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

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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.