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Expansion of kinematic constraints between two links with elastically constrained higher pairs

具有弹性约束的更高对的两个连杆之间的运动学约束的扩展

基本信息

批准号：
18J21095
负责人：
木村直人
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，点/線接触する２曲面からなる新たな相対運動拘束を持つ対偶の提案とそれを実現する関節機構の開発に取り組んでいる．前年度からは，対偶素間に剛ではない相対運動拘束を持つ多自由度対偶（柔軟拘束対偶）の能動対偶化を目的として，複数の能動弾性要素で拮抗駆動される柔軟拘束対偶（能動柔軟拘束対偶）の開発を行っている．本年度は，前年度に設計した能動柔軟拘束対偶の運動学解析を行うとともに，それを実現する関節機構の試作と実験による評価を行った．また，本研究で得られた成果を体系化した．得られた主な成果は以下のとおりである．(1) 能動柔軟拘束対偶は劣駆動構造を持つため，能動弾性要素による駆動力と外力によって相対運動が変化しうる．そこで，設計した対偶の運動精度，すなわち設計時に指定した運動と実際の力学的作用による運動の誤差を評価すべく，準静的条件下における運動力学解析手法を提案し，解析例を示した．(2) 前年度に設計した，異なる相対運動拘束を持つ２例の能動柔軟拘束対偶をワイヤ拮抗駆動関節機構として実際に設計・試作し，モーションキャプチャ実験による評価を行った．その結果，設計時に指定した運動をある程度の誤差を許容しつつ達成できること，受動自由度を用いて衝撃力を吸収できること，運動力学解析の結果が妥当であることを示せた．(3) これまでに研究してきた「空間転がり接触対偶」と「柔軟拘束対偶」に関する研究を体系化し，博士論文にまとめた．ここでは，空間転がり接触対偶や柔軟拘束対偶のように，２節間の幾何学的な拘束が不十分な高次対偶を受動/能動弾性要素で拘束した関節機構を１つの対偶とみなして扱う新たな機構総合の概念を提案し，その構造を持つ仮想的な対偶を「弾性拘束対偶」と名付けた．

In this paper, we study the development of joint mechanism based on the point/line contact between two curved surfaces. In the past year, the dynamic coupling of a multi-degree-of-freedom couple (soft constraint couple) was carried out in the middle of the rigid coupling between the coupling elements and the soft constraint couple (dynamic soft constraint couple). This year, compared with the previous year, the kinematic analysis of the active soft restraint pair was carried out. The results of this study were systematized. The main result is that (1)The dynamic elements of the flexible coupling are the dynamic elements of the coupling. Therefore, the motion accuracy of the design partner, the motion error due to the action of the specified motion and actual mechanics during design, and the motion mechanics analysis method under quasi-static conditions are proposed, and an analysis example is shown. (2)In the past year, the design of the joint mechanism was tested, and the evaluation was carried out. The result of kinematic analysis is correct. The degree of motion error specified in the design is allowed to be achieved. The degree of freedom of motion is applied. The impact force is absorbed. (3)This research is related to the systematization of the research on "spatial contact pair" and "soft restraint pair". In this paper, the concept of spatial interaction between contact pairs and flexible constraint pairs is proposed, and the geometric constraints of 2 nodes are not very high. The dynamic/dynamic elements of the interaction are constrained. The joint mechanism is proposed. The structure of the interaction is proposed.