Parallel wire suspension system using four wires for large space movement

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04383
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: Osumi Hisashi 中央大学, 理工学部, 教授 (00203779)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ワイヤ懸垂系 / パラレルワイヤ / 位置決め機構 / 逆運動学 / 振動制御 / カウンタウェイト

Outline of Final Research Achievements

A positioning system in 3D space using four wires to suspend an end-effector is proposed. When a rigid body is suspended using four wires, the suspended part swings due to inertial force or disturbance and tilts due to insufficient constraints by wires. Therefore, additional mechanisms are required to reduce the swing motion and to control the attitude angle of the suspended part at the positioning point. Therefore, eight propellers for drones and a counterweight drive mechanism that can move on the suspension part are mounted on the suspension part. A control system to keep the suspended part horizontal by moving the counterweight and also to reduce the swinging motions is developed.

Free Research Field

ロボット工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ワイヤにより3次元空間で剛体を位置決めするには，懸垂部に6本以上のワイヤを取り付ける必要がある。しかし，可動空間が広くなると，ワイヤの伸びや弛みの影響が排除できず完全な拘束は難しく，実用化されたシステムは少ない。これに対して4本のワイヤによる懸垂系は，部屋の天井の四隅からワイヤを送り出すことで部屋全体を可動領域とでき，実用的である。ただし，懸垂部の位置・姿勢をワイヤ長さだけで拘束することができないため，水平を保つための機構と，振動抑制の搭載が必要となる。この目的での機構，制御系を提案し，理論解析を行った本課題の学術的意義は大きく，実用的観点から社会的意義も大きい。