| 研究課題/領域番号 |
20K05016
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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25020:安全工学関連
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| 研究機関 | 久留米工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
南山 靖博 久留米工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (20549688)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 受動制御 / MR流体 / MRブレーキ / 安全接触 / 本質的安全設計方策 / 空気圧ゴム人工筋 / 安全工学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究代表者が中心となって提案している「囲い込み制御」は，ブレーキにより制御対象の安全領域からの逸脱を防ぐ，高い安全性を有する制御方式である．本研究では，まず，囲い込み制御の要であるMRブレーキを磁束密度などを計算し用途に応じて独自に開発し，性能評価を行う．次に，開発したMRブレーキを取り付けた揺動型空気圧アクチュエータのリンクシステムを開発し，囲い込み制御の実用化の可能性を広げる．それらの結果を基に安全制御理論をさらに進展させる．
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| 研究成果の概要 |
市販されているMRブレーキは種類が少なく大型であり，また生産が中止されたため，独自に小型軽量及び組み立て段階でMR流体が漏れない構造で，各実験装置に適したMRブレーキを設計・作製を行った．
これまでのMRブレーキの設計を見直し，無駄を省き，最後にねじで締め付けると全体が締まる構造にしたところMR流体の漏れが無くなり，従来のMRブレーキよりも大きなブレーキトルクを発生させることが出来た．
アームの持ち上げ装置・拮抗揺動型MRアクチュエータ・空気圧ゴム人工筋・揺動空気圧アクチュエータそれぞれの実験装置において追従制御を行い，良好な結果を得ることができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで人間と機械との接触は危険とされ，工場等では人間と機械とを隔てることで安全を確保してきた．しかし，人間共存型ロボットは人間と接触して仕事をするのが作業の一つとなるため，接触を禁止することはできない．
本研究ではMR流体を利用したブレーキ機構を積極的に活用した新たな駆動システムを開発し，精密な力制御による高剛性（力強い動作）と低剛性（柔らかい動作）との切り換えを可能にし，人間との安全な接触が実現できるロボットアームシステムを構築し，実験により制御性能に関しても問題ないことを確認した．
本ロボットアームをスタンダードとして確立させることで，人間共存型ロボットの普及を促進させることが可能である．
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