ハイブリッド方式スーパーダイナミックレンジパラレルロボットの試作研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555039
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 舟橋 宏明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10016529)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 廣瀬 和也 ヒーハイスト精工(株), 取締役・技術部長 ; 樋口 勝 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40293039) ; 武田 行生 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (20216914)
• Keywords: ロボット工学 / パラレルメカニズム / 精密位置決め / 作業領域 / ハイブリッド機構 / 機構総合 / 転がり球面軸受

Research Abstract

本研究は大変位・高精度を同時に実現する3次元位置決め装置としてハイブリッド駆動方式のパラレルロボットを実用化するための試作研究であり,研究初年度である本年度は,主構成要素としてステュワートプラットフォームを含み粗動6入力+微動6入力合計12入力で6自由度空間運動を出力する冗長パラレルメカニズムを具体的に取り上げ,その最適機構総合,転がり球面軸受の静特性解析およびロボットの設計を行った.まず,本ロボットが実現すべき作業領域,作動速度および位置・姿勢の分解能を同時に満足する最適機構の寸法を明らかにするために,各評価項目を粗動入力部および微動入力部がそれぞれ支配する項目に分け,粗動入力部と微動入力部の評価を組織的に行って機構総合を行う手法を開発した.具体的に機構総合を行った結果,実際の機械要素の精度特性を考慮した場合に,最大変位100mm,分解能0.02μmの大変位・高分解能を同時実現する機構が得られた.次に,太陽球,リテーナに保持された複数の遊星球およびソケットからなる転がり球面軸受について,その設計パラメータである幾何学的寸法諸元と性能,すなわち太陽球の振れ・許容揺動角,剛性および定格荷重の関係を,実際に用いる鋼球の精度,剛性,ソケットの加工精度等を考慮して明らかにするために,本軸受の幾何学的および力学的条件を考慮した解析プログラムを開発し,これに基づいて設計パラメータと性能の関係を求めた.さらに,ロボットに要求される性能を考慮して,粗動入力部のアクチュエータとボールねじ,微動入力部の圧電アクチュエータおよび転がり球面軸受の選定を行った.