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所属 |
工学教育研究部 工学科機械知能工学プログラム担当 |
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准教授 |
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関連SDGs |
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論文 【 表示 ／ 非表示 】
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人と機械の運動ずれを考慮した膝パワーアシストのための領域アトラクタに基づくAssist-as-Needed制御 査読あり
舛屋 賢, 井手 祐太, 岡田 昌史
日本機械学会論文集 91 ( 941 ) 24-00194 - 24-00194 2025年1月
担当区分：筆頭著者, 責任著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：一般社団法人 日本機械学会
This paper proposes an assist-as-needed (AAN) controller for power-assist of a knee joint that takes into account differences in human and orthotic motion. The AAN control is one control method that adjusts the assist performance according to the wearer’s ability. AAN controllers are often designed to be time-independent so that the wearer can act whenever he/she wants. However, the speed of human motion changes frequently, nevertheless, most previous works did not actively change the desired speed of the orthotic motion. This paper tackles this issue, and we propose a region attractor that changes the speed of the reference motion based on the internal force acting on the lower limb attachment point. In addition, to reduce pain at the attachment point caused by a misalignment between the wearer and the orthosis, the center of rotation (CoR) of the knee is estimated in real-time. Using the estimated CoR, the motor torque that satisfies the desired knee torque is generated while minimizing the internal force in the direction that does not contribute to assist. Through experiments using a dummy robot of the human knee with various torque limits, the effectiveness of the proposed method was verified.
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回転型釣糸人工筋肉アクチュエータの拮抗型合トルク制御 査読あり
吉田 優太郎, 林 亮, 舛屋 賢, 高木 賢太郎, 有田 輝, 田原 健二
日本ロボット学会誌 41 ( 6 ) 573 - 576 2023年7月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：一般社団法人 日本ロボット学会
A Straight Twisted Polymeric Fiber Actuator (STPFA) has attracted attention as a new rotational actuator because it is soft, lightweight, silent, and inexpensive. It can rotate when heating, and be back when cooling. However, it is difficult to improve the response, especially in the cooling phase when using natural cooling. In order to improve the response in natural cooling, antagonistical actuation is one of the effective methods. However, the diactivated-side actuator generates a disturbance-like torque when the other-side actuator is activated due to its passive torsional spring-like characteristics. In order to realize the antagonistical actuating module using a pair of rotational-type STPFA, in this paper, the models are constructed that can estimate the torque generated at both ends of an antagonistically arranged rotational STPFA from the change in heater resistance. A sensorless output torque control method is proposed for the total torque obtained as the difference between the torques at the two ends using the proposed STPFA models. The effectiveness of the proposed method is demonstrated through fundamental experiments using a prototype module.
DOI： 10.7210/jrsj.41.573
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制御系で安定化された状態空間の速度場に低感度な最小動力学パラメータの確率的同定 査読あり
岡田 昌史, 渡邊 和喜, 舛屋 賢
日本機械学会論文集 88 ( 914 ) 22-00100 - 22-00100 2022年10月
担当区分：最終著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：一般社団法人 日本機械学会
Accurate identification of minimum set of dynamics parameters is required for high-precision and high-speed motion control. The identification uses the dynamical model and its motion data. This motion data does not always satisfy the equations in the dynamical model because of unmodeled dynamics and unexpected noise. The least squares method is generally used for approximated model. It may well satisfy the equations in the dynamical model, however, the optimality as a model for control system design has to be discussed. In this paper, we propose a stochastic identification method of minimum set of dynamic parameters. In conventional least squares method, the error of dynamic equation is assumed to be white gaussian and its square mean is minimized while in the proposed method, the error is assumed to be due to parameter fluctuation, and its covariance is optimized so that the sensitivity of velocity field in the state space with respect to dynamic parameter is small, which means advantageous parameter for controlled system. The simulation and experimental results show the effectiveness of the proposed method.
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障害物回避と軌道への収束のための領域アトラクタによる人機械協調カート制御 査読あり
岡田 昌史, 尤 亜倫, 舛屋 賢
日本機械学会論文集 88 ( 912 ) 22-00012 - 22-00012 2022年8月
担当区分：最終著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：一般社団法人 日本機械学会
In this paper, we propose a control system design method for a human-machine cooperative system in which a human and machine cooperate to propel a cart to a reference trajectory. In the previously proposed method, the human plays the role of recognizing the environment and determining the propulsive force, while the machine determines the steering angle based on the position and posture of the cart, using a vector field with the reference trajectory as the orbit attractor. However, since this method cannot avoid obstacles on the trajectory, we extend it to a region attractor. By setting an index variable that changes depending on human input, the vector field is designed in the extended dimensional space including the index variable, and the cart can avoid obstacles by moving within the region defined by the reference trajectory with its parallel trajectory depending on human input. In this paper, we describe (1) the design method of the reference trajectory and the parallel trajectory considering the workspace of the steering and the distance between the cart and the wall, (2) the design method of the region attractor in the extended dimension including the index variable, and (3) the experimental verification of the proposed method.
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Masuya K., Takagi K., Tahara K.
IEEE Robotics and Automation Letters 7 ( 4 ) 1 - 8 2022年8月
担当区分：筆頭著者, 責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：IEEE Robotics and Automation Letters
A twisted and coiled polymer fiber (TCPF) is a soft thermal actuator increasingly used in current robotics applications. When implementing TCPF in robotics applications, amplifying the TCPF strain and force is necessary to obtain the desired performance. Therefore, this study proposes a mechanism to amplify the strain and force of a TCPF. Considering the TCPF as a wire, the fixed and movable pulley mechanisms are available to amplify the TCPF strain and force, respectively. However, the amplification mechanism becomes bulky when the fixed pulleys are installed separately from the movable pulleys; thus, the TCPF utility reduces. This study focuses on two characteristics of the pantograph to design a compact amplification mechanism. The first characteristic is that the pulleys on the pantograph diagonal axes can be used as a movable pulley mechanism. The other characteristic is that the pantograph circumference can be a fixed pulley mechanism, as the circumference is always invariant. Based on these characteristics, the proposed mechanism can amplify both the TCPF strain and force. The experiments show that the force is amplified based on the number of loops around the diagonal axes. Although the load and temperature affect the strain amplification, the experiments confirm that the strain is amplified. In particular, depending on the loop number, the strain becomes 5.8 times the TCPF strain while maintaining the force level. Furthermore, changing the loop number, the strain and force are amplified 2.8 times and 2 times, respectively.
書籍等出版物 【 表示 ／ 非表示 】
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鈴森 康一 , 中嶋 浩平, 新山 龍馬 , 舛屋 賢, 新学術領域「ソフトロボット学」研究班, 日本ロボット学会, 文部科学省（ 担当： 単著）
オーム社 2023年 （ ISBN:9784274229985 ）
記述言語：日本語 著書種別：学術書
MISC 【 表示 ／ 非表示 】
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多方向に曲げられる柔軟なタイミングベルトの開発 招待あり
舛屋賢
機械設計 68 ( 13 ) 48 - 51 2024年11月
担当区分：筆頭著者, 最終著者, 責任著者 記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）
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釣糸人工筋肉のロボット応用から考えるソフトロボティクス 招待あり
舛屋 賢
日本ロボット学会誌 42 ( 5 ) 448 - 451 2024年6月
記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌） 出版者・発行元：一般社団法人 日本ロボット学会
DOI： 10.7210/jrsj.42.448
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釣糸アクチュエータのユニット化のためのコイル状光ファイバを用いた変位センサの検討
舛屋 賢
計測と制御 60 ( 10 ) 743 - 743 2021年10月
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舛屋 賢
日本ロボット学会誌 39 ( 7 ) 637 - 637 2021年
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舛屋 賢
日本ロボット学会誌 39 ( 9 ) 776 - 777 2021年
講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】
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圧電アクチュエータの制約を考慮したパワーアシストスーツ装着箇所の接触力分布制御機構の開発
池山 貴大, 梅田 優哉, 舛屋 賢
第25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 2024年12月20日
開催年月日： 2024年12月18日 - 2024年12月20日
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
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抵抗値と光ファイバセンサ値を用いた光ファイバアクチュエータの温度・変位推定器の開発
吉本 貴哉, 舛屋 賢
第25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 2024年12月20日
開催年月日： 2024年12月18日 - 2024年12月20日
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
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平行リンク機構を用いた股関節用外骨格のための各リンクの長さ・取付角・可動域の最適化
弓掛 匠, 舛屋 賢
第25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 2024年12月20日
開催年月日： 2024年12月18日 - 2024年12月20日
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
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やわらかい機能性材料とデバイス①やわらかいアクチュエータ 招待あり
舛屋賢
基礎から学ぶソフトロボット学 －製作方法、アクチュエータ、センサ、応用まで－ 2024年11月11日
開催年月日： 2024年11月11日 - 2024年11月12日
記述言語：日本語 会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
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折り紙構造を利用した形状可変なワイヤ駆動型ソフトロボットの開発
藤田 航奨, 舛屋 賢
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2024 2024年5月31日
開催年月日： 2024年5月29日 - 2024年6月1日
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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ROBOMECH表彰 （学術研究分野）
2022年6月 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門 制御系に低感度な最小動力学パラメータの確率的同定
渡邊 和喜, 舛屋 賢, 岡田 昌史
受賞区分：国内外の国際的学術賞
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SI2021優秀講演賞
2021年12月 第22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 高分子被膜付き光ファイバ人工筋肉の光センシングを用いた変位制御
舛屋 賢, 高木 賢太郎, 田原 健二
受賞区分：国内外の国際的学術賞
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部門優秀論文表彰
2021年6月 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門 人の操作モデルと拡張カルマンフィルタによる状態推定を用いた掘削の半自律制御
岡田 昌史, 岡本 裕, 舛屋 賢
受賞区分：国内外の国際的学術賞
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2020年度計測自動制御学会学術奨励賞（技術奨励賞）
2021年2月 計測自動制御学会 釣糸アクチュエータのユニット化のための光ファイバを用いた変位センサの検討
舛屋賢
受賞区分：国内外の国際的学術賞
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SI2020優秀講演賞
2021年1月 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予稿集 高分子被膜付き光ファイバを用いた高分子繊維アクチュエータの開発
舛屋賢
受賞区分：国内外の国際的学術賞
科研費（文科省・学振・厚労省）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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望みの運動を実現する柔剛一体ソフトロボティクスの設計・制御論
研究課題/領域番号：24H00726 2024年04月 - 2028年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
田原 健二, 津守 不二夫, 山口 哲生, 木野 仁, 佐藤 訓志, 舛屋 賢, 有田 輝
担当区分：研究分担者
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人と親和性の高いロボット装具のための装着箇所の力分布制御機構の開発
研究課題/領域番号：23K13292 2023年04月 - 2026年03月
日本学術振興会 科学研究費基金 若手研究
舛屋 賢
担当区分：研究代表者
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人と装具の運動間のずれを考慮した人と親和性の高いロボット装具の制御方法構築
研究課題/領域番号：21K14122 2021年03月 - 2023年03月
日本学術振興会 科学研究費補助金 若手研究 若手研究
舛屋賢
担当区分：研究代表者
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確率モデルベース制御とセンサフィードバックの融合によるソフトロボティクス制御工学
研究課題/領域番号：20H00610 2020年04月 - 2024年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) 基盤研究(A)
田原 健二, 佐藤 訓志, 入澤 寿平, 舛屋 賢, 木野 仁
担当区分：研究分担者
その他競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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ウェアラブルロボット評価のための股関節ダミーロボット開発
2024年07月 - 2025年06月
一般財団法人一樹工業技術奨励会 2023年度助成
舛屋賢
担当区分：研究代表者
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可変剛性と両側駆動を可能とする圧電アクチュエータのための拮抗 駆動型変位拡大機構の開発
2024年04月 - 2025年03月
公益財団法人天野工業技術研究所 2024年度（前期募集）研究助成金
舛屋賢
担当区分：研究代表者
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ロボット装具のための回転軸位置が自在に変化する軽量・高出力・画一的な関節機構
2023年10月 - 2024年09月
公益財団法人永守財団 研究助成2023
舛屋賢
担当区分：研究代表者
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ロボット装具のための回転軸位置が自在に変化する軽量・高出力・画一的な関節機構
2022年10月 - 2023年09月
公益財団法人永守財団 研究助成2022
舛屋賢
担当区分：研究代表者
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ロボット装具のための回転軸位置が自在に変化する軽量・高出力・画一的な平面関節機構
2021年10月 - 2022年09月
公益財団法人永守財団 研究助成2021
担当区分：研究代表者