先進複合構造による高機能ロボット構造と制御系設計に関する研究

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22560215
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 小林 幸徳 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10186778)
• Keywords: 柔軟ロボットアーム / 複合材料 / 投球動作 / 最適剛性 / サーボモーター / 動ひずみ / シミュレーション

Research Abstract

1リンク柔軟ロボットアームを基本構造とし,アーム先端のハンドからボールを投げる運動を実現する解析モデルを確立し,シミュレーションによって部材の弾性特性とボールの初速度の関係を調べた.シミュレーションの実現には,ボールを把持しているアームモデルと投球後にボールが離れたアームモデルを連続的に接続する必要がある.22年度の研究において,連続条件を満たす解析モデルを考案し,一連のシミュレーションが可能となった,効率的な投球動作の実現には,関節への入力トルクあるいはアーム動作の軌道の設計が必要となる.22年度は二つの正弦半波関数の組み合わせにより,テイクバックとスローイング動作を実現できる入力トルクパターンを採用し,実現可能な最大トルク値のもとでシミュレーションを実施した.そして,アームの剛性を変化させてボールの初速度を調べるシミュレーション結果より,入力トルクに応じた最適剛性値が存在することが分かった.さらに重力の影響を考慮した2リンクロボットアームの制御に関する研究を実施し,投球後の残留振動低減に有用な手法を検討した.
実験に関しては,22年度の補助金で導入したサーボモーターの動作確認を行った.この際,柔軟アームのひずみ測定が必要となることを想定して,実際に1リンク柔軟アームをモーターに取り付けて,動ひずみを計測する基礎実験を実施した.また,今後の実験において必要となる複合材料に関する調査を実施し,自作可能な材料による試作と振動特性の調査を実施した.さらに,ボール把持部の基本構造に関する検討を行い,把持ならびにボールのリリースを可能にするハンド機構の設計と使用部材の検討を行った.