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

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．

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．