複合3リンク機構を用いた超冗長マニピュレータ

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650287
• Research Institution: TOKAI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小金澤 鋼一 東海大学, 工学部, 助教授 (10178246)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 佳男 東海大学, 工学部, 助教授 (20272114)
• Keywords: 冗長自由度 / マニピュレータ

Research Abstract

本研究で提案する複合3リンク機構を用いた超冗長マニピュレータはアクチュエータで駆動される1つの能動回転関節,受動回転関節およびスダイダで構成される,閉3リンク機構のユニットが連接された構造をもつ.この機構の特徴は以下のとおりである.
(1)閉リンク構造を有するので,高い機械剛性を持つことが期待される.
(2)関節の動きはそれよりも末端に位置する全ての受動関節の動きに影響を与える干渉駆動となり,結果としてエンドポイントの動きはベースに近い関節の動きに大きく支配される.
(1)の性質は,超冗長マニピュレータの開発にとって重要である.なぜならば,超冗長マニピュレータは数多くの関節の連接構造となり,その姿勢を片持ちで保持しなければならないため,軽量かつ高い機械剛性が要求されるからである.(2)の性質は,この機構によるエンドポイントの位置制御が,ベースに近いいくつかの関節でおこなえることと末端に近い関節を駆動するアクチュェータのパワーを小さく抑えることができる可能性を示しているが,高速な逆運動学の計算処理および高精度の加工を必要とする.
平成13年度においては提案した機構の運動学・逆運動学解析ならびに,動力学解析をおこない,動作範囲および必要トルク等の計算した.これらを踏まえ,3つの閉3リンク機構を有するモデルを設計し製作した.さらに,モータードライバ回路および制御ソフトウェア作成し,駆動実験をおこない,PID制御により所与の動作が可能であることを確認した.
平成14年度においては,13年度の成果を踏まえ,さらに多自由度のモデルを設計し製作する.この多自由度モデルにより,すでに開発しているオンライン逆運動学アルゴリズムを実機で検証することができる.

Research Products

• [Publications] Koganezawa, K., K.Kaneko: "A Method for Constraints Stabilization on Solving Multibody Dynamics"Proceedings of DETC'01, ASME 2001 Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. (2001)
• [Publications] Koganezawa, K: "Redundancy Resolution For Robot Manipulators-Comparison of Computational Efficiency Between The SVDS, The Fast Similarity Factorization and Recursive Formulation-"Proceedings of 2001 IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation. 89-96 (2001)
• [Publications] Koganezawa, K., T.Kinoshita: "Hyper Redundant Manipulator Using Compound Three-bar Linkages"Proceedings of AIM'01, 2001 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. 8-13