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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.

In this paper, the basic characteristics of the optimal mechanism are discussed. The degree of freedom of the mechanism and the number of links are discussed. The mechanism is selected to improve the accuracy of the mechanism. The mechanical characteristics of the mechanism are considered. This year's research is aimed at proposing specific methods for the analysis of internal boundaries, high-precision mechanisms, and selected indicators for the use of internal boundaries. The internal force effect of the mechanism is adjusted. The internal force and the output position of the 5-section mechanism are measured. The internal force is added. The accuracy of the output position is determined. Second, the high accuracy of motion, the determination of spatial isotropy of force position accuracy, the use of long input force position information, the decomposition of force position accuracy, the development of forward kinematics analysis method. Specific 3-entry force unit plane 5-section mechanism is selected from the upper and lower parts of the kinematic analysis method. In the case of long entry force information, in the case of force displacement accuracy, the spatial isotropy is compared. As a result, this method achieves about 10 times the accuracy of the position in the case of long input force. In addition, the influence of load on the accuracy of output and the rigidity of output on the control limit are discussed. Specific 7 input force 6 degrees of freedom spatial redundancy mechanism to the theory of the problem and the results of the study, output stiffness load large, non-linear change, internal force control, change, rigid limit in the field of operation of the output joint, large, change, confirm.