非駆動関節を有するロボットの結合による自己変形パラレルロボット

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550230
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 小俣 透 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (10262312)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 治 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (30313331)
• Keywords: ロボット / パラレルロボット / 自己変形ロボット / 可変形態ロボット

Research Abstract

本研究では,非駆動関節を有する複数のロボットをお互いに結合させ,閉リンク構造を持つロボット(パラレルロボット)に形態変化させるという独創的な研究を行っている.これまでに2本の第2関節非駆動2リンク系を水平面内で結合させることを考え,接触させた状態で不定特異姿勢をとることにより,付加的な動力なしに結合が可能であることを示した.この考えをさらに拡張し,3本または4本の第2関節非駆動2リンク系を出力プラットフォームに結合分離することによる水平面内自己変形パラレルロボットを考案した.パラレルロボットは一般に閉リンク構造のために作業領域が狭いことが従来からの欠点であったが,自己変形することにより作業領域の変更が可能になる.本方式の特徴は,結合前の各単体ロボットにおいてモータ数が自由度数よりも少なくなることを許容し,モータ数を最小にしていることである.これを許容するためには,制御法を考案する必要がある.結合前の各単体ロボット先端をお互いに接触させてから結合姿勢に遷移させることにより,制御が容易になることを見出し,そのための動的制御法を開発した.また,動作中に不意に分離することを避ける必要がある,そこで結合しやすく分離しにくい結合機構を考案した.実機を設計製作し,付加的な動力なしに自己変形できることを実験的に確認した.
一方,2本の第1関節非駆動2リンク系を垂直面内で結合させ,閉5リンク系に形態変化できることをこれまでに示している.この形態では転がり移動ができることに着目した.回転時には回転角と閉5リンク系の形状自由度が存在するために,自由度に対してモータ数が不足する状態になる.全自由度を同時に制御しなくてもよいことに着目し,制御変数の切り替えによる動的制御法を開発した.

Research Products

• [Publications] 小俣 透, 森 治, 友實 敬義: "不定特異姿勢を利用した2本の第2関節非駆動型2リンク系の水平面内結合"日本ロボット学会誌. Vol.21No.4(掲載決定). (2003)
• [Publications] O.Mori, T.Omata: "Coupling of TWo 2-Link Robots with a Passive Joint for Reconfigurable Planar Parallel Robot"2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation CD・ROM. Vol.4. 4120-4125 (2002)
• [Publications] T.Yamawaki, 0.Mori, T.Omata: "Nonholonomic Dynamic Rolling Control of Reconfigurable 5R Closed Kinematic Chain Robot with Passive Joints"2003 IEEE International Conference on Robotics and Automation CD・ROM. (Accepted). (2003)
• [Publications] 森 治, 小峰 晋一郎, 山脇 輔, 村木 誠一郎, 小俣 透: "非駆動関節を有するリンク系の結合による可変形態パラレルロボット(垂直面内の結合と回転移動)"ロボティックス・メカトロニクス講演会'02 CD-ROM. 1P1-L10 (2002)
• [Publications] 森 治, 友實 敬義, 小俣 透: "非駆動関節を有するリンク系の結合による可変形態パラレルロボット(特異姿勢を利用した水平面内結合)"ロボテイ.ツクス・メカトロニクス講演会'02 CD-ROM. 1P1-L11 (2002)
• [Publications] 0.Mori, T.Yamawaki, T.Omata: "Control of Self Reconfigurable Parallel Robot by Coupling Open Kinematic Chains with Unactuated Joints"SICE Annual Conference 2002 CD-ROM. WM06-4 (2002)
• [Publications] 山脇 輔, 森 治, 小俣 透: "非駆動関節を有する閉5リンクロボットの動的回転制御"第20回日本ロボット学会学術講演会CD-ROM. 3K33 (2002)
• [Publications] 森 治, 崔 鎭圭, 突合 利哉, 小俣 透: "可変形態水平パラレルロボット"第8回ロボティクスシンポジア予稿集. 204-209 (2003)