多自由度機構の位相構造と新機構の生成

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前年度までの研究によって,既存の大部分の多自由度機構の位相構造が,単純な1つの基本ユニットと2つの結合規則によって表現できることを示し,さらに,これらの基本ユニットと結合規則では表現することのできない非従来型位相構造を効率的に列挙する方法を示した.また,列挙した位相構造の一つを取り上げ,その位相構造を持つような機構を実際に構成できることを示した.本年度は,まず,位相構造から機構を構成する過程を,より効率的に行う手法について検討を行った.良好な特性を有する機構を探索するためには,1つの位相構造からできる限り多種多様な機構を構成することが望まれるが,そのためには,与えられた位相構造を2つに分割する相異なる分割パターンを列挙したものを提示することが有効であると分かった.次いで,提案した手法を用いて,非従来型位相構造を有する6自由度機構の機械モデルの開発を行った.この機構は12個の回転関節(内6個が能動関節),および,新たに開発した9個の等価球関節(4つの回転関節により構成された冗長球面機構で,270度以上の広い可動範囲を有する)から構成されている.本機構は3個の能動関節を介して基部と接しているが,一般的なプラットフォーム型パラレル機構に比較して広い可動範囲を有する.また,この構造上,一般的なシリアル機構に比較して高い剛性を持たせることが可能である.特有の位相構造を有する本機構は,制御には数値計算に基づいた手法が要求されるものの,実用化可能な機構であると考える.