2018 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
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17K06119
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
西田 信一郎 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (50358529)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ロボットアーム / 制御 / 弾性機構 / 緩衝 / 宇宙デブリ |
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| 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・設定した。併せて関節弾性機構要素に求められる弾性特性、減衰特性を明確にする。アームの関節機構を製作し、製作した関節弾性機構から選定・調整した関節弾性機構要素を関節機構に組込み、関節に組込んだ状態での特性試験および関節としての性能・特性試験を行い、評価を行った。続いて、能動関節インピーダンス制御と組合せた単関節での緩衝性能・特性試験を行った。能動関節インピーダンス制御は、初年度に設定した特性配分に沿った特性に設定して関節弾性機構とのインピーダンスのマッチングを確認し、さらにパラメータを様々な特性に振って、関節弾性機構との連結特性を各々取得し、評価した。
弾性機構内蔵関節を用いた宇宙デブリ捕獲アームの設計・解析検討結果につき、英文学術論文（１編）と、国内で開催の国際ワークショップ（第８回スペースデブリワークショップ：ポスター：１件）、国内講演会（Si2018：２編）に於いて発表した。また、弾性機構内蔵関節型の簡易ロボットアームおよび関節機構の設計・試作を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
宇宙機への搭載を想定した実寸大の関節機構の設計において、加工・組立性の点で課題を生じ、何度も設計の見直しを行ったため、当初計画に対して、実験用のロボットアームの試作に遅れを生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
単関節の動力学シミュレーションとのコリレーション解析を行い、試験結果をベースとした関節機構の減速機特性や軸受の摩擦特性などの数学モデルのチューニングを実施する。
水平２関節アームを用いて、アームとして関節制御、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の機械的特性の試験および移動・緩衝・制動の各制御性能・特性試験を実施し、評価する。
試験で得た結果に対して、アームの動力学シミュレーションとのコリレーション解析を実施し、関節弾性機構への特性配分則および設計手法、制御方式の評価を行う。
これらの試験結果、評価を踏まえて、基盤的技術として関節弾性機構の構成、設計手法を纏める。また、対応した関節インピーダンス制御の特性設定手法についても纏める。
なお、ロボットアームの関節機構試作の担当学生の増員を行い、試作・実験・評価の高速化を図る。
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| Causes of Carryover |
実験用ロボットアームの実寸大詳細試作機の設計検討作業に遅れを生じ、製作に費やす物品費等が次年度に繰り越しとなった。次年度に計画へのキャッチアップを行い、使用する。
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