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索状能動体 ACM III BACK TO SNAKE ROBOTS

Movie.1 迷路
Movie.2 スラローム

(1972年〜1975年)Photo.1は索状能動体(Acive Cord Mechanism)のモデル機ACM III。1972年12月26日夜、世界で始めて実際のヘビと同じ蛇行運動の原理で40cm/sec程度の速度のほふく推進を行った。全長2m、20節。 各節は左右に屈曲出来るサーボ機構からなる。接地面にはキャスターが体幹方向に取り付けられ、体幹方向 には滑りやすく法線方向には滑り難くい特性が付加されている。推進運動は、先頭節のサーボ機構に正弦波 的な屈曲運動をする司令値を入力し、その屈曲信号を一定の速度で後部節サーボ機構にシフトすることで行 う。こうすると、体幹全体は後ろに波を送る運動を開始するが、体幹がキャスターで床面上を滑るため、すべての体幹節が同じ軌跡をたどる水の流れのような蛇行運動を生成する。この推進原理は、ウナギなどの遊泳運動に対応する。広間に設置したポール間をスラローム滑走する実験にも成功している。

Photo.2、Photo.3、ACM IIIの全節の体側部にリミットスイッチによる触覚を付けた実験の様子。索状の機 能体では体幹と環境との接触状態を知ることが不可欠であるが、Fig.1(b) の様に物に接触した節を単純に屈 曲するのではなく、 Fig.1(c)の様に、両隣の節も同時に反対方向に半分の速度で屈曲してゆく方がよい。この 制御は神経系に見られる図2のような「側抑制(Lateral Inhibition)」型神経網と良く対応する。側抑制型制御 により、ACM IIIは Photo.2のように任意形状物体に自律的に絡み付いたり、角度情報のシフト制御と組み合せて Photo.3のように迷路内を迷路の形状に沿いながら推進する滑らかな運動を実現した。

Photo.1 ACM III

Photo.2 Coiling experiment using the ACM III equipment with tactile sensors

Fig.1 The tactile sensor signal processing of the ACM

Photo.3a The ACM III advancing in a labyrinth

Photo.3b The ACM III advancing in a labyrinth

Fig.2 Lateral inhibition type neural circuits

References:

  1. 広瀬茂男; 生物機械工学, 工業調査会 ,, , pp. (1987)
  2. 日本機械学会編(分担); 絵で学ぶバイオテクノロジー入門, オーム社 ,, , pp.191-210 (1991)
  3. 梅谷陽二、広瀬茂男; ほふく(匍匐)運動の生物力学的研究 - ほふく推進体の操縦性と制御実験 -, 計測自動制御学会論文集 ,11, 1, pp.20-24 (1975)
  4. 梅谷陽二、広瀬茂男; 触覚を有する索状能動体の推進運動制御, 第4回バイオメカニズムシンポジウム論文集 ,, , pp.360-361 (1975)
  5. 広瀬茂男、梅谷陽二; 触覚を有する索状能動体の運動制御, 計測自動制御学会論文集 ,12, 5, pp.543-547 (1976)
  6. 広瀬茂男; 人工動物の応用(索状能動体), 油圧と空気圧 ,10, 2, pp.95-102 (1978)
  7. Shigeo Hirose; Biologically Inspired Robots (Snake-like Locomotor and Manipulator), Oxford University Press ,, , pp. (1993)
  8. Yoji Umetani, Shigeo Hirose; Biomechanical Study of Active Cord- Mechanism with Tactile Sensors, Proc. 6th Int. Symp. on Industrial Robots, Nottingham ,, , pp.c1-1-c1-10 (1976)
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