測する.Fig. 1(b)に示す 4 種類の変形形状について,それぞれの跳躍高さが検証され た.検証の結果,Fig. 1(b)4番目に示すとおり円筒下部を 平坦にしたとき,仮定した変形形状の中で最も跳躍するこ とが確認され,この変形形状は dish shapeと定義され た.また,仮定した 4種類の変形形状のみならず,dish shapeが最も跳躍することを遺伝的アルゴリズムによる変 形形状最適化からも確認した.これらの研究では dish shapeへの変形,自然形状への瞬間的な解放方法について は触れられていないため,拘束機構を用いた dish shape への変形方法が提案された.しかし,提案された機構で dish shapeへの変形は実現したものの,拘束機構の摩擦な どによりエネルギの損失が大きく,跳躍はできていない. 円形ソフトロボットにおける弾性外殻の変形形状解析