研究内容
パラレルリンクの機構学・設計法
7個のねじ関節からなる１自由度パラレルリンク
7個のねじ関節からなる１自由度パラレルリンクの運動解析
ねじ関節・回転関節・直動関節からなる閉ループ機構
現在はパラレルリンクの機構学に取り組んでいます．
パラレルリンクとは，剛体な部材と関節が連なるリンク機構のうち，リンクの連鎖がループをなすものです．機構学はリンクなど機械要素の動きを扱う学問であり，既に研究され尽くされていると思う方もいるかもしれませんが，依然として未開拓領域があります．
パラレルリンクは自動車のサスペンション機構や電気スタンド．扇風機の首振り機構など，身の回りにも使われていますが，どれも１自由度関節は回転関節もしくは直動関節が使われており，それらの運動は直観的に単純で，経験的にもよく知られたものばかりです．
私の研究では，回転対偶と直動対偶を包含し，回転と直動の間にあるらせん運動を行うねじ関節を用いて，パラレルリンクの運動の多彩化を目指していくものです．
具体的な応用の候補は，工場の生産装置といった単一の繰り返し動作を行う機構をねじ関節を用いたパラレルリンクで作ることで装置の低コスト化，省エネ化を図ることです．
人工筋肉で筋細胞を引張って育てるソフトロボット
※この研究は東京農工大学在職時に同大機械システム工学科 倉科研究室の協力の元で実施されました．https://tuat-kurashina.jp/
筋細胞を3方向から繰り返し引張りながら培養するソフトロボット
筋細胞を培養し筋組織まで成長させる技術は再生医療や創薬研究への応用が期待されます．
私たちの体の筋肉は一方向に整列した筋細胞から成っています．この筋細胞は筋芽細胞が引張り刺激を受けながら成長するものです．従来研究では，１方向に繰り返し引張りながら培養した筋芽細胞が引張りと同じ方向に配向すること，筋細胞への分化マーカーが強く発現することが調査されてきました．しかし，体内の環境では筋細胞が受ける力は筋束の１方向に限られません．
筋肉はそれ自体が収縮するだけでなく，周囲の別の筋肉や肢体の動きによって多自由度な刺激を受けます．そこで，骨格筋の層状の構造に注目し，平面内の３方向引張り刺激を筋組織に与える培養器一体型ソフトロボットを開発しました．
全長10 m長尺冗長多関節マニピュレータ
在学時の研究は狭隘部探査のための長尺冗長多関節マニピュレータです．
従来の設計限界を超えた長大かつ痩身なマニピュレータの実現を見据え，
新素材に注目したマニピュレータ設計とその制御の研究に取り組みました．
学歴
2013年4月 - 2017年3月 東京工業大学 工学部 機械宇宙学科
2017年4月 - 2019年3月 東京工業大学 機械系 機械コース 修士課程 鈴森・遠藤研究室
2020年4月 - 2022年3月 東京工業大学 機械系 機械コース 博士課程 鈴森・遠藤研究室 (日本学術振興会特別研究員 DC2)
受賞
日本機械学会 畠山賞，全国338名，2017年3月
IEEE Robotics and Automation Society Japan Joint Chapter Young Award ICRA 2018，全国5名，2018年5月
日本機械学会 三浦賞，全国215名，2019年3月
第24回ロボティクスシンポジア 優秀賞，2019年3月
計測自動制御学会システムインテグレーション部門 研究奨励賞，2019年12月
FA財団論文賞，2020年12月
SICE 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 優秀講演賞，2020年12月
日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門 部門優秀論文表彰，2022年6月
ご支援いただいている機関・財団に感謝いたします．
ねじ関節が拓く省自由度パラレルリンク機構の運動経路レパートリ
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究
https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-23K13275/
2023-04 – 2026-03ねじ対偶要素の開発とリンク機構の新展開
ＮＳＫメカトロニクス技術高度化財団 研究助成
http://www.nskfam.or.jp/
2023-03 - 2025-2
筋細胞に多方向刺激を与える培養器一体型ソフトアクチュエータの開発
油空圧機器技術振興財団 研究助成
http://zaidan.taiyo-ltd.co.jp/
2023-04 - 2024-3
研究業績
査読有り学術雑誌等
Atsushi Takata, and Gen Endo, "Dynamics-based Control and Path Planning Method for Long-reach Coupled Tendon-driven Manipulator," Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.36 No.1, pp. 30-38, 2024.
Yuki Shizume, Atsushi Takata, and Gen Endo, "Enhancement of Control Stability Using Double Pulleys for the Coupled Tendon-driven Long-reach Manipulator "Super Dragon"," Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.36 No.1, pp. 21-29, 2024.
A. Takata, "Automatic Design of Serial Linkage Using Virtual Screw Joint ," Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.36 No.1, pp. 149-157, 2024.
A. Takata, H. Nabae, K. Suzumori and G. Endo, "Tension Control Method Utilizing Antagonistic Tension to Enlarge the Workspace of Coupled Tendon-Driven Articulated Manipulator," in IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 6, no. 4, pp. 6647-6653, Oct. 2021, doi: 10.1109/LRA.2021.3094489.
W. -Y. Li, A. Takata, H. Nabae, G. Endo and K. Suzumori, "Shape Recognition of a Tensegrity With Soft Sensor Threads and Artificial Muscles Using a Recurrent Neural Network," in IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 6, no. 4, pp. 6228-6234, Oct. 2021, doi: 10.1109/LRA.2021.3091384.
遠藤玄, 髙田敦, 堀米篤史. ワイヤ干渉駆動型超長尺多関節アームSuper Dragonの開発, 日本機械学会論文集, vol. 85, no. 875, Jun. 2019.
G. Endo, A. Horigome and A. Takata, "Super Dragon: A 10-m-Long-Coupled Tendon-Driven Articulated Manipulator," in IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 4, no. 2, pp. 934-941, April 2019, doi: 10.1109/LRA.2019.2894855.
遠藤玄, 堀米篤史, 若林陽輝, 髙田敦. 高強度化学繊維を用いたワイヤ駆動系のための基礎的検討 ―溝付きプーリと二重８の字結びによる端部固定―, 日本機械学会論文集, vol. 84, no. 864, Jun. 2018.
A. Horigome, G. Endo, A. Takata and Y. Wakabayashi, "Development of New Terminal Fixation Method for Synthetic Fiber Ropes," in IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 3, no. 4, pp. 4321-4328, Oct. 2018, doi: 10.1109/LRA.2018.2851033.
A. Takata, G. Endo, K. Suzumori, H. Nabae, Y. Mizutani and Y. Suzuki, "Modeling of Synthetic Fiber Ropes and Frequency Response of Long-Distance Cable–Pulley System," in IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 3, no. 3, pp. 1743-1750, July 2018, doi: 10.1109/LRA.2018.2803204.
査読有り国際会議における発表
Ryota Kawamae, Atsushi Takata, Kenjiro Takemura, and Yuta Kurashina, "Forming Spheroid Using Hydrogel Microwellnad Pneumatic Soft Actuator," The 37th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS2024), Austin, Jan. 2024.
Atsushi TAKATA, Takayoshi KAMADA, Yuta KURASHINA, “Soft Robot for Cell Culture with Multi-directional Mechanical Stretches,” The 16th IFToMM World Congress, 7A1 -084, Tokyo, Nov. 2023.
Gen Endo, Toshiya Nagai, Atsushi Takata, Zhenyu Wang, Hiroshige Kikura, Hideharu Takahashi. Development using Advanced Super Dragon Articulated Robot Arm (2)Development of an Articulated Robot Arm with Telescopic Structure, International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research 2022 (FDR2022), FDR2022-1049, Oct. 2022.
A. Takata, H. Nabae, K. Suzumori, G. Endo. “Tension Control Method Utilizing Antagonistic Tension to Enlarge the Workspace of Coupled Tendon-driven Articulated Manipulator,” IEEE/RSJ Int’l Conf. on Intelligent Robots and Systems(IROS 2021), TuCT19.4, Prague, Sep. 2021.
G. Endo, A. Horigome, A. Takata. Super Dragon: A 10-m-Long-Coupled Tendon-Driven Articulated Manipulator, IEEE/Int’l Conf. on Robotics and Automation (ICRA2019), MoB1-03.2, Montreal, May. 2019.
A. Takata, G. Endo, K. Suzumori, H. Nabae, Y. Mizutani, Y. Suzuki. Modeling of Synthetic Fiber Ropes and Frequency Response of Long-distance Cable-Pulley System, IEEE/Int’l Conf. on Robotics and Automation(ICRA2018), TuA@N.7,Brisbane, May. 2018.
査読有り国内学会等における発表
遠藤玄, 堀米篤史, 髙田敦. 化学繊維ワイヤによる干渉駆動を用いた超長尺多関節アーム, 第24回ロボティクスシンポジア, 2A4, 黒部, Mar. 2019.
遠藤玄, 堀米篤史, 若林陽輝, 髙田敦. 高強度化学繊維を用いたワイヤ駆動系のための基礎的検討 ―溝付きプーリと二重８の字結びによる端部固定―, 第23回ロボティクスシンポジア,4C1, 焼津, Mar. 2018.
査読なし国内学会等における発表
河前 遼太, 髙田 敦, 竹村 研治郎, 倉科 佑太. 空気駆動ソフトアクチュエータによるスフェロイド形成, 化学とマイクロ・ナノシステム学会第48回研究会, 7P2-PC-37, 化学とマイクロ・ナノシステム学会, Nov. 2023.
河前 遼太, 髙田 敦, 竹村 研治郎, 倉科 佑太. ハイドロゲルとソフトアクチュエータを用いた細胞組織形成システム, Dynamics and Design Conference 2023, 632, 日本機械学会, Aug. 2023.
曽山 泰生, 髙田 敦, 鎌田 崇義. キャスタのトー角駆動を用いたブレーキユニットの開発とキャスタワゴンの地震応答低減, Dynamics and Design Conference 2023, 233, 日本機械学会, Aug. 2023.
髙田敦. ねじ対偶要素の設計とスクリュー理論を用いた閉ループ機構の数値解析, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2023, ロボティクス・メカトロニクス講演会2023講演論文集, 日本機械学会, June 2023.
鎭目結稀, 髙田敦, 遠藤玄. ワイヤ干渉駆動型超長尺多関節アームSuper Dragonの消費電力測定, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2023, ロボティクス・メカトロニクス講演会2023講演論文集, 日本機械学会, June 2023.
鎭目結稀, 髙田敦, 難波江裕之, 鈴森 康一, 遠藤 玄. ワイヤ干渉駆動型超長尺多関節アームSuper Dragonの手先コンプライアンス, 第40回日本ロボット学会学術講演会, 第40回日本ロボット学会学術講演会講演予稿集, 日本ロボット学会, 3E2-04, 東京, Sept. 2022.
髙田敦.仮想切断した連鎖の冗長逆運動学によるねじ対偶を含む空間閉ループ機構の運動解析, 第40回日本ロボット学会学術講演会, 第40回日本ロボット学会学術講演会講演予稿集, 日本ロボット学会, 3E1-01, 東京, Sept. 2022.
鎭目結稀, 髙田敦, 難波江裕之, 鈴森康一, 大場弘則, 赤岡克昭, 若井田育夫, 木倉宏成, 高橋秀治, 遠藤玄. 廃炉作業におけるオンサイト元素分析のためのワイヤ干渉駆動型マニピュレータ用エンドエフェクタの開発, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2022, ロボティクス・メカトロニクス講演会2022講演論文集, 一般社団法人 日本機械学会, June 2022.
永井 敏也, 鄭 冰, 髙田 敦, 木倉 宏成, 高橋 秀治, 遠藤 玄. 直動型テレスコピックブームによる拡張型Super Dragon多関節ロボットアームの開発, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2022, ロボティクス・メカトロニクス講演会2022講演論文集, 一般社団法人 日本機械学会, June 2022.
髙田敦, 難波江裕之, 鈴森康一, 木倉宏成, 高橋秀治, 遠藤玄. ワイヤ干渉駆動型長尺多関節アームのマニピュレーション動作計画, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2022, ロボティクス・メカトロニクス講演会2022講演論文集, 日本機械学会, 2P2-R01, 札幌, June 2022.
遠藤 玄, 永井 敏也, 髙田 敦, 木倉 宏成, 高橋 秀治. 拡張型スーパードラゴン多関節ロボットアームによる遠隔探査手法の開発（2）多関節ロボットアームの開発, 日本原子力学会 2022年春の年会, 日本原子力学会 2022年春の年会予稿集, 一般社団法人日本原子力学会, Mar. 2022.
髙田敦, 難波江裕之, 鈴森康一, 木倉宏成, 高橋秀治, 遠藤玄. 化学繊維ロープを用いたワイヤ干渉駆動型多関節アームの安定性解析, 第39回日本ロボット学会学術講演会, 第39回日本ロボット学会学術講演会講演予稿集, 日本ロボット学会, 2I2-07, 上田, Sept. 2021.
Wen-Yung Li, Atsushi Takata, Hiroyuki Nabae, Gen Endo, Koichi Suzumori. Thin McKibben Muscle Actuated 3-bar Tensegrity Prism and Deformation Sensing with Soft Sensor, The 65th Annual Conference of the Institute of Systems, Control and Information Engineers (SCI’21), pp. 1063-1064, May 2021.
髙田敦, 難波江裕之, 鈴森康一, 木倉宏成, 高橋秀治, 遠藤玄. ワイヤ干渉駆動型超長尺多関節アームSuper Dragonの実規模スケールにおける探索動作の位置精度調査, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2021, ロボティクス・メカトロニクス講演会2021講演論文集, 日本機械学会, 2A1-O03, 大阪, June 2021.
髙田敦, 難波江裕之, 鈴森康一, 遠藤玄. 自重補償機構を有するワイヤ干渉駆動型冗長マニピュレータの逆運動学, 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, 3E1-04, 福岡, Dec. 2020
髙田敦, 遠藤玄, 鈴森康一, 難波江裕之. ワイヤ干渉駆動型超長尺多関節アームSuper Dragonの手先位置決め精度の検討, 日本機械学会ROBOMECH2019, 1A1-R10, 広島, Jun. 2019.
髙田敦, 遠藤 玄, 兼清 真人, 鈴森 康一, 難波江 裕之. 高強度化学繊維によるワイヤ駆動のための基礎的検討 ―第六報：熱延伸されたUHMWPEロープの繰り返し曲げ耐久性―, 日本機械学会ROBOMECH2018, 2A1-J11, 北九州, Jun. 2018.
髙田敦, 遠藤玄, 鈴森康一, 難波江裕之, 水谷義弘, 鈴木良郎. 高強度化学繊維によるワイヤ駆動のための基礎的検討 ―第四報：長軸間距離試験機の製作と周波数応答―, 日本機械学会ROBOMECH2017, 1P2-G08, 郡山, May. 2017.
髙田敦, 遠藤玄, 鈴森康一, 難波江裕之. 高強度化学繊維によるワイヤ駆動のための基礎的検討 ―第三報：クリープ特性試験機の製作と初期実験―, 日本機械学会ROBOMECH2017, 1P2-G07, 郡山, May. 2017.
招待講演
髙田敦. ものづくりを続けながら食っていく, RSJ2023 オープンフォーラム4, ロボコン・ものづくり経験を活かした人生歩みたい！, 第41回日本ロボット学会学術講演会, Sept. 2023.
特許
遠藤玄, 有賀嵩紘, 髙田敦, 野田康平, 元岡歩, 東 浩昭, 田中隆, 犬尾武, 清水治代, 山西博道, 川端眞人, 上原隆浩, 森田智好, 武田英敏. 車椅子電動化装置. 特許. 登録. 国立大学法人東京工業大学. 2018/01/15. 特願2018-003986. 2019/07/25. 特開2019-122506. 特許第7053000号. 2022/04/04 2022.