球面連鎖を用いた手首関節機構の搭載の多関節型ア-ムロボットシステムの試作

• Project/Area Number: 02555053
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 機械力学・制御工学
• Research Institution: Sendai National College of Technology
• Principal Investigator: 大泉 哲哉 仙台電波工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教授 (70152048)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 正行 仙台電波工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (00007022) ; 久保田 収 仙台電波工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (70195501)
• Project Period (FY): 1990 – 1992
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1990)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 1990: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 球面連鎖 / 等速自在継手 / 手首関節 / ア-ムロボット / 障害物回避 / 自動経路生成 / コンフィギュレ-ション空間 / ファジィ推論

Research Abstract

本研究の機構を産業用垂直多関節型ア-ムロボットに実装するために,機構部の設計・製作を行った.機構部は直径80mm,長さ170mmのシェル状のフックス継手を外筒とし,内部に3重の球面連鎖からなる等速自在継手を配置した.実装の際はこの等速自在継手をロボットの最端軸に結合し,この軸の回転を機構先端に伝達する構造を採用した.その結果,この機構の付加により8自由度のア-ムロボットを実現することができる.機構部品の材質は高力アルミニウム合金を用い,試作1号機の部品の肉厚を維持しつつサイズを66%に縮小できた.この結果,機構部の重量は約1.0kgとなった.機構駆動部はア-ムの根元に配置するのが好ましいが,現有の産業用ロボットの構造上の問題から最端軸を支持するリンクに固定することにした.これにより機構の先端を駆動するときの既存関節の干渉を排除することができた.機構の動作範囲は立体角2πとなるよう設計した.機構製作と並行して,障害物回避・経路生成のアルゴリズムを検討した.その結果,Lumelsky・登尾によって発表された2D障害物回避経路生成アルゴリズムに似たアルゴリズムを独自に開発することができた.本研究では,3D空間に於けるア-ムロボットの障害物回避の経路生成をコンフィギュレ-ション空間での局所的障害物回避によって実現している.実際に,計算機上でシミュレ-ション実験を行って,このアルゴリズムの有用性を確認した.また,経路生成の演算支援装置としてファジィ計算機を用いることを計画しており,そのための準備として上述の研究と並行して20ル-ルチップのファジィ計算機を製作している.この計算機には,九州工業大学の山川烈教授のル-ルチップとデファジィチップを用いている.さらに,実空間での障害物認識の方法として,2台のCCDビデオカメラを用いた2眼視による認識法を試みている.

Research Products

• [Publications] 大泉 哲哉: "球面リンクを用いた手首関節機構に関する研究" 第1回ロボットシンポジウム講演会論文集('91ー5). (1991)