習熟機能を有する手紡ぎロボットの開発

点击翻译按钮获取中文摘要

今回は,ヒトの手紡ぎ作業の計測とそれの力学的制御学的な解析およびこれらの成果を基にした手紡ぎロボットの制作を行った.まず,ヒトの手紡ぎ動作の測定については,ヒトの手紡ぎ動作をビデオ撮影しその映像を画像処理した.その結果,ヒトが手紡ぎを行う際の,肩,肘,手首,指先の1サイクルにおける運動軌跡と速度分布とその特徴を明らかにした.ヒトは紡糸過程では紡出糸張力に応じ指先の速度を変えることで紡出速度を加減し,これにより撚り率を一定になるようにすることにより,太さをほぼ一定に制御していると判断される結果を得た.またサイクル毎の軌跡の変動は未熟練者では大きく,熟練者では小さくなる傾向が見られた.左手の指が供給綿塊を把持する圧力は,紡ぎに大きな影響を及ぼす.そこで,綿塊を把持する圧力と紡出糸張力の測定を行い両者の関係を調べるた.把持圧力と一口にいっても,把持する掌・指の位置と把持綿塊に対する方向により異なるので,これらをすべて測定することはできない.そこで,綿塊を把持する力を単純化するため,綿塊を変形可能な筒で包みそれを把持する力を把持圧力とした.筒に搭載した張力ゲージと圧力ゲージにより把持圧力と紡出糸張力を測定し,その変化の様相を明らかにした.それによると,ヒトは張力に応じ把持圧力を微妙に加減している.その制御則の良否が熟練・未熟練に関係していると判断される.以上に述べたヒトの手紡ぎの測定と解析を踏まえ,手紡ぎロボットを制作した.腕部分は多関節シリアルリンク機構を用い,供給綿は筒に詰めてそれをロボットの手が把持する構造にした.今回のロボットは紡出糸張力を直接の制御量とし,紡出速度(指先の移動速度)を操作量にした.製作されたロボットにより紡糸を行い一応糸が紡げることを示した.