非対称構造と冗長駆動を用いた広可動域高精度・空間３自由度パラレルメカニズムの開発

• 研究課題/領域番号: 24560314
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 原田 孝 近畿大学, 理工学部, 教授 (80434851)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ロボティクス / パラレルメカニズム / 非対称構造 / 冗長自由度 / モード変化 / 広可動範囲

研究成果の概要

特異フリーにモード変化を行い，動作範囲を拡大する非対称冗長駆動パラレルロボットを提案した．転置ヤコビ行列の小行列行列式を用いて，数式計算に適した冗長駆動パラレルメカニズムの冗長性と特異性の計算方法を提案した．対称冗長駆動ロボットはモード変化中に特異となるが，非対称冗長駆動ロボットは特異とならずにモード変化が行えることを数式計算および数値計算例を用いて示した．
モータ固定子間間隔，モータとロッド間対偶位置を可変とし，各種条件でモード変化実験を行う試作機を開発した．ロボットのモードを識別し，モード間の状態遷移を考慮した制御ソフトウエアを開発実装し，特異フリーにモード変化行うことを実機検証した．

研究成果

• [雑誌論文] Mode Changes of Redundantly Actuated Asymmetric Parallel Mechanism (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada
  • 雑誌名: Journal of Mechanical Engineering Science 巻: (印刷中)
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mode Changes of a Planar 3 DOF Redundantly Actuated Parallel Robot (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada
  • 雑誌名: International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing 巻: (印刷中)
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of a Redundantly Actuated Asymmetric Linear DELTA Parallel Mechanism for Singularity-Free Mode Changes (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada
  • 雑誌名: Applied Mechanics and Materials Journal 巻: 575 ページ: 711-715
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/amm.575.711
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Kinematics and Singularity Analysis of a CRRHHRRC Parallel Schoenflies Motion Generator (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada, Jorge Angeles
  • 雑誌名: Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering 巻: 38-2 ページ: 185-197
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Development of an Innovative Two-DOF Cylindrical Drive: Design, Analysis and Preliminary Tests (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada, Thomas Friedlaender, Jorge Angeles
  • 雑誌名: Proc. of 2014 IEEE International Conference on Robotics & Automation (ICRA) 巻: - ページ: 6338-6344
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of a Redundantly Actuated Asymmetric Linear DELTA Parallel Mechanism for Singularity-Free Mode Changes (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada
  • 雑誌名: Proc. of MIMT 2014 巻: CD-ROM, M0061 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinematics and Singularity Analysis of a CRRHHRRC Parallel Schoenflies Motion Generator (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada, Jorge Angeles
  • 雑誌名: Proc. of CCToMM M3, 2013 巻: CD-ROM, P12 ページ: 1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Internal and External Forces Measurement of Planar 3-DOF Redundantly Actuated Parallel Mechanism by Axial Force Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada, Podi LIU
  • 雑誌名: ISRN Robotics 巻: 2013 ページ: 1-8
  • DOI: 10.5402/2013/593606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design Optimization of Active Scanning Probe Using Parallel Link Mechanism (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada, Ke Dong, and Tomoyuki Itoigawa
  • 雑誌名: International Journal of Precision Engineering and Manufacturing 巻: Vol. 13, No. 8, 号: 8 ページ: 1387-1394
  • DOI: 10.1007/s12541-012-0182-4
  • 査読あり
• [学会発表] Mode Changes of a Planar 3 DOF Redundantly Actuated Parallel Robot (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada
  • 学会等名: International conference on Control, Mechatronics and Automation
  • 発表場所: ドバイ (UAE)
  • 年月日: 2014-12-08 – 2014-12-10
• [学会発表] 冗長駆動パラレルロボット内力の数式計算方法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田 孝
  • 学会等名: 日本機械学会2014年度年次大会
  • 発表場所: 東京電機大学(東京都)
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-10
• [学会発表] Singularity-Free Mode Changes of Redundantly Actuated Asymmetric Parallel Mechanism (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada
  • 学会等名: International Workshop on Fundamental Issues and Future Research Direction for Parallel Mechanisms and Manipulators
  • 発表場所: 天津市 (中国)
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-08
• [学会発表] 平面3自由度冗長駆動パラレルメカニズムの特異姿勢を回避するモード変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田 孝
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門講演会
  • 発表場所: 富山市総合体育館(富山市)
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-28
• [学会発表] 冗長駆動パラレルロボット (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田 孝
  • 学会等名: 日本機械学会機素潤滑設計部門講演会
  • 発表場所: 信州松代ロイヤルホテル(長野市)
  • 年月日: 2014-04-21 – 2014-04-22
  • 招待講演
• [学会発表] 冗長駆動パラレルロボット (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田 孝
  • 学会等名: 第14回 日本機械学会 機素潤滑設計部門講演会
  • 発表場所: 信州松代ロイヤルホテル（長野市）
  • 招待講演
• [学会発表] 平面3自由度冗長駆動パラレルメカニズムの特異姿勢を回避するモード変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田 孝
  • 学会等名: 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門講演会2014
  • 発表場所: 富山市総合体育館(富山市)
• [学会発表] Design of a Redundantly Actuated Asymmetric Linear DELTA Parallel Mechanism for Singularity-Free Mode Changes (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada
  • 学会等名: 5th International Conference on Mechanical, Industrial, and Manufacturing Technologies
  • 発表場所: ペナン(マレーシア)
• [学会発表] The Development of an Innovative Two-DOF Cylindrical Drive: Design, Analysis and Preliminary Tests (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada, Thomas Friedlaender, Jorge Angeles
  • 学会等名: 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: 香港(中国)
• [学会発表] 特異フリーにモード変化する非対称冗長駆動リニアDELTA ロボットの運動学解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田 孝，木邨 真人
  • 学会等名: 第31回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 首都大学東京(東京都)
• [学会発表] 平面3 自由度冗長駆動パラレルメカニズムの姿勢遷移方法の提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木邨 真人，大坪 義一，原田 孝
  • 学会等名: 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門講演会2013
  • 発表場所: つくば国際会議場(つくば市)
• [学会発表] Kinematics and Singularity Analysis of a CRRHHRRC Parallel Schoenflies Motion Generator (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Harada, Jorge Angeles
  • 学会等名: Canadian Committee for the Theory of Machines and Mechanisms Symposium, 2013
  • 発表場所: モントリオール(カナダ)
• [学会発表] 平面3 自由度冗長駆動逆折れパラレルメカニズムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木邨 真人，原田 孝，阿野 優次郎
  • 学会等名: 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門講演会2012
  • 発表場所: 浜松市
• [学会発表] リンク軸力センサを用いた平面3 自由度冗長駆動パラレルメカニズムの内力と外力の計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田 孝，留 伯廸
  • 学会等名: 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門講演会2012
  • 発表場所: 浜松市
• [備考] 近畿大学 理工学部 機械工学科 精密機械工学研究室
  • URL: http://www.mec.kindai.ac.jp/mech/lab/harada/index.html
• [備考] 研究内容
  • URL: https://sites.google.com/site/parallelmech/ja/research
• [備考] 近畿大学 理工学部 機械工学科 精密機械工学研究室
  • URL: http://www.mec.kindai.ac.jp/mech/lab/harada/
• [備考] 研究内容
  • URL: https://sites.google.com/site/parallelmech/ja/research
• [備考] 近畿大学 理工学部 機械工学科 精密機械工学研究室
  • URL: http://www.mec.kindai.ac.jp/mech/lab/harada/index.html