固有覚を持つ擬人化ロボットアームの開発

具有本体感觉的拟人机器人手臂的开发

• 批准号: 20J14065
• 负责人: 李 文揚
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J14065/
• 关键词: ロボットアーム; モジュール化; ヒューマノイドロボットアーム; ソフトロボットアーム; 小型軽量アーム; 固有覚; ワイヤ牽引機構; ワイヤ干渉機構; 機構設計

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．

The goal of this study is to provide the motion function, sensory function, control precision and realization of intelligent function of anthropomorphism. Inherent in the motion of the joint, the resistance of the joint is small and the tension is small. The tension of the infrared ray is reduced by the infrared ray. The infrared ray is reduced by the infrared ray. The infrared ray is reduced by the infrared ray. The structure of the machine is fixed. Each joint of the joint is open to the four types of inherent joint. The maximum weight is 40×25×11[mm], the weight is 7.1g, and the measurement range is 200-800N. The smallest substance is 40×20×8[mm], weighing 4.1g, measuring range 30-170N. The error in tension measurement of the production line is about 15% of the theoretical value, and the weight is about 10% of the theoretical value. Second, the development of high precision, high precision and high precision kinematics analysis. 2 and 3 degrees of freedom for dry motion The position of the joint, the position of the joint, the mode of the joint, the selection of the joint, the development and the design are proposed as reference examples. The structure of the structure. The tension adjustment mechanism is dry and the problem is not dry. This year, the tension adjustment mechanism is proposed to solve the problem of non-interference. This study is based on the kinematics of the human body, and the weight of the human body is 2.57 kg. High output, low weight, and the same function.

项目成果

Development of a Humanoid Shoulder Based on 3-Motor 3 Degrees-of-Freedom Coupled Tendon-Driven Joint Module「発表確定」

基于三电机三自由度耦合腱驱动关节模块的人形肩膀开发“公告已确认”

• 发表时间: 2021
• 作者: W. Li;Y. Wang;S. Togo;H. Yokoi;and Y. Jiang
• 通讯作者: and Y. Jiang

ワイヤ干渉駆動とそのモジュール化設計

线干涉驱动及其模块化设计

• 发表时间: 2021
• 期刊: 日本ロボット学会誌
• 作者: 姜銀来;李文揚;Wang Yiwei;東郷俊太;横井浩史
• 通讯作者: 横井浩史

Inverse kinematics for a 7-DOF humanoid robotic arm with joint limit and end pose coupling

• DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2021.104637
• 发表时间: 2022-03-01
• 期刊: MECHANISM AND MACHINE THEORY
• 影响因子: 5.2
• 作者: Dou, Rutong;Yu, Shenbo;Jiang, Yinlai
• 通讯作者: Jiang, Yinlai

Design of a 3-DOF Coupled Tendon-Driven Waist Joint「発表確定」

三自由度耦合肌腱驱动腰部关节的设计“公告已确认”

• 发表时间: 2021
• 作者: Yiwei Wang;Wenyang Li;Shunta Togo;Hiroshi Yokoi;and Yinlai Jiang
• 通讯作者: and Yinlai Jiang

A 3-DOF Bionic Waist Joint for Humanoid Robot

• DOI: 10.1109/embc46164.2021.9630772
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: 2021 43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC)
• 作者: Yiwei Wang;Wenyang Li;Tongyang Cao;Shunta Togo;H. Yokoi;Yinlai Jiang