アクチュエータ班
研究テーマ
人同等の力と柔らかさを持つ油圧ヒューマノイドロボットの開発
研究概要
人と同じ空間で協働し、安全かつ柔軟に作業を分担できる協働ロボットに「力」「自由度」「可動域」「柔軟性」といった人間に近い運動性能を実現する新たなハードウェアが求められます。
 アクチュエータ班では、こうした身体性をロボットに付与するため、限られたスペースへの実装を前提としたアクチュエータの研究開発に取り組んでいます。
 上半身には、関節機構をシンプルに構成できる回転型アクチュエータを用いたモデルや、人間の関節構造に近い動作を再現できる直動型アクチュエータを用いたモデルを開発し、それぞれ異なるアプローチから人らしい動作の実現を目指しています。
 さらに、多関節構造をもつハンドの実装に向けて、構造部品内に流路を内蔵する設計により配管スペースの省略と小型化を両立させる工夫を進めています。
 あわせて、機能性材料として磁気粘性流体(MRF)を用いた柔軟アクチュエータの開発も進めており、力と柔軟性の両立を実現する新たな駆動機構の構築を図っています。
 これらの要素技術を統合することで、限られた空間で高出力かつ柔軟な動作が可能な協働ロボットの実現を目指しています。
ハンド 握り潰し動作
ハンド 開閉動作
上半身 ダンベル振り上げ
上半身 重量物持ち上げ
成果・発表(学会発表・論文等)
国際学会
- Peizhi Zhang, Mitsuhiro Kamezaki, Kenshiro Otsuki, Zhuoyi He, Hiroyuki Sakamoto, Shigeki Sugano, “Development of a Vacuum Suction Cup by Applying Magnetorheological Elastomers for Objects with Flat Surfaces” Proceedings of 2020 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2020) 777-782 2020年7月
 - Zhuoyi He, Mitsuhiro Kamezaki, Peizhi Zhang, Sahil Shembekar, Ryuichiro Tsunoda, Shigeki Sugano, “A Prototype Power Transmission System with Backdrivability and Responsiveness using Magnetorheological Fluid Direction Converter and Clutch”, Proceedings of 2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC 2020) 2020-October 3702-3707 2020年10月
 - Sahil Shembeka, Peizhi Zhang, Zhuoyi He, Ryuichiro Tsunoda, Mitsuhiro Kamezaki, Shigeki Sugano, “Preliminary Development of a Powerful and Backdrivable Robot Gripper Using Magnetorheological Fluids”, Proceedings of 2020 International Symposium on Automation and Robotics in Construction (ISARC2020) 1458-1463 2020年10月
 - Peizhi Zhang, Mitsuhiro Kamezaki, Zhuoyi He, Hiroyuki Sakamoto, Shigeki Sugano, “EPM-MRE: Electropermanent Magnet-Magnetorheological Elastomer for Soft Actuation System and Its Application to Robotic Grasping”, IEEE Robotics Autom. Lett. 6(4) 8181-8188 2021年7月 (IEEE Robotics and Automation Letters Best Paper Award)
 - Sahil Shembekar, Mitsuhiro Kamezaki, Peizhi Zhang, Zhuoyi He, Yuhiro Iwamoto, Yasushi Ido, Hiroyuki Sakamoto, Shigeki Sugano, “Development of a Permanent Magnet Elastomer (PME) Infused Soft Robot Skin for Tactile Sensing”, Proceedings of 2021 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2021) 6039-6046 2021年9月
 - Peizhi Zhang, Mitsuhiro Kamezaki, Kenshiro Otsuki, Shan He, Zhuoyi He, Gonzalo Aguirre Dominguez, Shigeki Sugano, “Development and Evaluation of a Backdrivable Vane-Type Rotary Actuator Using Magnetorheological Fluids”, IEEE-ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS 4863-4873 2022年5月
 - Peizhi Zhang, Mitsuhiro Kamezaki, Yutaro Hattori, Shigeki Sugano, “A Wearable Fingertip Cutaneous Haptic Device with Continuous Omnidirectional Motion Feedback”, Proceedings of 2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2022) 8869-8875 2022年5月(Outstanding Mechanisms and Design Paper Award – Finalist)
 - Yushi Wang, Mitsuhiro Kamezaki, Qichen Wang 0004, Hiroyuki Sakamoto, Shigeki Sugano, “3-Axis Force Estimation of a Soft Skin Sensor using Permanent Magnetic Elastomer (PME) Sheet with Strong Remanence”, Proceedings of 2022 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2022) 302-307 2022年7月
 - Yushi Wang, Mitsuhiro Kamezaki, Shan He, Ryuichiro Tsunoda, Peizhi Zhang, Shigeki Sugano, “Proposal of a Control Strategy Using Fuzzy Logic and Support Vector Classifier for MR Fluid Actuator with Variable Impedance Mechanism”, Proceedings of 2022 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2022) 528-533 2022年7月
 - Peizhi Zhang, Qichen Wang 0004, Mitsuhiro Kamezaki, Zhuoyi He, Yuhiro Iwamoto, Yasushi Ido, Hiroyuki Sakamoto, Shigeki Sugano, “Development of a ‘Calf Muscle Pump’ Inspired Reconfigurable Soft Pump Module Using Permanent Magnetic Elastomer”, Proceedings of 2022 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2022) 1115-1120 2022年7月
 - Devesh Abhyankar, Yushi Wang, Mitsuhiro Kamezaki, Qichen Wang 0004, Shigeki Sugano, “Preliminary Study on the Feasibility of Using Permanent Magnetic Elastomer as a Stretchable Skin Sensor”, Proceedings of IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2024) 526-531 2024年1月
 - Devesh Abhyankar, Yushi Wang, Yuhiro Iwamoto, Shigeki Sugano, Mitsuhiro Kamezaki, “Development of Adjustable Compliance and Sensitivity Permanent Magnetic Elastomer-based Tactile Sensor”, Proceedings of 2024 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2024) 2024年9月
 - Qichen Wang, Devesh Abhyankar, Yushi Wang, Peizhi Zhang, Tito Pradhono Tomo, Shigeki Sugano, Mitsuhiro Kamezaki, H‐PME: Development of a Robot Skin Using Halbach Array Permanent Magnet Elastomer”, Advanced Intelligent Systems 2024年10月8日
 
国内学会
- 何卓頤,亀﨑允啓,張裴之,シェンベカル サヒル,角田龍一朗,菅野重樹,“ギア・クラッチ・ブレーキを組み合わせた逆可動性と高応答性を有する動力伝達機構の試作”,第38回日本ロボット学会学術講演会論文集(RSJ2020),paper no. 1A1-05,2020年9月
 - 角田龍一朗,亀﨑允啓,張裴之,シェンベカル サヒル,何卓頤,菅野重樹,“磁気粘性流体を作動流体とした逆可動性と高出力性を有するロボットアームの開発”,第38回日本ロボット学会学術講演会論文集(RSJ2020),paper no. 1A1-06,2020年9月
 - 亀﨑允啓,坂本裕之,“次世代産業用ソフトロボットの実現に向けた革新的MR材料×駆動機構の融合研究開発”,第38回日本ロボット学会学術講演会論文集(RSJ2020),paper no. 2B3-04,2020年9月
 - 角田龍一朗,亀﨑允啓,何山,張裴之,菅野重樹,“ファジィPIDとクラス分類手法を用いた慣性・粘弾性可変機構を有するMRFアクチュエータ制御手法の提案”,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論文集(SI2020),pp, 1641-1644,2020年12月
 - 角田龍一郎,亀﨑允啓,張裴之,菅野重樹,“MRFロボットアームのための力学的・幾何的順応性を高める基本制御システムの試作”,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2021論文集(Robomech’21),paper no. 1A1-E10,2021年6月
 - 張裴之,亀﨑允啓,何卓頤,坂本裕之,菅野重樹,“永電磁石とMRエラストマーを用いたソフト吸盤機構の開発とグリッパーへの応用”,第39回日本ロボット学会学術講演会論文集(RSJ2021),paper no. 1F3-02,2021年9月
 - 服部悠太郎,亀﨑允啓,張裴之,何卓頤,角田龍一郎,菅野重樹,“接触力と連続的な剪断力を指先に提示可能な3軸ウェアラブルハプティックデバイスの開発”,第39回日本ロボット学会学術講演会論文集(RSJ2021),paper no. 1K1-04,2021年9月
 - 美奈川拓真,岩本悠宏,井門康司,張裴之,菅野重樹,亀﨑允啓,“永久磁石エラストマーを用いたセンサ開発に向けた衝撃応答調査”,第30回MAGDAコンファレンス,paper no. PS-18,2021年12月
 - 亀ヶ谷友宏,何卓頤,張裴之,亀﨑允啓,岩本悠宏,井門康司,坂本裕之,菅野重樹,“永久磁石エラストマーを用いた脱着可能なソフトポンプモジュールの開発”,第40回日本ロボット学会学術講演会論文集(RSJ2022),paper no. 3B1-04,2022年9月
 - 王啓臣,王語詩,亀﨑允啓,坂本裕之,菅野重樹,“永久磁石エラストマーシートを用いたロボットスキンセンサの試製”,第40回日本ロボット学会学術講演会論文集(RSJ2022),paper no. 3B1-05,2022年9月
 - 亀﨑允啓,関口宣人,宮田雅博,菅野重樹,“力覚・振動提示および握り入力機構を統合した相互作用型多機能ジョイスティックの開発”,第23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(SI2022),pp. 2641-2644,2022年12月
 - アビヤンカル デベシュ,王語詩,亀﨑允啓,岩本悠宏,菅野重樹,“ソフトアクチュエータ用伸縮センサーとしての永久磁石エラストマーの特性に関する研究”,第32回MAGDAコンファレンス(MAGDA2023),pp. 163-164,2023年11月
 - 磯部清介,中島悠翔,亀ケ谷友宏,関口宣人,伊藤勇河,王語詩,菅野重樹,亀﨑允啓,“小型油圧ベーンモータにおける摺動抵抗の分析と出力特性評価に基づくシール手法の検討”,第42回日本ロボット学会学術講演会論文集(RSJ2024),paper no. 1K2-03,2024年9月
 - 中島悠翔,磯部清介,亀ケ谷友宏,関口宣人,伊藤勇河,王語詩,菅野重樹,亀﨑允啓,“スイベルジョイント内蔵アクチュエータを用いた3指油圧ロボットハンドの開発”,第42回日本ロボット学会学術講演会論文集(RSJ2024),paper no. 3I1-04,2024年9月