| 研究課題/領域番号 |
19K04291
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
関 啓明 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (20270887)
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| 研究分担者 |
辻 徳生 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (30403588)
平光 立拓 金沢大学, フロンティア工学系, 助教 (70845536)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 油圧駆動 / ２段変速 / 双腕ロボットアーム / 油圧源シリンダ / 開栓作業 |
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| 研究実績の概要 |
介護ロボットやレスキューロボットなどには、状況により高速に動く動作（高速駆動）と大きな力を出す動作（高圧駆動）が求められるが、その両立はなかなか困難である。本研究では、そのような人間共存型ロボットアーム用のスマートな油圧駆動機構を提案し、実証することが目的である。アイデアとしては、制御性の良い油圧源として、モータやボールネジで駆動される油圧シリンダを持ち、そのピストンの両側間のオイルの移動を弁で切り替えることで、送り出すオイルの流量と圧力を２段階に変えて大きく変速させる。
これまで、予備実験装置により提案する２段変速の原理を確認し、システムの効率化のため、損失について検討した。特に、油圧源シリンダのピストンの両側のオイルを行き来させる配管の損失を改善した。また、油圧源シリンダの摩擦を低減するため、油圧源シリンダのロッドを回転させながら押し込む方法を考え、大きく摩擦を減らした。さらに、複数の出力シリンダの位置を制御する方法を構築した。
本研究の提案手法が基本的に有効であることが示せたため、この油圧駆動機構を採用した多自由度ロボットアームの試作に着手したが、昨年度は単腕の試作に留まっていた。油圧シリンダの直動を生かせるような３自由度の平面アームを設計し、それを高さ方向に昇降させる構造とした。グリッパハンドも油圧シリンダで駆動できる構造とし、把持する間隔が小さくなるほど力が出せるような機構を考えた。本年度はこのアームを改良するとともに、２台試作し双腕アームとした。その際、計画にはなかったが、連続動作で油圧源シリンダのオイルが不足するのを防ぐため、油圧源シリンダを２回路化して途切れなくオイルを送り出せるような仕組みを導入した。試作アームにより、片方で把持したペットボトルのふたを効率よく開けたり閉めたりできるデモを行い、改めて、提案する２段変速が有効であることを確認した。
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