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  • 1972年，东京工业大学开始了机器人研究，当时现任主任广濑茂雄教授首次成功地向世界展示了蛇形机器人ACM-3。从那时起，我们已经建造和设计了许多类型的机器人，如行走机器人、轮式机器人和履带式机器人等。我们一直强调原创性的重要性，并努力开发实用的机器人。以下是每个主要项目的说明，并配有简短的描述和适当的数字和照片。
产品组合

  • 机器蛇

  • “蛇没有腿为什么还能往前走?”从这个问题出发，我们开始了对蛇的生物力学的研究，最终开发出了“蛇机器人”。蛇形机器人有很多可能的应用，尽管结构很简单。

      • 主动代码机制No.3“ACM III”

      • (1972 - 1975)。图1显示主动索机构模型ACM III。1972年12月26日晚，我们在世界上第一次成功地利用与真正的蛇相同的蛇形运动原理，以大约40厘米/秒的速度制造出了人造蛇形运动。整个设备长度为2m，共有20个接头。

      • 自备式主动索机构-改版3“ACM-R3”

      • (2001-) 1995年，主动绳机制-修订1 (ACM-R1)，即无线控制的蛇状机器人，被开发出来。在大约半小时的时间内，该机器人可以在速度、头部方向和波浪摆动的控制下，以蛇形运动推进。它不仅速度比旧型快两倍，而且在缓坡处具有蛇形运动的机动性。

      • 两栖蛇形机器人“ACM-R5”

      • (2005-)海蛇生活在水中，甚至陆蛇有时也会在水面上游泳。事实上，蛇在水中和地面上的推进机制几乎是一样的。两栖蛇形机器人ACM-R5利用了这一事实。它可以在地面和水中活动，摆动它长长的身体

      • 气动主动钢丝绳机构“Slim Slime”

      • (1999-) Slim Slime Robot是一种具有三维工作空间的ACM，由气动执行器驱动的串行连接模块组成。Slim Slime机器人是针对对人类有危险的作业而开发的:利用其外形进行化学或核能工厂的管道内检查，以及在倒塌房屋下救援受害者，通过分配自身重量进行地雷探测等。

      • 关节体移动机器人“KORYU-II”(KR-II)

      • 大型机器人在狭窄的环境中(如核反应堆内、火灾地点或峡谷地区)转弯时缺乏足够的机动性。另一方面，小型机器人不能运输所需的操作设备，甚至不能为自己的操作提供能源。正是在这种情况下，显示了铰接体的力量，它可以分配负载并携带它们，就像火车一样。

      • 联网履带式检验车“Souryu I、II”

      • 在地震等自然灾害发生时，被困在破损建筑物中的人必须立即获救。但是，爬进废墟中寻找遇难者是非常困难和危险的。因此，人们希望研制一种能够在这种环境下机动的机器，以便通过电视摄像机和麦克风找到这些受害者。

      • 软夹具I, II, III

      • (sg-i (1976)， sg-ii (1978)， sg-iii(1984))。该软爪是一种蛇形机构，可以灵活地抓取任意形状的物体。为了灵活地抓住一个物体，它必须能够在所有夹持器表面上产生均匀的抓取力，同时包裹着物体。这是通过以下方式在软夹持器的动作中完成的。

      • 耦合肌腱驱动臂“CT臂”

      • (1990 ~ 1993年)为了在核反应堆等机械设备复杂的环境中进行操作，必须拥有像大象鼻子一样可以自由改变形状的手臂。但是，这种多段机械手必须在基段上安装一个能产生尽可能大运动的执行器，这很难做到轻量化。

      • 铰接式多轮移动机器人“根布”

      • 蛇形机器人Genbu的特点是由被动关节连接的多体和多个大直径主动轮。Genbu的典型应用之一是作为消防机器人的排水器拉动消防软管。该机器人利用消防车的泵，通过轮内液压马达驱动。我们实验室也在开发液压马达。另一个应用是用于探测无法接近的灾难地点或行星探测器的自动漫游车。

    • 步行机器人

    • 步行车辆具有以下非常规的特点:1)它们可以在非常崎岖的地形上移动，而轮式和履带式车辆无法通过;2)智能选择足迹，无需连续轨迹移动;3)在进行搬运操作时，它们可以将腿作为手，以及适应地形的支腿。

        • 泰坦四世

        • (1985)泰坦4号于1985年在筑波科学展政府馆展出，在半年的展览期间，泰坦4号行走了大约40公里，往返于有三个不同台阶的舞台，如图所示。此外，随后还实现了静态步态和动态步态的融合，实现了静态步态、爬行步态、动态步态和小跑步态的自动切换，即两条斜向腿交替行走。泰坦4号以40厘米/秒的速度行走。

        • 四足步行机爬坡“TITAN VII”

        • (1994 -)。日本山区多，公路、铁路等交通设施建设频繁。目前，工人必须爬上斜坡，面对危险进行作业，如图1所示。
          为了改善这些情况，我们已经开始开发一种移动机器人，它可以在崎岖和陡峭的斜坡上发挥移动平台的作用。对于基本结构，我们选择了步行的方式，因为它可以避开障碍物，腿也可以作为一个强大的操纵器。我们采用了四足动物，因为四条腿是实现静态稳定行走的最小数目。

        • (2002-)在多山的日本，山脉经常被砍伐，形成斜坡来修建铁路轨道和道路。如图1所示，这些斜坡需要安装钢筋混凝土框架或锚杆或地脚螺栓，以防止陡坡破坏或滑坡，这些锚杆或地脚螺栓施工需要钻孔施工，这些过程大多是人工进行的。然而，这些建设是大规模的，昂贵的，耗时的。它也很危险，容易发生摔倒和其他事故，并且对一些施工步骤的自动化有强烈的需求。

        • 四足爬墙机器人NINJA-I， -II

        • Ninja-i (1990-1993)， ninja-ii(1994-)。在高速公路上对高层建筑外墙和陆桥外墙进行全部检查和施工是危险的。它还需要大量的费用，以安装所需的脚手架。NINJA是一种为了自动化这种操作而开发的爬墙机器人。1号机组和2号机组均高近1.8米，左右宽0.5米，厚度0.4米，主体重量45公斤。

        • 腿轮混合动力步行车“滚轮步行者”

        • (1994 -)。由于步行机器人在不规则地形上具有较高的地形适应性，而轮式机器人在平坦地形上具有较高的移动速度，目前关于腿轮混合移动机器人的研究较多。在过去，主动轮常用于轮式运动。然而主动轮的安装在很大程度上限制了行走机的性能。因为主动车轮需要执行机构、制动机构和转向机构。

        • 并联步行车“ParaWalker-S1， -II”

        • (1992, Para Walker-S1) (1997~， Para Walker-II)。
          一个实用的步行机器人应该是一个具有高地形适应性和高效率的独立系统。但典型的行走机器人每条腿有3个自由度，导致自由度总数很大。因此，这类机器人需要大量的执行机构，而且重量越来越大，需要复杂的控制系统来控制多个自由度。
          作为解决这些问题的一种方法，我们开发了Para Walker-II，它具有6自由度，这是保留行走机器人特性所需的最低要求。

        • 双足步行执行任务机器人“YANBO III”

        • (2000-)移动和执行任务的机器人之一，腿步行型，具有较高的地形适应性，是有效的。但一般来说，行走机器人需要很多自由度(DOF)，这使得机器人变得笨重，其机构也变得更加复杂。作为解决这些问题的有效方法之一，在本研究中，我们开发了具有双足结构的行走和任务执行机器人，其自由度尽可能减小，以保持其所需的性能，并使用相同的机构行走和操作。

        • 爬楼梯机器人“零载体”

        • 残疾人经常使用轮椅，依靠自己的意志在地面上自由活动。不仅扩大了移动范围，还可以实现一些工作。甚至，它可以被认为是有效的精神领域。但是，这种移动几乎是在地面上进行的，爬楼梯或在障碍物上移动在今天仍然是一个困难的话题。因此，减少老年人和残疾人的身体障碍，如楼梯或碰撞的地方是可以预料的。公共场所(车站、医院、办公室等)设有残疾人专用设施，如电梯、轮椅爬楼梯的机器等。由于成本高，对环境的适应性差，并不是所有的公共空间都能提供这样的设施。
          在这里，我们试图开发一种轻便、廉价、安全的爬楼梯机器人来辅助轮椅移动。试着找到一个解决方案，机器人如何在携带轮椅的情况下，安全地上下楼梯和跨越障碍。

        • 气动“AirHopper”驱动四足跳跃机器人

        • (2002~)有相当多的腿式机器人是为救援行动而开发的，但步行机器人的主要特点是在这种不平坦的地形中具有较高的地形适应性。目前研究的步行机器人还不能克服灾区高度不均匀的情况。为救援行动而开发的机器人必须在广阔的区域内移动得更快。

          为了满足这样的需求，我们将在本研究中开发跳跃运动机器人。这种跳跃机器人可以在灾区周围移动，因为灾区有很多高台阶和障碍物，以前的步行机器人无法克服。所研制的跳跃机器人具有较高的地形适应性和机动性。

      • 轮式和履带式车辆

      • 运动是开发实用机器人系统的关键问题之一。通过使用轮子和履带，运动可以大大简化而不妨碍机动性。我们实验室开发的轮式和履带式车辆主要用于野外工作和在非结构地形上的实际应用。

          • 地形自适应履带式车辆“HELIOS-I, II, TAQT Carrier”

          • (1987，太阳神- i)(1989，太阳神- ii) (1991 TAQT载体)。无休止的旋转运动，如车轮和履带等，适合于制造一个具有几个自由度的高速度和良好效率的车辆，但这些机器人对地形的适应性有限。例如，在爬楼梯时，在重心较高的车辆中，重心向后方倾斜，不稳定。随着滑块的改进，需要一个强大的驱动器沿斜面拉动上载体。摆模型平衡性很好，但重心还是下降了。

          • 爬楼梯轮椅“HELIOS-III”

          • (1990 -)。为老年人和残疾人开发可以上下楼梯的电动轮椅是很有必要的。我们研制了一种实用的、主动的轮椅，可以可靠地上下楼梯。图1为第一代机型。通过图1所示的RC (remote center)机构解决了楼梯升降过程中的不稳定问题。当姿态传感器检测到车辆倾斜时，上座椅部分移动，使其变得水平，同时车辆的重心始终保持在车辆的中心。驱动系统是一种将同步带沿着弧形轨道牵引的机构，并通过安装在轮椅上部的电机来驱动同步带。RC机构是一种具有高刚性的实用机构，后来这也被用于TAQT载体。

          • 地形自适应六轮车“HELIOS-V”

          • (1997-2000)目前，有很大的需求开发一种崎岖地形车辆平台，该平台可以上下住宅楼梯等人工障碍，并在崎岖地形上高速高效地行驶。未来，该平台将应用于残疾人和老年人的动力轮椅，协助工人搬运重物的运载车辆，以及危险维护机器人。在此之前，世界各地已经针对这些要求开发了许多种类的越野车和机械。然而，这些车辆有一些严重的问题，如下:(1)车辆速度极慢，不仅在崎岖的地形上，而且在平地上。(2)移动机构复杂。(3)通过障碍物需要较大的输出扭矩。为了克服这些严重的问题，我们一直在开发“HELIOS-V”，6轮越野车。

          • 地形自适应履带式车辆“HELIOS-VI”

          • 新的太阳神VI，最新设计的版本，是一种履带式车辆，可以通过使用两个主动臂轻松地爬楼梯。它的形状不对称。其中一只手臂主要用于与第一步接触履带，辅助车辆运动。

            另一个臂调整载荷位置，改变载体的姿势。为了保持底盘的恒定姿态，控制了载体的加速度和平移运动。

            对于转向，Helios VI需要低能量，因为重心主要位于车辆的前部(底盘的重量在驱动滑轮的轴上)，因此转向阻力显著降低。

          • 地形自适应履带式车辆“HELIOS-VII”

          • 太阳神7号，由两个独立的马达驱动的两个履带组成，分别由执行器连接到主体。因此履带可以相对于底盘360度旋转。该特性可用于稳定性控制。底盘作为有四个自由度的手臂的底座。

          • 标题管道移动机器人“s- i， -II， -III”

          • (1993-)针对直径为50mm和150mm的燃气管道，研制了三种类型的管道检测机器人:s- i、s- ii、s- iii。

          • 全向汽车“The VUTON”

          • (1993)。在工厂、医院、仓库等场所作业的运输车辆必须具有全方位特性，能够在狭窄的地面空间内全方位自由移动和转弯。“武顿”是新开发的车辆，具有以下特点:I)具有全方位特性，ii)具有瞬时改变运动方向的完整特性，iii)多个驱动轮接触面积大，载重能力大，iv)接触面积大，不打滑运动，不损坏地板，v)形状平整紧凑。

          • 完整全方位车辆“VmaxCarrier”

          • 用于工厂、医院和仓库等场所的运输车辆必须具有全方位特性，能够在狭窄的地面空间内全方位自由移动和转弯。“VmaxCarrier”是新开发的车辆，具有以下特点:I)它具有全方位的特性，ii)它也具有完整的特性，可以瞬间改变车辆的方向，iii)它具有扁平和紧凑的形状，iv)它非常轻。

        • 殖民地的机器人

        • 群体机器人有几种可能的应用，如位置识别、测绘、测量等。高地形适应性，可拆卸机构和安全冗余是我们实验室开发的群体机器人的优点。

            • 合作定位系统“CPS-I、CPS-II、CPS-III”

            • 对于自主移动机器人来说，高精度地识别机器人所处的位置非常重要。传统的航位推算法和路标法两种方法存在以下缺陷:航位推算法是通过计算车轮的转动来估计机器人的位置，测量难免会积累误差;路标法需要事先放置路标。


              提出了一种名为“协同定位系统(CPS)”的方法，可以在粗糙和/或未知地形上积极使用多个机器人，从而高精度地识别移动机器人的位置。图1显示了CPS的一个示例，其中使用了三个移动机器人。当机器人3到达位置P3时，机器人1和机器人2测量相对于机器人3的方位角θ1、θ2、φ1、φ2，并确定机器人3的位置。然后，机器人1如虚线所示向前移动，并停止，然后机器人2和3测量与机器人1的相对角度，与之前的测量方法相同。这种运动和测量是重复的，直到他们到达目的地。

            • 协作与自主机器人“君流”

            • (1992~)“军龙”(GR)在日语中的意思是“一群龙”，它是一种群体机器人，每个部分都有自主权，但同时它可以与其他部分连接，共同运作。具有连接能力的群机器人是一个古老的思想。然而，直到现在，一直有一个问题。不幸的是，连接机构往往非常重，其重量在很大程度上限制了整个系统的功能。

              GR通过引入机械臂来解决这一问题，机械臂是机器人不可缺少的齿轮。它既是一个主动连接机构，也是一个处理任务的机械手。

          • 特种移动机器人

          • 通常的移动机器人有轮子、腿等用于移动。利用特殊机构实现了爬壁等特殊机器人运动。

              • 蜂群式爬壁机器人“爬锚者”

              • (2004~)大量的巨型结构已经建成，另一方面，必须定期维护和检查，以避免因过时和缺陷等造成的破坏危险。建筑由具有特殊技能的工人进行维护和检查。然而，从安全、成本、效率等方面考虑，迫切需要开发能够替代人工的爬壁机器人。高机动性和大载荷能力是爬壁机器人的重要特点。不幸的是，传统的设计只能同时提供其中一种功能，而不能同时提供这两种功能。为了解决这一问题，我们提出了蜂群式爬壁机器人系统，并命名为Anchor Climber。该机器人系统由两个或两个以上的子单元组成，子单元在静止状态下可以牢固地粘在墙上，也可以在移动状态下在墙上自由可靠地移动，有足够的粘附力不从墙上掉下来，并有父单元，父单元有控制箱、电池、工作装置等。子单元和父单元与连接单元相连。

              • 铸造的手臂

              • (2002-)在灾区的不规则地面上，或在山区的陡坡上，轮式或履带式车辆很难移动。即使是腿型车辆也无法越过这么大的障碍。在这种情况下，我们建议使用新的移动方法，利用周围的物体，如树木，而不是在地面上移动。它把系绳(电线)扔到周围的物体上并抓住它们，并利用电线的牵引力移动。

            • 医疗机器人

            • 对更小、更简单和更有效机制的研究也可用于改进常规医疗应用。

                • 主动内窥镜“ELASTOR，形状记忆合金机器人”

                • (1980 - 1986)。由于目前使用的内窥镜只有尖端可以用导管丝向两个方向弯曲，因此将其插入胃和结肠的操作难度较大，技术要求较高。因此，作为蛇形机器人的应用领域之一，我们开发了一种可以主动弯曲的主动内窥镜，以进行医疗检查和复杂机械的内部检查。

                • 用于腹腔镜手术的导向内窥镜

                • 腹腔镜手术是通过在腹壁上的小切口插入又长又细的器械进行的。视觉反馈由内窥镜和相机提供。切口点限制了内窥镜的自由度(DOF)从6到4。因此，在保持视点聚焦的同时，不可能从不同的角度观察器官。这降低了外科医生感知深度的能力。

                  在与荷兰代尔夫特理工大学人机系统小组的密切合作下，已经开发出一种用于腹腔镜的新型可控内窥镜。内窥镜被称为内窥镜，被设计成一个空间平行四边形机构，顶端有一个微型摄像机。6自由度可操纵头，可从不同侧面观察器官。手柄包含一个箭头，始终指向相机的视线方向。这提供了对尖端的直观控制，向外科医生展示了摄像机在腹腔中的方向。

              • 在役检验机器人

              • 在役检查对核电站和其他设施至关重要。我们已经开发了能够在这些工厂中自动移动和执行检查的机器人。

                  • 核反应堆在役检查机器人“GRIPEDE, MAGPEDE”

                  • (1980)为了安全运行核反应堆，必须进行定期检查(在役检查)。为此目的，开发了两种机器人来检查核反应堆内蒸汽鼓的外围部分。

                  • 内平衡磁铁“IB磁铁”

                  • (1981)。在过去，提出了几种机制剥离永磁体。本文提出的IB磁体是一种全新的器件，原则上可以零能量剥离永磁体。

                  • 永磁圆盘轮爬墙机器人“圆盘漫游者”

                  • (1990 - 1992)。这是一个机器人，它使用永磁圆盘轮子绕着油罐和船只的钢墙移动。

                • 行星探测机器人

                • 我们的实验室正在开发行星探测机器人，特别是在月球和火星上进行测量任务。这种机器人的一些主要特点是重量轻，可扩展的机构和亲子漫游车。

                    • 可膨胀三轮探测车“三星II”

                    • (1995-)目前，许多公司都在计划发射无人驾驶机器人漫游车进行行星探测。我们正在与美国宇宙航空研究开发协会(NASDA)和日本国家航空航天局(NASA)共同开发三星II。三星II有三个由垂直杆偏心支撑的车轮，可以执行多种功能，例如，从容纳扩展到扩展姿态，全方位转向运动，并避免被困在沙地上。这些功能可以通过主动轮和锁存器的协同驱动来实现，以固定和释放车轮绕垂直偏心杆的旋转，以及倾斜滑臂的滑动运动。膨胀也与提升机的同步上升运动相辅相成。三星II的车轮由不锈钢钢板弹簧组成，可以将体积扩大三倍。

                    • 亲子型行星漫游者“SMC漫游者”和臂式单轮漫游者“uni -漫游者”

                    • (1997-)作为COE/TITech Super Mechano-System项目的主要研究课题之一，我们一直在研究由分散的自治代理(子探测器)和领导者代理(父单元)组成的异质行星探测器系统。

                  • 地雷探测和排除机器人

                  • 世界各地部署着大量地雷，每天都有平民伤亡。在日本科学技术公司的支持下，我们正在开发和研究用于探测和排除地雷的仪器和系统。

                      • 用于排雷的机械主从手“地雷手III”

                      • 阿富汗和柬埔寨等动乱国家埋有大量地雷。因此，对清除设备和方法有很大的需求。虽然已经提出了一些清除地雷的方法，但最后的操作仍然是由人手完成的。排雷人员通过感觉和视觉，用探测仪仔细地挖掘地面，揭开土壤，露出地雷，最后通过爆炸将其摧毁。为了使这项任务更安全，我们开发了一种遥控机械“地雷手”。地雷手允许排雷人员在低坐姿下操作手，同时通过坚固透明的盾牌观看任务，从而完美地防止爆炸。手由杆直接操纵，让排雷者感受挖掘过程。强大的压力可以施加在“我的手”通过踢腿向下运动到滑动踏板。“地雷手”重量轻，有轮子，因此便于运输到排雷地点。

                      • “Gryphon-V”排雷行动臂式小车

                      • 金属探测仪和矿犬扫描雷区是排雷作业中最广泛使用的方法。虽然也经常使用诸如易碎式和分蘖式等重型机械，但它们不能完全清除雷区，因此仍然需要人工排雷。Gryphon的开发是为了使这个手动任务安全高效。它由一辆装有长伸重量平衡臂的小车组成。小车可以手动从基地开到雷区。在远程操作模式下，鹰头狮沿着雷区的边界移动，同时将手臂伸入雷区。利用立体视觉，首先测量地形的不均匀性，然后由地雷传感器扫描。地雷的位置可以通过GPS精确记录，并用油漆或小划片标记。电力由车辆的发电机提供，可以在不加油的情况下运行一整天。2007年，我们在柬埔寨和克罗地亚进行了几次实验。 In Croatia, for example, we could prove that the Gryphon-V with metal detector and its special signal map processing system detected mines better than human deminers. We are now researching how we can include grass cutting and tele-operated digging task to achieve the perfect humanitarian demining system.