| 研究課題/領域番号 |
23K13300
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 福岡工業大学 |
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研究代表者 |
玉本 拓巳 福岡工業大学, 工学部, 助教 (30800908)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2024年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | マニピュレータ / 荷重補償 / 遊星歯車機構 / 荷重補償機構 / 差動機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
主にマニピュレータの省エネルギ化を目的として，機構的に負荷荷重を補償する荷重補償機構が古くから提案されてきた．近年では，負荷荷重の変動へ適応することはこの分野の重要な課題として捉えられており，手動または専用のアクチュエータにより適応する機構が提案されている．本研究では，荷重補償機構に差動機構を組み込むことで，マニピュレータを駆動するためのアクチュエータの動力を利用して補償荷重を調整する機構の開発を目指す．
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| 研究実績の概要 |
マニピュレータの省エネルギ化を目的として、機構的に負荷荷重を補償する荷重補償機構が古くから提案されおり、近年では、負荷荷重の変動へ適応することはこの分野の重要な課題として捉えられている。本研究ではその課題を解決するための機構の提案に取り組んだ。通常、荷重補償力の調節のためには手動または専用のアクチュエータが用いられることが多いが、使用や設計の利便性に課題が残ると考えており、マニピュレータを駆動するためのアクチュエータの動力を利用して補償荷重を調整することが可能である機構の提案を行った。最終的には一連の動作における総エネルギの減少について，どのような動作システムが最も効果を発揮するのかを明らかにし、開発する機構へと反映させ、よりシンプルな操作および機械システムでの実現を目指すことを目的としている。本年度は実験的に提案機構の有効性を証明することを目指し、荷重補償機構を備えたマニピュレータの試作を行うと共に、計測環境の構築を行う計画であった。マニピュレータの試作では、遊星歯車機構とウォームギアを用いた機構案を採用し、設計製作を行った。製作した機構はマニピュレータを駆動するための一つの動力源を利用し、動力を分岐させることで関節の駆動と荷重補償力の調整という二つの目的を果たすことが確認された。しかし動力の分岐において意図しない動作が見受けられた。このことは内部のトルクを計測することでより詳細に考察できると考えるが、計測システムの構築は本年度に完遂することができなかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
最も重要であった機構提案および試作機の開発を実施することができた。よって、研究の大筋は計画通りに進んでいると言える。
しかし、製作した試作機の駆動試験時に一部想定していない結果が見られた。原因におおよその見当は付いているが、計測環境の構築に遅れが出ているため完全に究明はできていない。2024年度の計画では動力学シミュレーションを用いて理論的な考察を進める予定であったため、そこで本問題についても明らかになると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の予定通り、数値計算ソフトであるMathematicaを用いた動力学シミュレーションにより機構の理論的な理解を深め、提案機構の動作について検証する。検証する内容は少し修正をし、静的条件下における動作を主なものとする。それにより、想定した動作を実現可能な機構へ改善する。また、機構の本質的な部分に注目することも試みる。現在試作機は回転系で成立しているモデルであるが、直動系で同様の効果を持つモデルを新たに提案し、数値計算もしくは実機製作によりその特性について明らかにすることを計画している。
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