McKibben型空気圧アクチュエータを用いた二次元脚ロボットの身体構造が関節剛性の設計に与える影響の解析

摘要

近年，ロボットに使用するアクチュエータとしてソフトアクチュエータが注目を集めている．その中でも，古くから知られているMcKibben型アクチュエータ（McKibben Penumatic Actuator以下MPA）は人工筋肉ともよばれ，シリコンゴムチューブの周りをナイロン繊維のメッシュで覆った構造をしており，外部のコンプレッサにより圧縮された空気がゴムチューブ内の空気袋を膨張させ張力に変換するアクチュエータである．使用されている繊維は，柔らかいが非常に強い長さ方向の剛性をもっており，その繊維のメッシュによりMPAは可変的な剛性と物理的柔軟性，そしてアクチュエータの軽さを実現している．これらの定性的特性，またその出力の高さからMPAは脚型ロボットや腕型ロボットなどの生物を模倣したロボットの開発や，リハビリテーションおよびパワーアシストスーツなどに盛hに使用されている[1]．さらにMPAを利用したロボットは，比較的簡単な制御で安定な運動を生成可能であることが知られており［2］，MPAやその機構の持つ特性が運動安定性に有利に働いているのではないかと考えられている．