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内部力補償により微小操作力のみで変位を極高把持力へ超連続的変換可能なグリッパ機構

通过内力补偿，只需微小的操作力即可将超连续位移转换为极高的夹持力的夹持机构

基本信息

批准号：
20J20184
负责人：
清水杜織
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
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 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、最終年度として、これまで試作してきた原理機の挙動の観察を通じて明らかとなった要改善点の知見を集成し、完成機の研究開発を行った。◎より厳密なモデル化が可能な構造への改良・・・前年度において、「補償機構の要である非線形ばねが永久磁石の変位-力特性に基づいて設計される一方で、その実際の動作がグリッパの指間距離に依存するため把持対象物形状との把持幅差によって把持力が変動してしまう」点が把持力の増幅メカニズムのモデル化を行うに際しての課題と判明した。本年度では、新たに考案した、グリッパの指部に格納された磁気吸着機構を構造的に分離するレバー式の無段階クラッチ構造を原理機に組み込むことで、指の接触動作が完了してから吸着動作が開始することで把持幅によらず同等の把持力補助が得られるものとした。これによって、考案した「永久磁石の吸着による無電源で維持可能な押し付け動作を活用し、吸着距離の制御により把持力を無段階に調整可能」とするグリッパの構造が完成した。◎動作モデルの洗練・・・考案機構の原案においては、磁石接近による吸着力増大とばね圧縮による補償力増大、そして把持指・対象物の変形による弾性力増大とが相互作用的にアクチュエータ負荷を増減させつつ把持過程が進行するものであったため、把持動作モデルの立式が複雑なものであった。上記クラッチの導入によって、対象物形状・指送り量から生成把持力を独立させる把持幅-把持力特性の線形化を達成し、アクチュエータによる操作入力と把持力の相関の推移を予測可能とした。

This year, we will try to improve the understanding and integration of the mechanism, and complete the research and development of the mechanism. The design of the compensation mechanism is based on the non-linear structure of the permanent magnet and the position-force characteristics of the permanent magnet The object shape, the control amplitude, the control force, the movement of the object, the amplitude of the control force, the movement of the object, the movement of the object. This year, the new design, separation of the finger part magnetic adsorption mechanism, separation of the step-free structure of the mechanism, finger contact action completed, adsorption action started, control amplitude, equal holding force support and so on. The structure of the permanent magnet is completed. The permanent magnet has no power supply, and no power supply. The original design of the test mechanism increases the suction force and the pressure of the magnet when approaching, increases the compensation force when controlling the shape of the object, increases the pressure when controlling the interaction, and increases the load when controlling the process. Note that the introduction of the object shape, the amount of control, the generation of control force, the independent control amplitude, the linear control of the control force characteristics, the operation of the input force, and the correlation of the control force can be predicted.

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ICRA2020受賞|TadoLab

ICRA2020 奖 | TadoLab

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Permanent-magnetically Amplified Brake Mechanism Compensated and Stroke-Shortened by a Multistage Nonlinear Spring

多级非线性弹簧补偿和缩短行程的永磁增强制动机构

DOI：
10.1109/lra.2022.3143231
发表时间：
2022
期刊：
IEEE Robotics and Automation Letters
影响因子：
5.2
作者：
Shimizu Tori;Tadakuma Kenjiro;Watanabe Masahiro;Abe Kazuki;Konyo Masashi;Tadokoro Satoshi
通讯作者：
Tadokoro Satoshi

Internally-Balanced Displacement-Force Converter for Stepless Control of Spring Deformation Compensated by Cam With Variable Pressure Angle

可变压力角凸轮补偿弹簧变形的内平衡位移力转换器

DOI：
10.1109/lra.2021.3060383
发表时间：
2021
期刊：
IEEE Robotics and Automation Letters
影响因子：
5.2
作者：
Shimizu Tori;Tadakuma Kenjiro;Watanabe Masahiro;Takane Eri;Konyo Masashi;Tadokoro Satoshi
通讯作者：
Tadokoro Satoshi

Internally-Balanced Magnetic Mechanisms Using a Magnetic Spring for Producing a Large Amplified Clamping Force

使用磁力弹簧的内部平衡磁性机构可产生大的放大夹紧力