Robots

ソフトアクチュエータや電磁モータを用いて、ロボットの研究開発を行っています。

We are developing robots using soft actuators and electromagnetic motors.

直接駆動方式の生物模倣型水中ロボット

Direct-Drive Biomimetic Underwater Robot

減速機を内蔵しない電磁モータによるダイレクトドライブ方式を採用したロボットは、機械的堅牢性、高出力、高速応答性、しなやかな動作を兼ね備えています。本研究では、柔軟ボディを直接駆動する仕組みによって、機敏かつ柔軟な動作を可能にした魚型ロボットを開発しました。このロボットは、最大遊泳速度2.6 m/s、最大旋回速度1450 °/sを達成し、自然界の魚に匹敵する優れた遊泳性能を示しました。

Robots employing a direct-drive method with electromagnetic motors without built-in gear reducers combine mechanical robustness, high output, high-speed responsiveness, and compliant motion. In this study, we developed a fish-like robot that enables agile and flexible movements by directly driving a flexible body. This fish-like robot achieved a maximum swimming speed of 2.6 m/s and a maximum turning speed of 1450°/s, demonstrating excellent swimming performance comparable to that of natural fish.

K. Iguchi, T. Shimooka, S. Uchikai, Y. Konno, H. Tanaka, Y. Ikemoto, J. Shintake, Agile robotic fish based on direct drive of continuum body, npj Robotics, vol. 2, no. 7, pp. 1-9, 2024. 

生物発光とソフトロボティクスの融合

Bioluminescence-Integrated Soft Robotics 

ホタルやクラゲなどの生物が示す発光は、優れたエネルギー効率を備えています。また、発光はロボットがその存在や状態を周囲に伝えるための有効な手段であり、特に暗所や水中など、視認性が低い環境において有用な機能です。本研究では、高輝度の生物発光液を開発し、発光機能を備えた柔軟デバイスを実現することで、ソフトロボティクスにおける機能性材料としての応用可能性を実証しました。

Bioluminescence, as observed in organisms such as fireflies and jellyfish, is known for its excellent energy efficiency. It also serves as an effective means for robots to communicate their presence or status to their surroundings, especially in low-visibility environments such as darkness or underwater. In this study, we developed a high-brightness bioluminescent liquid and demonstrated its potential as a functional material for soft robotics by realizing compliant devices with light-emitting functionality.

K. Kusama, A. Oishi, H. Ueno, A. Yoshimi, M. Nagase, J. Shintake, Electrically driven, bioluminescent compliant devices for soft robotics, ACS Applied Materials & Interfaces, vol. 17, no. 7, pp. 11248-11258, 2025.

流体-流体相互作用によるロボットの運動

Robot Locomotion by Fluid–Fluid Interaction

水と油のように、互いに混ざらない液体間には境界面が存在します。ここで一方の液体が変形する時、もう一方の液体から反力を受けると考えられます。このような流体と流体の相互作用を利用することで、ロボットの運動を実現することができます。本研究では、内部磁場を能動的にコントロールし磁性流体を高速に変形させることで、ロボットが水中内で推力を得て運動することを確認しました。

There is a boundary surface between liquids that do not mix with each other, such as water and oil. When one fluid deforms, it experiences a reaction force from the other. This interaction between fluids can be used to enable robot locomotion. In this study, we confirmed that by actively controlling the internal magnetic field to rapidly deform the ferromagnetic fluid, the robot gained thrust and achieved locomotion in water.

H. Kitamori, S. Kudoh, J. Shintake, Robot locomotion by fluid–fluid interaction, Scientific Reports, vol. 13, no. 1, p. 21994, 2023.

誘電エラストマーアクチュエータを統合したテンセグリティ構造体

Tensegrity Structures Integrating Dielectric Elastomer Actuators 

テンセグリティは柔らかい引張材と硬い圧縮材からなる構造様式の一つです。本研究では、柔らかい引張材を誘電エラストマーアクチュエータに置き換えた、アクティブなテンセグリティ構造体を開発しました。このような構造体は、ソフトロボットを構成するブロックとしての利用が期待されます。

Tensegrity is a structural style consisting of a flexible tensile material and a hard material. In this study, we developed an active tensegrity structure in which the flexible tensile material is replaced by  dielectric elastomer actuators. Such structures are expected to be used as building blocks for soft robots.

S. Watanabe, Y. Ikemoto, J. Shintake, Modeling and characterization of tensegrity structures integrating dielectric elastomer actuators, Advanced Engineering Materials, vol. 25, no. 8, p. 2201471, 2023.