パラレルメカニズムを用いた高性能組立ロボットの機構開発

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まず,組立ロボットの水平面内の運動を創成する機構の形式として,回転対偶のみからなり,アクチュエータおよび減速機をすべて静止系上に配置することが可能な3自由度平面パラレルメカニズムをとりあげ,機構寸法を種々に変え,特異点の位置,運動伝達性に優れ実用となる作業領域の大きさ・形状,出力節が任意の姿勢をとることができる領域の大きさ・形状を解析して比較・検討を加え,最適な機構寸法の決定を行った.ついで,標準的な組立作業に見合った位置決め動作に要する時間を評価量として,出力節負荷および機構内の各節に働く慣性力ならびにアクチュエータの特性を考慮して機構寸法の最適化を図るとともに最適容量のアクチュエータおよび最適減速比を有する減速機の選定を行った.さらに,機構内の節,対偶などの具体的構造・形状ならびに駆動源の配置を,これらの干渉を考慮しても現在実用されている組立ロボットと同程度の作業領域が得られるように決定した.以上の結果に基づき,1/30の減速比を有する減速機付で定格出力が60WのDCモータにより駆動される3自由度平面パラレルマニピュレータを試作し,出力節の運動を測定したところ,試作マニピュレータは理論上求められる作業領域を実現するとともに,高速位置決めを実現した.すなわち,試作マニピュレータは無負荷時において300mmの移動・位置決めを0.3sで,150mmの移動・位置決めを0.2sで,さらに負荷質量2kgにおいて150mmの移動・位置決めを0.3sで実現した.したがって,本研究により作業領域と高速性を両立し得る,パラレルメカニズムを用いた組立ロボットの機構開発が可能となった.