冗長マニピュレータ有する冗長性の動力学的利用のための動力学特性の解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K14705
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 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
• 研究機関: 和歌山工業高等専門学校
• 研究代表者: 岡部 弘佑 和歌山工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (40758132)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: マニピュレータ / 運動学的冗長性 / 力学特性

研究成果の概要

本研究課題では，通常のロボットアームより関節の数を余剰に有する冗長マニピュレータを対象とし，アームの動作速度による関節のトルク制限内で出力可能な手先の加速度特性およびトルク制限内で出力可能な手先の力/モーメント特性への影響を明らかにした．
また明らかになった力学特性のうち，アームの手先位置を変えずに肘の位置を変えることのできる内部運動に関する力学特性を利用することで，アームが作業中により手先に未知の力が加わる条件下でもセンサレスで人やモノとの衝突を検出できるセンサレス衝突検出手法を新たに提案した．

自由記述の分野

ロボット工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

関節駆動トルク制限内で出力可能な手先操作力を表す操作力多面体は，評価指標としてアームの設計や動作計画に一般的に用いられている．そのため，アームの動作速度や動作加速度による操作力多面体への影響を解明した本研究成果の学術的意義は高い．
また近年は80W規制の緩和によりヒトと同じ空間で働く協働ロボットが広く普及し始めており，ヒトの安全性確保のために安全対策の重要性が高まっている．本研究成果である衝突検出手法は冗長性を用いることで，手先への力を許容しつつ衝突検出が可能で，特別なセンサや動力学パラメータを必要とせず，簡易な計算式であるため処理も早い社会的意義の高い成果となっている．