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，有一种评估机器人以防止线路停止的方法。因此，在这项研究中，我们开发了一个平行的机器人，该机器人以多个球体为例，并开发了一种侧重的方法，该方法侧重于所有球的状态，利用详细的机械模型的分析方法。首先，我们提出了一种动态分析方法，该方法可以作为事故模型应用于Lankanrani模型。为了对各种间隙进行机械分析，我们使用偶数元件作为广义坐标的相对位移得出了一个运动方程，并提出了一种分析方法。通过通过提出的方法比较数值分析的结果，当机器人通过轨迹操作时，输出子句加速波形通过比较机器人开始时只能由单个球体发生碰撞发生，可以通过比较结果来比较结果。在提出的方法和实际机器的数值分析中，我们检查了该方法的有效性。基于分析结果，对于差距集，彼此接触的偶数元素的行为以及碰撞和碰撞的行为，以及输出条款的加速度在此时大大波动。确认由于碰撞而发生振动行为。此外，在分析和实验结果中匹配了由加速度差距引起的加速度波动的影响，并且证实了建议方法作为绿色引起的振动分析的有效性。接下来，我们提出了一种使用建议的分析方法来识别差距的方法。为了响应机械分析和实际机器实验的结果，它是一种构建数学模型的方法测量。通过实施实际的机器实验和功率的实施，可以检查提案方法，如果在大多数情况下，就可以加速加速的情况下，并且在差距存在差距的情况下，并且存在差距存在的孩子。由于球的差距而发生，因此可以单独检测到过多的间隙。

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