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腱駆動型ロボット（TDR）は、手足が生物の筋骨格系を模倣したロボットです。プラスチックのストラップを使用して筋肉と腱を模倣します。このようなロボットは、ギア付きアクチュエータで制御される硬い金属またはプラスチックの手足を使用する従来のロボットよりも「より自然な」方法で動くと言われています。TDRは、生体力学が具現化された知能と認知にどのように関係するかを理解するのにも役立ちます。[1]
課題としては、腱が伸びやすく強度とスムーズな動作が損なわれることを考慮して、人体の複雑な動きを効果的にモデル化し、正確な位置決めを確保することが挙げられる。[1]
既存のシステム
TDR は、多くの研究とそれに続く商用システムの対象となっています。
COAST ガイドワイヤロボット
COAST ガイドワイヤ ロボットは、ジョージア工科大学の研究成果です。このロボットは、心臓血管手術での使用を念頭に設計されており、超弾性ニチノール製の入れ子チューブで作られたガイドワイヤを腱で曲げます。この設計には、同軸に並んだ 3 本のチューブと、中央のチューブの遠位端に取り付けられた中央に通された腱が含まれています。外側のチューブは、レーザーを使用してマイクロマシンでノッチを加工して作られており、腱を使用してロボットを曲げることができます。これは、全体の外径が 0.4 mm で、マイクロ腱で駆動される世界最小の操縦可能なロボット システムの 1 つです。[2]
ミオロボティクス
ミオロボティクスは、筋肉、腱、関節、骨から構成されるツールキットであり、複雑な肩関節を備えた擬人化アーム[3] 、四足歩行ロボット[4]、ホッピングロボット[5]など、多様な腱駆動型筋骨格ロボットを構築できます。 ロボットはプリミティブから組み立て、最適化、シミュレーションすることができ、その後、同じソフトウェアから、またはニューロモルフィックコンピュータでシミュレートされた脳のようなスパイクニューラルネットワークから構築および制御できます。[6]
ロボイ
Roboyは高さ4フィートで、腱で駆動する2本の腕を持っています。研究者はRoboyの設計をオープンソースにする計画を発表し、3Dプリンターを持っている人なら誰でも独自のバージョンを作ったり改良したりできるようにしました。[7]
ケンシロウ
ケンシロウは2012年に発表された東京大学のロボットです。ケンシロウはロボよりやや大きく、160個の滑車のような筋肉とアルミニウムの骨を備えており、簡単な曲げやポーズをとることができます。[8]
バイオロブ
バイオニック・ロボティクス社は、産業用途向けの腱駆動型ロボットアーム「バイオロブ」を発売した。バイオロブは、同社が製造する従来のロボットアームよりもはるかに軽量でありながら、柔軟な機械構造により重い荷物を持ち上げることができる。バイオロブの軽量で柔軟な設計は、人間の作業員の周囲での使用においてより高い安全性を提供するとされている。
キャリパー
Caliperは腱駆動型ロボットのシミュレーションのためのフレームワークです。シミュレーション制御、データ取得、システム調査のためのコンピュータ支援設計モデルとツールを利用できる汎用物理シミュレータで構成されています。 [9]
ACTハンド
解剖学的に正しいテストベッドロボットハンド[10]は、腱と編み込まれた指伸筋フードを使用して、人間の手の生体力学的特性を再現しています。腱は、人間の骨の形状に一致する3Dプリントされた骨の上を滑り、人間の手に見られる可変モーメントアームと腱ネットワークの相互作用の一部を再現します。腱は直接駆動（ギアなし）によって作動し、骨格内で他の腱が腱に対抗するときに自由に巻き出されます。[11]
参照
参考文献
- ^ ab Hope, Aviva (2013-09-27). 「一部のロボットは人間のように動き始めている | MIT Technology Review」. Technologyreview.com . 2013-10-07閲覧。
- ^ Jeong, S.; Chitalia, Y.; Desai, J. (2020 年 7 月). 「同軸整列操縦可能 (COAST) ガイドワイヤ ロボットの設計、モデリング、制御」. IEEE Robotics and Automation Letters . IEEE Robotics and Automation Letters. pp. 4947–4954. doi :10.1109/LRA.2020.3004782. PMC 11343510 .
- ^ クリストフ・リヒター;イェンチェ、ソーレン;ホステトラー、ラファエル;ガリド、ジーザス A.ロス、エドゥアルド。アロイス、ノール。ローバイン、フロリアン。ヴァン・デル・スマグト、パトリック。コンラッド、ヨルグ (2016)。 「筋骨格ロボット: 神経制御の拡張性」。IEEE ロボティクス & オートメーション マガジン。23 (4): 128–137。arXiv : 1601.04862。土井：10.1109/MRA.2016.2535081。
- ^ http://myrobotics.eu/myo-projects/myocheetah/
- ^ http://myrobotics.eu/myo-projects/hopper/
- ^ リヒター、C.;ジェンチェ、S.ホステトラー、R.ガリド、JA;薔薇。;ノール、A.ローバイン、F. Smagt、P. van der;コンラッド、日本（2016 年 12 月）。 「筋骨格ロボット: 神経制御の拡張性」。IEEE ロボティクス オートメーション マガジン。23 (4): 128–137。arXiv : 1601.04862。土井：10.1109/MRA.2016.2535081。ISSN 1070-9932。S2CID 15072613。
- ^ YouTubeのROBOYビデオ
- ^ Kozuki, T.; Mizoguchi, H.; Asano, Y.; Osada, M.; Shirai, T.; Junichi, U.; Nakanishi, Y.; Okada, K.; Inaba, M. (2012 年 10 月). 「人間を模倣した筋骨格ヒューマノイド Kenshiro の胸部と肩部の設計手法 - 肋骨状表面を持つ胸部構造 -」. 2012 IEEE/RSJ 国際会議知能ロボット・システム. 2012 IEEE/RSJ 国際会議知能ロボット・システム. pp. 3687–3692. doi :10.1109/IROS.2012.6386166.
- ^ Wittmeier, S.; Jantsch, M.; Dalamagkidis, K.; Rickert, M.; Marques, HG; Knoll, A. (2011). 「CALIPER: 腱駆動型ロボットのための汎用ロボットシミュレーションフレームワーク」 2011 IEEE/RSJ 国際インテリジェントロボットシステム会議(PDF) . p. 1063. doi :10.1109/IROS.2011.6094455. ISBN 978-1-61284-456-5. S2CID 2278435。
- ^ Rombokas, Eric; et al. (2013). 「強化学習を用いた腱駆動型可変インピーダンス制御」(PDF)。ロボティクス・サイエンス・アンド・システムズ: 369。
- ^ 「テキサス大学オースティン校、ReNeu Robotics Lab」。
外部リンク
- Rombokas, Eric; Theodorou, Evangelos; Malhotra, Mark; Todorov, Emo; Matsuoka, Yoky (2012)。「腱駆動型バイオメカニクスおよびロボットシステム制御: 経路積分強化学習アプローチ」(PDF)。国際ロボット工学およびオートメーション会議、IEEE。pp. 208–214。
- Cavallo, A.; De, G.; Natale, C.; Pirozzi, S. ( 2010)。「腱駆動型ロボットのための最小侵襲力センシング」。Cutting Edge Robotics 2010。doi :10.5772/10311。ISBN 978-953-307-062-9. S2CID 17828737。
- He, C.; Wang, S.; Xing, Y.; Wang, X. (2013). 「指数積の公式に基づく連結腱駆動ロボットの運動学解析」.メカニズムと機械理論. 60 : 90–111. doi :10.1016/j.mechmachtheory.2012.10.002.