Development of a wide range of motion miniature parallel robot equipped with a ultra small diameter and ultra long lead differential screw mechanism
| Project/Area Number |
21K03987
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
原田 孝 近畿大学, 理工学部, 教授 (80434851)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
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| Keywords | 差動ネジ機構 / パラレルメカニズム / ミニチュアロボット / パラレルロボット / 動作範囲の拡大 |
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| Outline of Research at the Start |
顕微鏡下手術や航空機エンジン内部の点検保守などの狭い環境内で動作する，極小サイズで動作範囲の広い空間6自由度(位置3自由度+姿勢3自由度)ミニチュアパラレルロボットの開発を目的とし，以下をその方法として具体的な研究目標を設定する．
(1) 研究のブレークスルーとして，軸径(D)1mm以下，リード6mm（進み角62度）以上，ネジ長さ(L)18mm以上の極小径・超長リード・大アスペクト比(L/D)差動ネジ機構を開発する．
(2) 上記差動ネジ機構を搭載し，並進動作範囲±5mm，旋回角度範囲±45度，回転角度範囲±180度を実現する親指サイズの広可動域6自由度ミニチュアパラレルロボットを開発する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
極小径長リード大アスペクト比に適した特殊形状のミニチュア差動ネジ機構を開発するとともに，それを搭載するミニチュアパラレルロボットの開発を行なった．正方形断面の1辺が2mm，リード10mm（リード角57.9度），全長40mmのミニチュア差動ネジ機構を開発し，2023年3月に韓国で開催された国際学会ICMDT2023において招待講演を行うと共に，回転・直進アクチュエータを用いて動作検証を行い，その内容を日本機械学会論文集に採択・掲載された．新たに着想したプレート傾斜自由度を有するパラレルロボットを2022年度に特許出願し，その機構解析に関して2023年6月に日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門講演会に論文投稿とポスター発表を行い，同部門のROBOMECH表彰を受賞した．また，3タイプのプレート傾斜自由度を有する新しいパラレルロボット機構解析を提案した内容を2023年12月にタイで行われたIEEE ROBIO2023で論文投稿と口頭発表を行い，Robotica Best Paper Awardを受賞した．これらは国内および国際的に権威のある表彰であり，研究内容の学術的な成果が評価された．2023年8月に東京で開催された大学見本市2023に出展し，大手企業1社との共同研究に結び付けた．
ロボットの制御システムの開発はマルチボディ・ダイナミクスを応用しており，その内容を2022年度に日本機械学会へ論文投稿・採択され，2024年1月の日本機械学会マルチボディ・ダイナミクス研究会で招待講演を行なった．
ミニチュアパラレルロボットに関しては，ベース直径34mm，アーム長23mm，ロッド長48mm，移動プレート直径25mmの手のひらサイズのミニチュアパラレルロボットの設計と試作まで完了させた．数値シミュレーションソフトウエアを作成してシミュレーション上での動作検証まで完了させた．
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Report
(3 results)
Research Products
(20 results)
