2004 Fiscal Year Annual Research Report
弾性要素を付与した超多自由度網構造ロボットの総合と制御
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15560215
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岩附 信行 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70193753)
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| 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)
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| Keywords | ロボット / 多自由度機構 / 網構造ロボット / 弾性要素 / 運動学解析 / アクチュエータ運動干渉 / コンプライアンス / 最適運動制御 |
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| Research Abstract |
過アクチュエータ機構を運動可能にするために弾性要素を付与した機構の総合手法ならびに運動学と力学条件を同時に考慮した運動制御手法の確立を目的とし,弾性要素を付与した平面網構造ロボットの運動特性の評価を行うとともに,その特性を活用して,外力に対するロボットの剛性の制御を試みた.得られた成果は以下のとおりである.
(1)弾性要素を有する網構造ロボットの作業領域解析
弾性要素を有する網構造ロボットについて,その弾性入出力方程式による逆運動学解析結果に基づいて,アクチュエータの出力変位限界,発生推力限界および機構各部の閉ループ連鎖における局所的な特異姿勢によって生じる出力運動限界を求め,機構の作業領域を可視化した.
(2)弾性要素を有する網構造ロボットの剛性解析
弾性入出力方程式による逆運動学解析に基づく運動制御後にロボットに作用する外力に対するロボット中の弾性要素の変位を求める静力学解析を行い,その線形近似を行って出力節のコンプライアンスを求めた.そして,網構造ロボットの同一の出力節変位に対して,冗長自由度を利用した各機構姿勢に対する出力節のコンプライアンスを求め,剛性の変域を明らかにした.
(3)空間網構造ロボットの総合と運動学解析
弾性要素を有する空間網構造ロボットの基礎として,低自由度パラレルメカニズムユニットを直列接続した冗長空間マニピュレータを提案し,過アクチュエータ機構でない場合について,その順運動学解析手法および逆運動学手法を提案し,シミュレーションを行って,運動制御が可能であることを示した.
(4)剛性を目的関数とした最適運動制御手法の提案
弾性要素を有する平面網構造ロボットについて出力節の変位ならびにコンプライアンスを指定して冗長自由度を活用して機構姿勢を決定する最適運動制御手法を提案し,シミュレーションによりその有効性を示した.
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