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空気式パラレルリンクマニピュレータを用いた人に優しいロボットシステムに関する研究

基于气动并联机构的人性化机器人系统研究

基本信息

批准号：
09750300
负责人：
高岩昌弘
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Okayama University
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

本質的に安全かつ柔軟な対人間型ロボットを実現するために,空気圧シリンダをアクチュエータとするパラレルマニピュレータを構築した.そして,人間-ロボット間での円滑な接触動作を実行するため,カセンサを用いることなく,マニピュレー夕に作用する力の大きさ,およびその作用点を検出する方法を提案し,その有効性を実験により検証した.本マニピュレー夕は空気の圧縮性のために,位置制御系を構成した場合でも外力に対して一種の弾性体として機能する.このため,弾性特性(機械インピーダンス特性)が既知であれば,比較的に簡単な計算から接触力を算出する事ができる.まず,同定により求めた機械インピーダンス特性の伝達関数モデルを用いて,接触力を推定した.検証のために用いたカセンサの出力と比較した結果,十分な精度の推定性能が確認された.さらに,接触点位置も検出するため,弾性特性の利用に加えて新たに,球殻とコンプライアンス中心の考えを導入した.まず,コンプライアンス中心を球心とする球殻でマニピュレータを覆う.これにより,接触力は球殻面の法線方向に作用するとすれば,コンプライアンス中心の物理的特徴から,コンプライアンス中心に作用する力ベクトルの方向と,コンプライアンス中心を基準としてみた球殻面上の接触点の位置ベクトルの方向が一致する.この特性を利用して,球殻面上の接触位置を検出するものである.そこで,本マニピュレータのコンプライアンス中心を導出した後,球殻(一部)を製作し,マニピュレータに実装した,続いて行った接触力ならびに接触点位置の推定実験より得られた結果は提案する手法の妥当性を十分に示すものであった.本手法によれば,視覚を有しないロボットの環境認識や,接触により情報を伝達するようなヒューマンインターフェースの実現が期待される.

The essential safety of the human body is to ensure the safety of the environment. A method for detecting the force and the point of action of the human body is proposed, and the effectiveness is verified. The pressure of the air is reduced, and the position control system is composed of external forces and functions. The mechanical properties are known and compared to simple calculations of contact forces. The contact force is estimated when the contact force is used. The results of the comparison of the output of the test and the estimated performance of the test are confirmed with great accuracy. In addition, the contact point position is detected, and the utilization of the property characteristics is improved. The center of the sphere is the center of the sphere. The contact force acts in the normal direction of the spherical shell surface, the physical characteristics of the center of the contact force, the direction of the contact force acting in the center of the contact force, and the position and direction of the contact point on the spherical shell surface. The contact position on the spherical shell surface can be determined by using these characteristics. After the center of the ball is derived, the ball shell (one part) is fabricated, and the contact force and the position of the contact point are estimated. This method is to provide information on the environment, and to provide information on the environment.