2017 Fiscal Year Research-status Report
宇宙ロボットの緩衝のための関節弾性機構と制御の基盤的研究
| Project/Area Number |
17K06119
|
|---|
| Research Institution | Tottori University |
|---|
Principal Investigator |
西田 信一郎 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (50358529)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 機能要素 / 航空宇宙工学 / 設計工学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ロケット上段残滓を捕獲対象として想定し、これを相対運動が残る状態で捕獲・制動するロボットアームをモデル対象とする。 そして、関節インピーダンス制御、関節機構、関節弾性機構、アームリンク、エンドエフェクタの各部の機械的インピーダンスが連結した形態で、アーム姿勢変化に応じた関節制御および関節弾性機構のマッチングを制御系解析・分析し、関節制御および関節弾性機構のインピーダンス特性の配分方式、要求設計方式を検討・設定する。併せて関節弾性機構要素に求められる弾性特性、減衰特性を明確にした。
関節弾性機構要素の構成は、関節内部への組込を想定して、占有スペースを円柱・円筒形状のスペースに抑えることを基本とした。これら要求特性を踏まえ、FEM解析や大変形解析を繰り返して変形時の部材の応力を均一化すべく収斂を図り、詳細な設計・解析を行い、構成手法・設計手法を基盤的に確立した。また、多数の要素部材・形状候補の試作を行って、特性を調べるために候補となる要素部材の選定および形状候補案を３式検討した。円柱型の捻じり弾性機構要素は、スパイラル形状の曲り梁スポーク部材に減衰部材として（宇宙環境で使用可能な）ＰＴＦＥやＲＴＶ等を組み合わせた構成を基本として弾性および減衰特性が所期の線形な特性となるように検討した。また、減衰部材は、部材疲労への影響を考慮して極力伸縮部材として配置した。そして、１関節分を対象として弾性機構の試作を行うべく、試作する関節および実験装置の設計検討を実施した。次年度にこの設計に基づいて関節およびトルクセンサや回転角度センサ、トルク印加用モータを組込んだ関節単体試験装置の製作を行い、弾性特性、減衰特性および、それらの安定性などの単体試験を実施し、評価を行う予定で進めている。また、得られた特性に対応して、部材の調整を行う。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
試作関節の弾性・減衰特性およびサイズを設定するための動力学解析および３Dプリンタによる要素部分試作を実施した結果、散逸エネルギーに対する放熱のための熱伝達経路の設定が課題となり、適切な設計解を得るために時間を要し、試作機および実験装置の設計に遅れを生じた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
実施した関節の設計案に基づいて関節の試作を行い、研究の重要対象要素である弾性機構の複数構成案での試作を行う。また、トルクセンサや回転角度センサ、トルク印加用モータを組込んだ関節単体試験装置の製作を行い、弾性特性、減衰特性および、それらの安定性などの単体試験を実施し、評価を行う。関節機構については、同時に２関節の製作を進めることにより、スケジュールの遅れを解消する。また、得られた特性に対応して、部材の調整を行う。
|
| Causes of Carryover |
試作予定の機構について、熱伝達経路の確保などの課題を生じ、設計作業に遅れが生じたため、部品調達および部材製作、組立などの製作を次年度に順延し、設計・解析での課題解決に重点的に注力した。このため、その分の物品費が次年度使用となった。この次年度使用額は、次年度に順延された試作品の製作に使用する。
|
