| 研究課題/領域番号 |
20J14065
|
|---|
| 研究種目 |
特別研究員奨励費
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 国内 |
|---|
| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
|
|---|
| 研究機関 | 電気通信大学 |
|---|
研究代表者 |
李 文揚 電気通信大学, 情報理工学研究科, 特別研究員(DC2)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
|
|---|
| キーワード | ロボットアーム / モジュール化 / ヒューマノイドロボットアーム / ソフトロボットアーム / 小型軽量アーム / 固有覚 / ワイヤ牽引機構 / ワイヤ干渉機構 / 機構設計 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，ワイヤ干渉駆動に基づいて，安全，軽量，高出力の駆動方式を提案する，またワイヤ干渉駆動モジュールに固有覚を付与することで，制御精度と知能化の課題を解決し，固有覚を持つ擬人化ロボットアームを開発する．
これまで実現した擬人化ロボットアームの運動機能に，感覚機能（固有覚）を付与し，視覚と触覚と統合することで，制御精度の向上と知能化を図ることは，本研究の目的である．研究内容を，（1）固有覚を持つモジュールの開発，（2）固有覚を導入した動力学モデルの構築，（3）固有覚，視覚，触覚の統合との三つの課題である．
|
| 研究実績の概要 |
擬人化ロボットアームの運動機能に，感覚機能の付与，制御精度の向上と知能化の実現が本研究の目的である．
固有覚をワイヤ干渉駆動関節ジュールに付与するために，ワイヤ駆動の阻害をしないような小型軽量な張力センサを開発した．ワイヤの張力によるフレームの変形を赤外線センサで読み取ることで，ワイヤ駆動ロボットに搭載できる小型の固有覚モジュールを実現した．張力センサが機構に巻き込まれないようにワイヤ上に固定されなく，取り付けやすい構造を設計した．ロボットアームの各関節トルクの違いによって，関節に適する4種類の固有覚モジュールを開発した．そのうち，最大の物は40×25×11[mm]で，重さ7.1gで，測定範囲200-800Ｎである．最小の物は40×20×8[mm]で，重さ4.1gで，測定範囲30-170Ｎである．製作した固有覚モジュールの張力測定においての誤差は理論値の約15%の範囲内にあり，サイズや，重量，測定範囲に関しては十分であった．
次に，軽量高トルクのロボットアームを開発し，制御精度の向上のため，運動学解析を行った．ワイヤ干渉駆動に基づいて，安全，軽量，高出力を図る２及び３モータ３自由度ワイヤ干渉駆動モジュールを提案した．そして，モータの位置，関節プーリーの位置とワイヤのルーティング方式によって分類し，ワイヤ干渉駆動の選択，開発および設計に参考例を提案した．ワイヤ干渉駆動モジュールの組み合わせによって人型ロボットアームを構築した．ワイヤ張力調整機構と干渉および非干渉の問題は，ワイヤ伝動において避けられない問題であり．本年度は３つのワイヤ張力調整機構と３つの干渉と非干渉共存の解決策を提案した．本研究のロボットアームは，人間の腕と同じ運動学を有し，自重はヒトの腕より軽く，2.57kgであり，ペーロードは2.5kgである．高出力と低重量を両立できており，同機能で世界一の軽量性を実現した．
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
