パラレルメカニズムを利用した咀嚼ロボットの開発研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12671878
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 堤 定美 京都大学, 再生医科学研究所, 教授 (00028739)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南部 敏之 株式会社ライフテック研究所, 所長 ; 横小路 泰義 京都大学, 工学研究科, 助教授 (30202394)
• Keywords: パラレルメカニズム / 咀嚼ロボット / 顎運動 / 6自由度運動 / 順運動学 / 数値解析 / 顎関節症

Research Abstract

6自由度運動が再現可能なパラレルメカニズムを利用して、患者の口腔内状況を示す模型を搭載し、これを空間内で自由に動かすことのできる、簡便でコンパクトな顎運動ロボットの開発研究を行ってきた。以下に、成果を要約する。
1.今回,試作した装置は,駆動装置の配置によるパラレルメカニズムの分類でみると,伸縮型と開閉型の混合方式となる。すなわちベース平面上で,互いの駆動軸が正三角形をなすように3台の電動スライダ(SPL28T2-60,オリエンタルモーター製)を配置し,開閉リンクとした。さらに各スライダの可動部より,ヒンジジョイントを介して電動シリンダ(CPL28T2-60,同)を立ち上げ,伸縮リンクとした。これら3台の伸縮リンクは,それぞれユニバーサルジョイントを経由して,最終の出力節となるプラットフォームへと連結された。総計6台の駆動装置は,制御の簡便さと精度上の利点を考慮して,すべて5相ステッピングモーターによるすべりねじ駆動方式のものを用いた。
2.このロボットの制御にはパソコン(CPU:Pentium【○!R】,インテル製)を利用しており,使用したOSはWindows95(マイクロソフト製)である。6台の駆動装置を制御するため,高機能多軸モーションコントロールボード(PI-ISA8/4,日本電産シンポ製)経由で各モータードライバと連結した。
3.パラレルメカニズムの順運動学を数値解析的に解くことを試み、非線形問題の解法に用いられるNewton-Raphson法の改良型手法を用いることで、高速に計算を収束させて解を得ることができた。

Research Products

• [Publications] 東高志,南部敏之 ほか: "超高速MRIを用いた顎運動計測"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21. 489-495 (2000)
• [Publications] 東高志,南部敏之 ほか: "超高速MRIを用いた顎関節運動計測"歯科材料・器械. 19. 104-104 (2000)
• [Publications] 南部敏之,堤定美 ほか: "パラレルメカニズを利用した顎運動ロボットに関する研究(第1報)パラレルメカニズムの応用について"歯科材料・器械. 19. 134-134 (2000)
• [Publications] Sademi Tsutsumi: "Aentistuy in the Third Millenium"New Dental Materials and Systems. 200 (2000)