高精度冗長駆動パラレル機構の開発

高精度冗余驱动并联机构的研制

基本信息

批准号：
09750158
负责人：
武田行生
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,パラレル機構のもつ優れた基本特性を活かしつつさらに高精度化を図るために,機構自由度よりもアクチュエータおよび連結連鎖の数が大きい冗長駆動パラレル機構を取り上げ,高精度化の観点から機構学的および力学的特性を考慮した機構総合と制御を可能にすることを目的として行われた.本年度の研究においては,まず内界センサのみによって高精度な機構キャリブレーションを行うための具体的手法を提案し,センサの分解能を考慮したキャリブレーションに用いる実験点の選定指標を提案した.また,機構キャリブレーションにおける内力効果を調べるために,2入力平面5節機構の受動対偶部に内力を与えて出力変位を測定してキャリブレーションを実際に行った結果,内力を加えた場合の方が加えない場合に比べてキャリブレーション後の出力変位精度が向上することが確認できた.次に,運動の高精度化のために,出力変位精度の空間的等方性の評価指標を定めるとともに,冗長入力変位の情報を利用して入力変位センサの分解能を仮想的に向上させる順運動学解析法を開発した.具体的に3入力の単ループ平面5節機構を取り上げて本順運動学解析手法を用いた場合と冗長入力情報を用いない場合の出力変位精度の空間的等方性の比較を行った.その結果,本手法によれば冗長入力を用いない場合に比べて約10倍の変位精度が達成されることが確認できた.さらに,負荷が作用する際の出力精度に大きな影響を与える出力剛性の制御限界等について検討を加えた.具体的に7入力6自由度空間冗長パラレル機構を対象として理論的および実験的検討を加えた結果,出力剛性は負荷の大きさにより非線形に変化すること,および内力制御により変化させることのできる剛性の限界は作業領域内の出力節ポーズにより大きく変化することが確認された.

进行这项研究的目的是为了进一步提高准确性，同时利用并行机制的出色基本特征，具有更多的执行器和连锁链的冗余驱动并行机制，而不是机制的自由度，并启用机制的整合和控制，以考虑机械和机械性能，从高度准确性的角度考虑机械和机械性能。在今年的研究中，首先提出了一种具体方法，仅使用内部传感器进行高精度机制校准，并考虑了用于校准的实验点的选择指标，考虑到了传感器的分辨率。此外，为了检查机理校准中的内力效应，将内力应用于两个输入平面的5杆杆机制的被动对，测量了输出位移，并实际校准了结果，并确认校准后的输出位移精度与内强力相比提高了输出位移精度。接下来，为了提高运动的准确性，除了确定输出位移精度的空间各向同性指数外，还开发了一种正向运动学分析方法，该方法实际上可以使用冗余输入位移来改善输入位移传感器的分辨率。具体而言，采用了带有三个输入的单环平面五杆机制，并将输出位移精度的空间各向同性值与当前的正向运动学分析方法进行了比较，并且未使用冗余输入信息。结果，已经证实，与冗余输入相比，该方法达到了位移精度的10倍。此外，研究了施加载荷时对输出精度产生重大影响的输出刚度的控制限制。具体而言，对7个输入6度的自由空间冗余平行机制进行了理论和实验研究，并确认，取决于负载尺寸，输出刚度会因负载尺寸而非线性变化，并且由于工作区域内的输出节点姿势而导致的内部力量控制的刚度可以更改的刚度发生变化。