Development of a wide range of motion miniature parallel robot equipped with a ultra small diameter and ultra long lead differential screw mechanism

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2022年度は2021年度に第一試作を終えた極小径・超長リード・差動ネジ機構の搭載に適した新しいパラレルメカニズムの研究を行った．研究開始時には，3自由度DELTAロボットを上下2個配置して各可動子(MP)間に小型ネジ機構を搭載し，差動ネジ機構を用いて出力部のz軸周りの回転運動を生成する機構を着想していた．しかしながら，3自由度DELTA機構のMPはベースと平行となる制約があるために，平行なMPに対して出力部をxy軸周りに傾斜させる自在継手などをMPに組込む必要があり，機構設計が複雑となりロボット機構が大型化してしまう．この問題に対して，2022年度はMP本体を傾斜させる自由度を組込んだ新しいパラレルメカニズムを着想した．さらには，パラレルメカニズムの全関節を球面ジョイントにて構成することにより，関節部分を小型化する機構を考案した．グリュブラー方程式を用いて，提案したパラレルメカニズムが6自由度を有することを証明し，3Dプリンタを用いた試作機により，動作検証を行った．提案した機構に関して特許出願を行うと共に，日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門講演会にて学会講演を行った．マルチボディダイナミクス解析ソフトウエアを用いた動作検証シミュレーションを行うと共に，これとマイコンを連携し，新しいパラレルメカニズムを含むロボット制御システムの構築方法を確立し，国際学会SII2023にて学会講演を行った．極小径・超長リード・大アスペクト比差動ネジ機構に関しては，日本機械学会と韓国機械学会共同開催のICMDT2023にてキーノートスピーチを行った．関連する研究として差動ベルト機構に関してマルチボディダイナミクス動的非干渉設計方法を確立し，日本機械学会論文集に採択掲載された．また，本研究を差動ネジ機構を搭載したパラレルメカニズムへ展開し，日本機械学会年次大会にて学会講演を行った．