2024 Fiscal Year Research-status Report
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24K17250
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
松野 孝博 近畿大学, 工学部, 講師 (40815891)
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2024-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 受動機構 / センサーレス / リンク機構 / 定力把持グリッパ / 劣駆動グリッパ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの実績として，主にバネとリンク機構を用いた機械的な機能実現方法を研究してきた．実現した機能として，機構出力部分の変位と反力の関係を設計する方法，特に変位に関わらず一定の反力を出力する機構の設計と実験的な検証を行った．これの具体的な応用例として，把持物体のサイズに関わらず一定の把持力で物体を掴むグリッパを開発した．また，リンクとスライダーで構成した劣駆動機構を開発し，複数の動作を受動的に切り替えられる機構を提案した．この機構を応用し，把持対象物に近接し，接触した後に受動的に把持動作に移行するグリッパを開発した．このグリッパは把持対象物を離す際は，先に物体をリリースしてからグリッパを初期位置に戻すことが可能である．さらに，リンクとバネを用いた双安定性を持つ機構を提案し，二つの形状を推移可能な機構を研究した．この機構を応用し，アクチュエータレスであり外界との接触に応じて受動的にピックアンドプレースをするグリッパを開発した．
本研究課題においては，これらの機構は構造体の設計のための等価モデルとして活用する．現時点では線形ばね要素を構造体で置き換える方法を検証し，構造体を3Dプリンタで製作するための基礎的な検証を行っている．これらの検証成果を基に3Dプリンタでベローズ型の空気バネなど要素部品の製作に成功している．目標とするバネ定数を満たす形状等を検証した．これらの成果を基盤とし，最終的に一体構造物で機能実現をすることが目標である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでにリンクとバネを用いて各種機能を実現する機構の設計法を確立した．これらは本研究における最適化設計のための，初期形状を生成するための等価モデルとして用いられる．また，等価モデルを構造体に変換するために，リンク機構の関節部分やバネ部分を構造物で置き換えるための基本的な原理も既に考案した．現時点では，線形バネと似た挙動を示す構造要素の設計が完了している．当初の研究計画で予定していた進展とおおむね一致している．
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，等価モデルを構造体に置き換える方法を確立させる．各要素を単純な形状と数個のパラメータで設計する．各パラメータと弾性係数，反力，可動域などの関係を予め解析し，等価モデルから構造初期値を出力するプログラムを構築する．つづいて，置き換えた構造体を設計の初期値とし，遺伝的アルゴリズムを用いて，構造を最適化するシステムを構築する．MATLABで生成した構造データの読み込み，計算結果の返しを行うプラグインを作成し，有限要素シミュレータに組み込む．シミュレーション結果の評価と構造の更新はMATLABの最適化ツールボックスを使用して構築する．
最終的に，これらの設計手法を応用し，特定の機能を持つグリッパを開発する．グリッパは一体の構造物で構築するものとし，なおかつ受動的に機能を発揮するものとする．現時点では一定の把持力で物体を掴むグリッパへ応用することを想定している．実際にそのグリッパを製作した際の製作時間，材料や加工のコスト，部品点数などをまとめる．またグリッパが設計通りの変位－出力関係を示すか計測し，想定した使用目的通りの運用が可能か模擬環境を用いて検証する．最後に他の手法，例えば電子制御や機構を用いた方法と実験的に比較し，構造的な機能実現の有用性を証明する．その後，他の使用目的や最適化項目の変更，新たなる等価モデルや構造体への変換方法などを検討する．
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| Causes of Carryover |
まず旅費に関して，一部次年度での使用をする．年度末に実施した出張の支払いに関して，年度内での処理が困難であったため次年度で処理する．
また、一部消耗品の購入に関して，年度内での入手が困難であったため，次年度４月での購入をする．
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