ハイブリッドメカニズムの運動特性評価と組立ロボットへの適用

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本年度の研究では,組立ロボット用の機構として,回転対偶のみからなる3自由度平面ハイブリッド機構を取り上げ,数の総合を行って適用可能な機構形式を明らかにするとともに,一形式の機構を取り上げ,その運動学的および静力学的特性の評価を行った.まず,機構の自由度の式に基づいて数の総合条件を明らかにし,それを解いて整理することによって3自由度平面ハイブリッド機構の形式を求めた.動閉回路数が1以下,腕節数が3以下で回転対偶のみからなる機構の場合には,13個の機構形式が存在することがわかった.次に,組立ロボットへの適用を考慮して,2自由度閉ループ平面5節機構の出力端に回転形の能動ジョイントを配置した,精度,速度,剛性に優れるとともに出力節姿勢角が任意に取れる作業領域が大きな3自由度平面ハイブリッド機構を採用して評価を行った.機構内の閉ループ5節機構の運動伝達性を考慮して機構の寸法を決定し,その機構の作業領域および発生速度と発生力の空間的等方性について,シリアル機構および完全パラレル機構と比較した.その結果,ハイブリッド機構の出力節姿勢角が任意にとれる作業領域の大きさは,完全パラレル機構よりも大きく,シリアル機構と比較しても遜色のない程度に大きいことがわかった.アクチュエータの発生速度と発生力の限界を考慮した評価量である動力伝達指数により発生速度と発生力の空間的等方性を評価を行ったところ,ハイブリッド機構はシリアル機構よりも空間的等方性に優れ,完全パラレル機構とほぼ同等か優れる場合のあることがわかった.