固有覚を持つ擬人化ロボットアームの開発

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擬人化ロボットアームの運動機能に，感覚機能の付与，制御精度の向上と知能化の実現が本研究の目的である．固有覚をワイヤ干渉駆動関節ジュールに付与するために，ワイヤ駆動の阻害をしないような小型軽量な張力センサを開発した．ワイヤの張力によるフレームの変形を赤外線センサで読み取ることで，ワイヤ駆動ロボットに搭載できる小型の固有覚モジュールを実現した．張力センサが機構に巻き込まれないようにワイヤ上に固定されなく，取り付けやすい構造を設計した．ロボットアームの各関節トルクの違いによって，関節に適する4種類の固有覚モジュールを開発した．そのうち，最大の物は40×25×11[mm]で，重さ7.1gで，測定範囲200-800Ｎである．最小の物は40×20×8[mm]で，重さ4.1gで，測定範囲30-170Ｎである．製作した固有覚モジュールの張力測定においての誤差は理論値の約15%の範囲内にあり，サイズや，重量，測定範囲に関しては十分であった．次に，軽量高トルクのロボットアームを開発し，制御精度の向上のため，運動学解析を行った．ワイヤ干渉駆動に基づいて，安全，軽量，高出力を図る２及び３モータ３自由度ワイヤ干渉駆動モジュールを提案した．そして，モータの位置，関節プーリーの位置とワイヤのルーティング方式によって分類し，ワイヤ干渉駆動の選択，開発および設計に参考例を提案した．ワイヤ干渉駆動モジュールの組み合わせによって人型ロボットアームを構築した．ワイヤ張力調整機構と干渉および非干渉の問題は，ワイヤ伝動において避けられない問題であり．本年度は３つのワイヤ張力調整機構と３つの干渉と非干渉共存の解決策を提案した．本研究のロボットアームは，人間の腕と同じ運動学を有し，自重はヒトの腕より軽く，2.57kgであり，ペーロードは2.5kgである．高出力と低重量を両立できており，同機能で世界一の軽量性を実現した．