カウンタウェイト駆動によるZero Friction Armの実現

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K18053
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 河村 晃宏 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (60706555)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 運動制御 / 安定解析 / トルクセンサ

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，１．制御入力の開発および数値シミュレーションを用いた評価，２．トルクセンサを用いたロボットアームの改良を行った．制御入力開発では，カウンタウェイトの回転を抑えられなくなる等の不安定な挙動に関する調査を行った．これは特定の目標値，制御ゲインを与えた場合に起こる現象で，詳細な発生条件はこれまで分かっていなかった．これに対し，ロボットアームのダイナミクスおよび制御入力を考慮した安定解析を行い，閉ループダイナミクスの収束性を調べることで条件の導出を行った．また，導出した条件を用いて，１自由度および２自由度のロボットアームの角度制御が安定に行えることを数値シミュレーションにおいて確認した．ロボットアームの改良においては，これまでに開発していたカウンタウェイト駆動型ロボットアームにトルクセンサを導入した．カウンタウェイト駆動では，従来のモータ駆動とは異なり，カウンタウェイトを介したトルク発生機構となっているため，ロボットアームのパラメータ誤差によって，出力トルクにも誤差が生じるという問題があった．そこで，トルクセンサを導入し，トルクフィードバック制御を行うことで，ロボットアームのパラメータ誤差の影響を抑えることが可能となった．また，駆動部の設計を変更することにより，モータをカウンタウェイトの一部として利用し，ロボットアーム全体の軽量化を行った．更に改良した実機の２自由度ロボットアームを用いて，角度制御が可能なことを確認した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

理論的な式展開が必要となる安定解析において，当初計画以上の日数を要した．しかし，新機構の設計における配線の取り回しの問題があまり影響がないことが分かってきたため，設計時の負担が減少したことで，概ね計画通りに研究が進んでいる．

Strategy for Future Research Activity

今年度の研究成果を再度精査し，設計方針を確定後，申請書記載の通り，次年度では３自由度ロボットアームを開発し，実機を用いた性能評価実験を行う．更に土台部分に移動機構などの導入も検討を行う．

Causes of Carryover

学会発表を次年度に行う予定に変更したため，旅費の支出が少なかった．

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度時の学会発表の旅費に使用する予定である．