アーム協調型多指ロボットハンドの設計と制御

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本研究では,アームに取り付け,アームと協調動作をさせることを前提にした多指バンドを研究対象にした.そして,アームだけでは実現しにくい柔軟動作を広い範囲で行うような多指ハンド・アーム機構の開発を目的とし,多指ハンドの設計,および多指ハンドとアームの協調的な制御方法を研究した。本研究で行ったことを以下に述べる.1.アームの機構解析と多指ハンドの設計本研究では,現存するスカラ型ロボットアームを具体的な対象とし、機構解析を行った.その結果,ロボットによる部品挿入作業などにおいては,アームの慣性質量が大きいために,その手先に外力が作用する際に必要な柔軟な微小運動が実現しにくいことがわかった.また,必要な柔軟動作は一方向でも十分であることがわかった.そこで,アームで実現しにくい柔軟動作を一方向について行う2本指ハンドの設計を行った.設計の際には,ハンド部で4Hz程度以上の操り動作が実現できるように,(駆動力/指部の慣性)の値を決定した.2.多指ハンドとアームの協調的制御方法の開発1.で設計した多指ハンドをアームに取り付けた機構は、運動方向によっては多指ハンドでもアームでも操ることのできる冗長な機構になる.ここでは,把握物体に与えられる目標の運動に対して,振幅の小さい柔軟動作が多指ハンドにより行われ,振幅の大きい動作成分がアームにより行われるような協調的制御方法を開発した.この制御方法により,多指ハンドの動作範囲の狭さと柔軟動作できないアームの欠点が相殺され,広い範囲で柔軟動作を行う多指ハンド・アーム機構を実現することができるとわかった.3.多指ハンドの製作と実験現在までに,アーム単位のインピーダンス制御(手先外力により生じる手先変位の挙動を陽に指定し、実現する制御方法),および製作した多指ハンドの握力制御を含むインピーダンス制御を行った.その結果,アームの動作周波数帯域は1〜2Hz,多指ハンドのそれは5Hz程度であることがわかった.このことより,設計したハンドは、アームで実現しにくい柔軟動作を可能とすることがわかり,現在,2.で開発した制御方法を用いた実験を行っている.