Abstract
ロボット機構の軽量化は，動作の高速化や消費エネルギの
軽減，安全性等の点から重要視されている．しかしその反面，
軽量化によって機構の強度が低下し，破損の危険性が高まる
という問題も生じる．特に，現在研究が盛んな福祉関連ロボ
ットや生活支援ロボットなどのような人間と共存を目指す
ロボット機構においては，人間に危害を加えないように軽く，
しかも様々なタスクが実施可能であることが望まれる．この
ような汎用的なロボットにおいては，適切な強度設計と共に，
その動作段階で外力に対して安全な姿勢をとらせることが
機構の破損を回避する有効な手段の1 つであると考えられる．
しかし，これまでのロボットの姿勢決定・動作計画に関する
研究では，タスク遂行を目的としたものが多く，ロボ
ット自身の安全性に関するものは少ない．
そこで，ロボットを構造工学的に捉え，機構の強度を考慮
した動作計画法が提案された．これは，有限要素法を用い
て機構の強度的危険性を評価し，場合によっては，タスクの
遂行よりも機構の破損回避を優先させるという手法である．
この手法では，部材に発生する断面力を用いて算出される降
伏関数と，機構内に蓄積される全ひずみエネルギという2 つ
の構造力学的パラメータを利用して姿勢変更を行い，機構に
とって強度的に危険な姿勢を回避する．
本稿では，提案された動作計画法を実機に適用し，その実
用性を確認するために行った検証実験結果について報告す
る．
In this paper, a motion-planning scheme that enables manipulators to avoid structural damage is described. By using this scheme, manipulators are encouraged to protect themselves from structural damage by searching for a safer attitude when their structural risk becomes high during their given tasks. The structural risk is determined by using two parameters, the resultant forces and total strain energy stored in the architecture, which are calculated by the finite element method. Some numerical tests are carried out and the proposed strategy is implemented into the interface of a robotic arm to verify its validity. The experimental results revealed the practicability of the scheme in avoiding structural damage during the given tasks.