| 研究課題/領域番号 |
20K04383
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 中央大学 |
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研究代表者 |
大隅 久 中央大学, 理工学部, 教授 (00203779)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 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 / 可動空間 / 位置決め制御 / パラレルワイヤ懸垂機構 / 位置決め / パラレルワイヤ機構 / 姿勢制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
作業用の小型ハンドを搭載した懸垂ベースを４本のワイヤで懸垂し，3次元空間での懸垂ベースの位置決め技術を開発する。４本のワイヤで懸垂ベースの位置・姿勢を制御するには，ベースの傾きの補正，及び振動の抑制が必要となる。そこで，釣り合い位置や把持部品の有無によらず常にベースを水平に保つために，懸垂ベースの重心をベース上で移動させるための駆動機構を搭載する。また，８つのプロペラを利用して，懸垂ベースの振動抑制に利用することで，風等の外乱の存在下でも素早い制振を可能とする。このような3次元空間での位置・姿勢制御技術の確立により本システムの有効性が検証できれば，その波及効果は高い。
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| 研究成果の概要 |
3次元空間に広い可動領域を持つ位置決め機構を実現するために，4本のワイヤを利用した位置決めシステムを提案した。4本のワイヤを利用して剛体を懸垂すると，懸垂部に振り子振動が発生すると共に，位置決め点において懸垂部の姿勢角を制御するための別機構が必要となる。そこで，懸垂部にドローン用のプロペラと，懸垂部上で移動可能なカウンタウェイト駆動機構を搭載し，懸垂部の移動に伴って発生する振動をプロペラにより抑制しながら，釣り合い位置の変位により発生する懸垂部の傾きを，カウンタウェイトの移動により補正することで水平を保つ制御手法を開発した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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