人間共存型ロボット用の剛性を機械的に変化できる柔軟関節機構に関する研究

人共存机器人可机械改变刚度的柔性关节机构研究

• 批准号: 12750115
• 负责人: 関 啓明
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kanazawa 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750115/
• 关键词: 柔軟関節; 可変剛性; 人間共存型ロボット; 板ばね; アーム; 曲げ方向; 可変鋼性

人間と共存するロボット用として、板ばねの曲げ方向による剛性の違いを利用し、作業に応じて柔らかさを調節できる機械的な柔軟関節の開発を試みた。モータを制御する方法よりも、衝撃等に対する応答性に優れ、安全で信頼性が高い。次のような項目について、提案する柔軟関節機構が有効であることを確認した。1.柔軟関節の剛性の解析と設計方法の確立柔軟関節の構造は、アームを回転させる関節のモータを直接アームに接続するのではなく、板ばねを挟んで接続し、その板ばねは曲げ方向を変化できるように、関節軸に垂直に回転できる仕組みにした。関節の剛性は板ばねの回転角によって変わるためその特性を解析した。板ばねの強度や板ばねを回転させるのに必要なトルク等に関する解析も行った。2.1自由度の柔軟関節機構の試作と特性測定板ばねやモータを組みこんだ1自由度のコンパクトな関節を設計し、実際に試作して特性を評価した。非線形ではあるが、板ばねを回転させることで関節の剛性が変えられることが確認できた。その剛性と板バネの角度の関係は理論値とは少々ずれがあるものの、1つの式でほぼ近似できることも確認された。また、板バネの曲げと関節の回転のずれを逃がすために直動軸受を入れると特性が改善できた。3.1つのモータで関節駆動と剛性調節を切り替えて行う機構の開発関節を駆動するモータ1個のみで、関節駆動と板ばねの回転を切り替えて行える機構を差動歯車を配して設計した。4.剛性を変えられる柔軟関節を用いた3自由度アームの開発柔軟関節を3個直列に配し平面スカラー型の3自由度アームを製作した。関節部が入れ子になってガタが生じるのを防ぐため、関節軸に垂直にあけた穴に板バネを通すなどの設計の工夫を行った5.3自由度柔軟アームによる接触作業実験製作した3自由度アームを用いて各種の接触作業や拘束運動を行わせて、作業がスムーズに行えることを確認した。

Human と coexistence す る ロ ボ ッ ト with と し て, plate ば ね の qu げ direction に よ る rigid の violations い を using し, homework に 応 じ て soft ら か さ を adjust で き る mechanical な soft section masato の open 発 を try み た. モ ー タ を suppression す る method よ り も, blunt shock に す seaborne る 応 a sexual に optimal れ, high security で letter 頼 sex が い. The following ような ような project に とを て て て and proposal する soft relations body が are effective である である とを confirm that た た. Section 1. Soft masato の rigid の analytical design method と の section to establish soft masato の tectonic は, ア ー ム を back planning さ せ る masato section の モ ー タ を directly ア ー ム に meet 続 す る の で は な く, plate ば ね を carry ん で meet 続 し, そ の plate ば ね は qu を げ direction - the で き る よ う に, masato vertical shaft に に back planning で き る blackstone group み に し た. The <s:1> rigid <s:1> plate of the joint ばね <s:1> returns to the 転 Angle によって changes わるためそ <s:1> characteristics を analysis た た た. Plate ば ね の strength や plate ば ね を back planning さ せ る の に necessary な ト ル ク etc に masato す る parsing line も っ た. Section 2.1 degrees of freedom の soft masato institutions の attempt と measuring plate ば ね や モ ー タ を group み こ ん だ 1 dof の コ ン パ ク ト な masato し を design, be interstate に attempt し て features を review 価 し た. Nonlinear で は あ る が, plate ば ね を back planning さ せ る こ と で masato section の rigid が - え ら れ る こ と が confirm で き た. そ の rigid と バ ネ の Angle の masato is は theory numerical と は less 々 ず れ が あ る も の の, 1 つ の type で ほ ぼ approximate で き る こ と も confirm さ れ た. ま た, plate バ ネ の qu げ と masato section の back planning の ず れ を fled が す た め に straight moving axis by を into れ る と features が improve で き た. Section 3.1 つ の モ ー タ で masato 駆 moving rigid regulation for え を cut り と て う institutions の open 発 masato section を 駆 dynamic す る モ ー タ 1 の み で, masato section 駆 と plate ば ね の back planning for え を り cutting line て え る institutions を differential 歯 car を match し て design し た. 4. Rigid を - え ら れ る section soft masato を with い た 3 dof ア ー ム の section open 発 soft masato を three straight に match し plane ス カ ラ ー の 3 dof ア ー ム を making し た. Masato section department が into れ son に な っ て ガ タ が raw じ る の を anti ぐ た め, masato vertical shaft に に あ け た den に plate バ ネ を tong す な ど の line design の time を っ た 5.3 degrees of freedom soft ア ー ム に よ る contact homework be 験 making し た 3 dof ア ー ム を with い て の contact in all や constraint line movement を わ せ て, homework が ス ム ー ズ に line え る こ と Youdaoplaceholder0 confirm that た.

项目成果

H.Seki,A.Takada,Y.Kamiya,H.Hikizu,and H.Nomura: "Development of A Robot Joint Mechanism with Variable compliance by Rotating A Leaf Spring"Proceedings of the 2000 Japan-USA Flexible Automation Conference. (CDROM). 13019 (2000)

H.Seki、A.Takada、Y.Kamiya、H.Hikizu 和 H.Nomura：“通过旋转板簧开发具有可变柔量的机器人关节机构”2000 年日本-美国柔性自动化会议论文集。

H.Seki, A.Takada, Y.Kamiya, H.Hikizu, H.Nomura: "Development of A Robot Joint Mechanism with Variable compliance by Rotating A Leaf Spring"Proceedings of the 2000 Japan -USA Flexible Automation Conference. 13019(CDROM). (2000)

H.Seki、A.Takada、Y.Kamiya、H.Hikizu、H.Nomura：“通过旋转板簧开发具有可变柔顺性的机器人关节机构”2000 年日本-美国柔性自动化会议论文集。

新谷将一,関啓明,神谷好承,疋津正利,野村久直,高田敦: "板バネの回転により鋼性を変えられる柔軟関節の開発"第18回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 697-698 (2000)

Shoichi Shintani、Hiroaki Seki、Yoshisuke Kamiya、Masatoshi Hitsu、Hisanao Nomura、Atsushi Takada：“开发可通过板簧旋转改变钢性能的柔性接头”第 18 届日本机器人学会年会论文集 697-。 698（2000）

新谷 将一, 関 啓明, 神谷 好承, 疋津 正利, 野村 久直, 高田 敦: "板バネの回転により剛性を変えられる柔軟関節の開発"第18回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 697-698 (2000)

Shoichi Shintani、Hiroaki Seki、Yoshisuke Kamiya、Masatoshi Hitsu、Hisanao Nomura、Atsushi Takada：“开发可通过板簧旋转改变刚度的柔性关节”日本机器人学会第 18 届学术会议论文集 697-698。 (2000)

新谷 将一, 関 啓明, 神谷 好承, 疋津 正利: "伸縮により可動範囲を拡張できるホームロボット用アームの開発"2001年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 446-446 (2001)

Shoichi Shintani、Hiroaki Seki、Yoshisuke Kamiya、Masatoshi Hikitsu：“开发可通过伸展和收缩来扩大运动范围的家用机器人手臂”2001 年日本精密工程学会春季学术会议论文集 446-446（。 2001）