対偶すき間を考慮したパラレルロボットの健全性評価と高精度・高速運動の実現

考虑成对间隙的并联机器人健康评估及高精度、高速运动的实现

• 批准号: 20J15162
• 负责人: 大野 真澄
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J15162/
• 关键词: パラレルロボット; 対偶すきま; 健全性評価; 多体系力学

工場等の生産現場では、ライン停止の予防のためのロボットの健全性評価手法が求められている。そのため、本研究では、球対偶を複数有するパラレルロボットを一例として取り上げ、詳細な力学モデルによる解析手法を活用した、全球対偶のすきまの状態に着目したすきまの同定手法を開発した。まず、Lankanraniのモデルを対偶素の接触モデルとして適用可能な動力学解析の手法を提案した。様々な対偶すきまの条件に対して力学解析を行えるように、対偶素の相対変位を一般化座標として用いた運動方程式を導出し、これによる解析手法を提案した。ロボットの動き始めにおいて単一の球対偶でのみ衝突の生じやすい軌道によってロボットを動作させたときの出力節の加速度波形について、提案手法による数値解析の結果と実機による実験結果を比較することで、手法の妥当性を検討した。解析結果から、すきまを設定した対偶において、対偶素同士が接触して滑る挙動および分離して衝突する挙動が現れ、このときに出力節の加速度が大きく変動していることから、対偶素の分離・衝突に起因して振動的挙動が生じていることを確認した。また、対偶すきまに起因する加速度変動の現れる条件が、解析結果と実験結果で一致し、対偶すきまに起因する振動的挙動を解析する手法としての提案手法の有効性を確認した。次に、提案する解析手法を利用して対偶すきまの同定を行う手法を提案した。動力学解析と実機実験の結果に対して，対偶すきまと対偶すきまに起因するトルク変動を関連づける数理モデルを構築し、実機測定で用いた球対偶のすきまについて解く手法である。実機実験と動力学解析の実施により、提案手法を検討し、すきまの存在する球対偶が高々２か所の場合は、すきまを有する球対偶で衝突の生じやすい加速度の大きさの軌道を用いて、過大なすきまを個別に検出可能であることを確認した。

在工厂之类的生产地点中，需要一种机器人的健全评估方法来防止线路关闭。因此，在这项研究中，我们使用使用机械模型的详细分析方法，以多个球体对以多个球体对进行了平行的机器人，并开发了一种识别侧重于全球对甚至差距状态的差距的方法。首先，我们提出了一种动态分析技术，可以将其作为成对元素的接触模型应用于Lankanrani的模型。为了允许对各种偶匹配的间隙的各种条件进行机械分析，使用偶数匹配元件作为广义坐标的相对位移得出运动方程，并使用此方法提出了一种分析方法。通过使用所提出的方法将数值分析的结果与实际机器的实验结果进行比较，用于检查该方法的有效性，以便当机器人在机器人运动开始时仅与一对球体的轨迹进行碰撞时，输出节点的加速波形。从分析结果中可以证实，在与差距的对中，对彼此的接触和碰撞的彼此之间的接触和滑动行为出现，并且此时输出节点的加速度大大波动，并且由于每对的分离和碰撞而发生了振动行为。此外，由于间隔间隙而发生加速度波动的条件与分析结果和实验结果相匹配，从而证实了该方法的有效性，作为分析由缝隙间隙引起的振荡行为的方法。接下来，我们提出了一种使用建议的分析方法来识别相交差距的方法。该方法涉及构建一个数学模型，该数学模型将扭矩波动与匹配间隙引起的扭矩波动以及动态分析和实际机器实验结果的匹配间隙，并求解球体之间的间隙，甚至在实际机器测量中使用的球形之间的差距。通过进行实际的机器实验和动态分析，检查了提出的方法，如果最多有两个球对与间隙之间的配对，则可以使用具有加速间隙的轨迹单独检测到过多的间隙，这很容易碰撞。

项目成果

Design of target trajectories for the detection of joint clearances in parallel robot based on the actuation torque measurement

• DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2020.104081
• 发表时间: 2021-01-01
• 期刊: MECHANISM AND MACHINE THEORY
• 影响因子: 5.2
• 作者: Ohno, Masumi;Takeda, Yukio
• 通讯作者: Takeda, Yukio