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

开发配备超小直径、超长导程差动螺杆机构的大范围运动微型并联机器人

• 批准号: 21K03987
• 负责人: 原田 孝
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kindai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03987/
• 关键词: 差動ネジ機構; パラレルメカニズム; ミニチュアロボット; パラレルロボット; 動作範囲の拡大

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．

In 2022, the first trial project in 2021 was completed. The research on the installation of small diameter, long diameter and differential mechanism was carried out. At the beginning of the study, the 3-DOF DELTA mechanism was installed between the upper and lower two movable members (MP), and the differential mechanism was used to generate the return motion of the z axis. The MP of Delta mechanism with 3 degrees of freedom is parallel to each other, and the MP of Delta mechanism with 3 degrees of freedom is parallel to each other, and the MP of Delta mechanism with 3 degrees of freedom is parallel to each other. In 2022, the degree of freedom of the MP body was set up. The structure of the whole joint is studied. The 3D model is used to test the motion of the robot. The Japanese Society of Machinery will present a report on the work of the organization. The International Academy of Sciences SII2023 presented a lecture on the establishment of a new system for the construction of a system containing the elements of the system. The Japanese Society of Machinery and the Korean Society of Machinery jointly launched ICMDT2023. A non-interference design method for differential mechanism is established. In addition, this research was carried out on a differential engineering mechanism and a speech was delivered at the annual conference of the Japan Society of Mechanics.

项目成果

Kindai University, Harada Lab. (YouTube チャンネル)

近代大学原田实验室（YouTube 频道）

極小径超長リード差動ネジ機構部品の製作方法

超小直径超长导程差动丝杠机构零件的制造方法

• 发表时间: 2021
• 作者: 原田 孝;大窪 晃平
• 通讯作者: 大窪 晃平

Proposal of Drivable Rapid Prototyping System for Robot Mechanisms Verification

用于机器人机构验证的可驾驶快速原型系统的提案

• DOI: 10.1109/sii55687.2023.10039437
• 发表时间: 2023
• 期刊: Proc. of 2023 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
• 作者: Yase Hayato;Harada Takashi
• 通讯作者: Harada Takashi

2リム6自由度パラレルロボットの機構と運動学特性

2轮6自由度并联机器人机构及运动学特性

• 发表时间: 2021
• 作者: 原田 孝

How to Enlarge the Workspace of Parallel Wire Robot

如何扩大并线机器人的工作空间

• DOI: 10.7210/jrsj.39.807
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of the Robotics Society of Japan
• 作者: 西川敦;岩本憲泰;河合俊和;鈴木寿;片井均;秋田 時彦;Harada Takashi
• 通讯作者: Harada Takashi