介護支援を目指した空気圧駆動マニピュレータのコンプライアンス制御に関する研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760168
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 浪花 智英 福井大学, 工学部, 助教授 (40231493)
• Keywords: 空気圧マニピュレータ / コンプライアンス制御 / 介護支援

Research Abstract

1.介護支援を目的とした3自由度空気圧駆動マニピュレータを設計・製作するため,昨年度購入した小型エア・レギュレータと,16mm,20mm,25mmのそれぞれ異なる内径を持つ3種類の低摩擦型エア・シリンダを組み合わせた駆動装置は,外部から加えられる変位に対するコンプライアンス特性が変位速度とエア・シリンダの内径に大きく依存することが実験により確かめられた.
2.そこで,エア・レギュレータとエア・シリンダからなる空気圧駆動部の異なる速度変位に対する動的コンプライアンス特性を正確に計測するための計測装置を製作した.計測装置は,変位を発生させる直動電動シリンダ,エア・シリンダからの抗力を計測するためのフォースセンサ,シリンダの変位とフォースセンサの出力を計測するためのインタフェースボードとRT-Linuxが動作するパーソナルコンピュータから構成されている.
3.内径16mmのエア・シリンダでは,50mm/s以下の速度で押しこんだ場合にエア・レギュレータの圧力調整機構が変位とつりあうため,シリンダ内部の空気圧を調整してもコンプライアンス特性に大きな変化が現れないことがわかった.
4.内径25mmのエア・シリンダであれば,30mm/sから200mm/sの押しこみ速度に対して,シリンダ内部の空気圧とシリンダのコンプライアンス特性が比例関係にあることが確かめられた.また,この比例係数は押しこみ速度に依存せず,ほぼ一定の値となることが分かった.
5.得られた空気圧駆動系の特性を用いて,介護支援に利用できるマニピュレータの設計を行った.