[N-1] Nonlinear Problems

10:30 AM - 10:45 AM JST(1:30 AM - 1:45 AM UTC)Candidate for Academic Incentive Award

[N-1-27] Development and Motion Characterization of a Biomimetic Artificial Muscle System

◎Itsuki Enomoto¹, Sora Shimizu¹, Toshihide Takahata¹, Masahiro Deguchi¹, Kaito Fujitani¹, Yasushi Hotta¹ (1. Graduate School of Engineering, University of Hyogo)

Keywords:

artificial muscle,biological fluctuation,control

生体筋は、0.35 MPaもの張力発生能力、20％の歪みに耐える柔軟性、323 W/kgの出力密度を有する優れたアクチュエータであり、低騒音かつ高効率な動作が可能である。この特性を再現する人工筋は、ロボットやアシストスーツへの応用が期待されている。従来の人工筋開発では、主に収縮材料の性能向上が注目されてきたが、生体筋は材料特性だけでは再現できない階層構造と多体協調制御機構を有している。筋肉はSarcomere Unit（SU）と呼ばれる収縮単位が連結した構造を持ち、多数のSUが協調動作することで大きな力を発生している。
　我々の研究グループでは、この生体筋の階層構造に着目し、マッキベン人工筋をSUとして複数連結した人工筋肉システムの開発を行ってきた。本研究では、SUの動作順序が人工筋肉の動作特性に与える影響を調査するため、リングバッファ方式とランダムセレクト方式の2種類の制御方法を比較した。
　実験では、長さ5 cmのマッキベン人工筋を10本連結して筋原線維を模倣し、AMVから出力される信号をArduinoマイコンで検出することでソレノイドバルブを制御し、各SUを収縮させた。リングバッファ方式ではSUを順番に循環して動作させ、ランダムセレクト方式では無作為にSUを選択して動作させ、それぞれの収縮特性を評価した。
　その結果、リングバッファ方式ではSUの使用効率を高められる可能性が示され、生体筋における協調動作を模倣する制御方式として有効であることが考えられる。一方、生体筋が同様の順序的な制御を行っているかは明らかではないため、今後はランダム性を含む制御方式の有用性についても検討する。