超多自由度網構造ロボットのモジュールベース制御

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650245
• Research Institution: TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 岩附 信行 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (70193753)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森川 広一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (00282830) ; 林 巌 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80016790)
• Keywords: 網構造ロボット / 超多自由度ロボット / 冗長自由度 / 機構総合 / 過アクチュエータ / 運動学解析 / 位置制御 / 特異姿勢

Research Abstract

将来・人間の生活環境で稼働するロボットは超多自由度ロボットになると予想される.その一例として,多数の直動アクチュエータを相互に連結して網状の曲面や立体を構成する超多自由度網構造ロボツトを提案し,その網構造の最小単位であるモジュールを活用した機構設計法および運動制御法を確立することを目的とする.本年度は平面網構造ロボットの出力剛性解析,多出力節同時位置決め制御を試みるとともに,新しい空間網構造ロボットのモジュールベース制御を試みた.得られた主な結果は以下のとおりである.
(1)平面網構造ロボットの出力剛性解析直動アクチュエータと回転対偶からなる12自由度平面網構造ロボットの逆動力学解析を行い,アクチュエータ推力と出力節の発生力との関係および出力剛性を求めた.
(2)多出力節同時位置決め制御平面網構造ロボット中に複数の出力節を設定し,モジュールベース制御の同時繰り返し演算によって,同時位置決めを行う制御手法を提案し,シミュレーションにより検証した.
(3)空間網構造ロボットの総合直動アクチュエータの両端に球対偶を取り付けた素子と多対偶素節を立体的に空間網構造ロボットについて,空間網構造モジュールを提案してその数の総合を行った.
(4)空間網構造ロボットの運動学解析総合された空間網構造機モジュールの順運動学解析を行い,ロボットの変位解析を可能にした.さらに,ヤコビ行列式および運動伝達指数を計算して,空間網構造ロボットの特異姿勢を明らかにするとともに,特異姿勢を回避する機構の量の総合を行った.
(5)空間網構造ロボットの試作,制御実験小型圧電直動アクチュエータまたはDCリニアモータを用いた2種類の5自由度空間網構造ロボットを試作して運動制御を行い,所望の運動を行うことを確認した.
以上の結果から,平面/空間網構造ロボットのモジュールベース制御が有用であることがわかった.

Research Products

• [Publications] 岩附信之, 他4名: "網構造ロボットによる多点同時位置決め制御"日本機械学会第1回機素潤滑設計部門講演会講演論文集. 135-138 (2001)
• [Publications] 北村友勝, 岩附信之, 他6名: "SIDMマイクロリニアアクチュエータによって駆動される網構造ロボット"第13回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. 775-778 (2001)
• [Publications] 岩附信之, 他3名: "多重対偶をもつ複ループ過アクチュエータ機構の運動解析"2001年度精密工学会秋季大会講演論文集. 555-555 (2001)
• [Publications] Nobuyuki Iwatsuki, 他5名: "Motion Control of Network-Structure Robots Using Representative Points on Modules of the Robot"Proc. of the 1st Taiwan-Japan Workshop on Mechanical and Aerospace Engineering. 3. 711-721 (2001)