パラレルメカニズムを用いた高性能組立ロボットの機構開発

采用并联机构的高性能装配机器人机构开发

基本信息

批准号：
06750139
负责人：
武田行生
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

まず,組立ロボットの水平面内の運動を創成する機構の形式として,回転対偶のみからなり,アクチュエータおよび減速機をすべて静止系上に配置することが可能な3自由度平面パラレルメカニズムをとりあげ,機構寸法を種々に変え,特異点の位置,運動伝達性に優れ実用となる作業領域の大きさ・形状,出力節が任意の姿勢をとることができる領域の大きさ・形状を解析して比較・検討を加え,最適な機構寸法の決定を行った.ついで,標準的な組立作業に見合った位置決め動作に要する時間を評価量として,出力節負荷および機構内の各節に働く慣性力ならびにアクチュエータの特性を考慮して機構寸法の最適化を図るとともに最適容量のアクチュエータおよび最適減速比を有する減速機の選定を行った.さらに,機構内の節,対偶などの具体的構造・形状ならびに駆動源の配置を,これらの干渉を考慮しても現在実用されている組立ロボットと同程度の作業領域が得られるように決定した.以上の結果に基づき,1/30の減速比を有する減速機付で定格出力が60WのDCモータにより駆動される3自由度平面パラレルマニピュレータを試作し,出力節の運動を測定したところ,試作マニピュレータは理論上求められる作業領域を実現するとともに,高速位置決めを実現した.すなわち,試作マニピュレータは無負荷時において300mmの移動・位置決めを0.3sで,150mmの移動・位置決めを0.2sで,さらに負荷質量2kgにおいて150mmの移動・位置決めを0.3sで実現した.したがって,本研究により作業領域と高速性を両立し得る,パラレルメカニズムを用いた組立ロボットの機構開発が可能となった.

First, we have taken up a three-degree-of-freedom parallel mechanism consisting only of rotating pairs and one-way mechanism that allows all actuators and reducers to be placed on a stationary system, and the mechanism dimensions are changed in various ways, and the size and shape of the work area that is excellent in positioning, which is practical, and the size and shape of the area in which the output node can take any position, was analyzed, and the size and shape of the比较和检查输出节点可以采用任何位置的区域。然后，作为与标准组装工作相匹配的定位操作所需的时间的评估量，考虑到了机理尺寸，考虑到作用在机制内的每个节点上的输出节点负载和惯性力，以及执行器的特征以及执行器的特征，以及具有最佳容量的减少齿轮。此外，我们已经选择了机制内的节点和计数器的最佳结构和形状的还原齿轮，以及机制内的节点和计数器的混凝土结构和形状，以及机制中节点和计数器的特性。确定了驱动器源的布置，以便甚至可以考虑这些干扰物，甚至可以获得与当前使用的装配机器人相同的工作区域。基于上述结果，使用DC电动机制造了三度自由平面并行操纵器，其额定输出为60W，降低比为1/30，并测量了输出节点的运动。原型操纵器实现了理论上所需的工作区域，并实现了高速定位。换句话说，原型操纵器在0.3s时实现了300mm的运动和定位，在0.3s时达到了0.3s，而在0.2s的运动和定位为150mm，在2kg负载质量下的运动和定位为0.2s，位置为0.3s。因此，这项研究使使用可以使用工作区域和高速操作的平行机制开发用于装配机器人的机制。