2014 Fiscal Year Research-status Report
高強度化学繊維を用いたワイヤ駆動系の基礎的検討と六脚一腕作業移動ロボットへの適用
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25420214
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
遠藤 玄 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (70395135)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 化学合成繊維 / ロボット / ワイヤ / 駆動機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高強度化学合成繊維を用いた駆動機構の基礎的諸特性の解明と，これを用いた駆動メカニズムを圃場モニタリング用六脚一腕作業移動型ロボットに適用することである．26年度は以下の研究成果を得た．
１）ワイヤの繰り返し曲げに対する耐久性試験機を完成させ，繰り返し曲げ試験を実施した．本試験機は金属製航空機ワイヤーロープ（JIS G 3535）に準拠した構成であり，7万回の繰り返し曲げをおよそ10時間で行うことが出来る．一度の試験で４つの試料を得ることができ，繰り返し曲げ後に引張試験機によって破断に到る張力を計測する．統計的に意味ある値を得る本試験の前段階として，ステンレスワイヤ・ダイニーマ・芯糸ザイロン-側糸ダイニーマの３種類について１試料の試験を行った．その結果，ステンレスワイヤやダイニーマでは強度低下は起こらなかったが，ザイロンは強度が70%近く低下することが明らかになった．
２）六脚一腕作業移動型ロボットの運用試験を行った．アーム手先に顕微カメラを装着し，遠隔地からインターネット回線により本体を動かすことにより，育成中のリンゴ表面を撮影することに成功した．ワイヤ駆動機構によるアームは5mm程度の分解能で制御可能であった．
３）高強度化学合成繊維を用いたワイヤ干渉駆動型多関節アームの駆動系を改良し，手先位置決め実験を実施した．アーム先端にマーカを取り付け，絶対空間上での手先位置をモーションキャプチャにより計測した．
４）高強度化学合成繊維を用いたワイヤ駆動型軽量四脚歩行ロボットTITAN-XIIIを用いて高速歩行実験を実施した．その結果1.36m/sでの歩行を実現した．一方で端部の固定法が十分ではなく，度々破断する問題が明らかになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
26年度では繰り返し曲げ試験機を製作し，この試験による引張強度への影響を計測することを目標にしていた．予定通り試験機が完成し，実際に強度低下が起きることを確認できたことから，当初目標を順調に達成していると考えている．予定よりN数が現段階では多くないが，これはロボットシステムの構築の優先順位を上げたためであり，六脚一腕型作業移動ロボット，ワイヤ干渉駆動型アーム，四脚歩行ロボットと３つのロボットシステムを稼働させることが出来ている．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに完成した繰り返し曲げ試験機を用いて，N数を増やした実験を行う．またザイロン・ダイニーマのみならず他の合成繊維ロープについても試験を行い，その特性を明らかにしていく．また端部固定法については実システムの運用を通して実用的な方法を見出してゆく．さらに六脚一腕型ロボットについては屋外での長期間運用実験を行い，駆動系の評価を行う．
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| Causes of Carryover |
26年度に予定していた繰り返し曲げ耐久試験を多くの試料で行うことを27年度に繰り越したため．また耐久試験機も研究室現有の機器を有効利用して製作することが出来たため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
様々な種類の化学合成繊維について試験を行うとともに，３種類のロボットシステムの信頼性・制御性向上のための改良を行う．また屋外運用し得る耐環境性を向上させる．
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