2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a cable-driven parallel robot that realizes high-speed hand movement and high-speed infinite rotation
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18K04068
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
原田 孝 近畿大学, 理工学部, 教授 (80434851)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 知能制御 / ケーブル駆動ロボット / パラレルメカニズム / 機構解析 / 機械設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初計画に沿って以下の研究に取り組んだ．
(1)ケーブル駆動条件を満たす並進動作範囲を最大とする最適設計：本研究で提案するケーブル駆動ロボットは，ループケーブルの摩擦駆動により可動部に内蔵したプーリを無限回転してハンドの動作領域を拡張し，その際に駆動冗長性と運動学的冗長性を用いてケーブル張力を常に正とするケーブル駆動条件を満たすようにケーブル配置を最適化することが特徴である．これまでのケーブル駆動ロボットにおけるケーブル配置問題では，特定して与えたケーブル配置パタン(構造)に対して，ケーブル接続点の位置座標の値(量)を対象とした設計が行われてきた．新たにケーブル配置パタンをも含めた設計手法を考案し，ケーブル駆動ロボットの「構造の総合」に関する研究に発展させて，その内容を日本機械学会論文集に採択・掲載された．関連して，ケーブル駆動ロボットの回転動作範囲を拡張する差動ネジ機構に対しても「構造の総合」に関する研究を行い，その内容を日本機械学会論文集に採択・掲載された．
(2)実機試作：8ケーブル7自由度ケーブル駆動パラレルロボットの実験機を設計した．設計仕様：作業領域300mm立法，可動部質量500g，可動部最大速度5.5m/s，最大加速度10G．モータ定格トルク0.4Nm，ウインチ直径15mm，テンショナ張力50Nを用いることで，最大ケーブル速度4m/s，最大ケーブル張力80Nを達成し，ロボットの高速動作指標であるADEPTサイクルが0.3sで実現できることを力学シミュレータを用いて確認した．差動ネジを用いて動作領域を拡張したパラレルロボットの研究にも取り組み，8アクチュエータ7自由度パラレルロボットを設計試作し，駆動冗長性と運動学的冗長性を用いて特異姿勢を回避する方法を提案して実機検証し，ロボットの研究で最も歴史の深い国際学会ROMANSYにおいて最優秀講演論文賞を受賞した．
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