Abstract
昨今まで，ロボットが使用される場面としては工場などが多く，人々の生活環境で直接触れ合う機会はほとんどなかった．しかし，今後介護ロボットや生活支援ロボットなど，ロボットが我々の生活の一部になることがますます増えてくるであろう．人間の生活環境へロボットを導入する際，安全性が第一である．アシモフは著書の中で「ロボット3 原則」を提案している．その第3 条に，第1 条：人間に危害を及ぼさないこと，第2 条：人間の命令に従うこと，に反さない限り自己を守らなければならないとある．第1条および第2 条に対応した研究例は数多くあるが，第3 条に関する研究はあまり見受けられない．そこで，軽量化設計された低強度なロボットの強度上の問題を解決するために，ロボット機構を構造工学的に捉え，その強度的な危険性を評価し，機構の破損を回避させるような動作計画法を提案した．本手法は，有限要素法を用いた構造解析を行い，断面力レベルでの部材の降伏関数値と機構に蓄積される全ひずみエネルギという2 つのパラメータに基づいて姿勢を変更し，機構の強度的な危険性を回避するというものである．先行研究では，上記2 つのパラメータを用いた動作計画法について，ロボットアーム動作時の強度的問題を解決する手段として有効であることが確認されている．しかし，ステップごとに静的に降伏関数値および全ひずみエネルギを計算するため，慣性力の考慮がされておらず，運動量が大きく，本来は危険な状態に達しているような場合でも解析上では危険判定がなされなかった．そこで本研究では，慣性項を導入したロボットアームの動作計画を行った．
In this paper, a motion-planning scheme that enables robot arms to avoid structural damage is described. By using this scheme, the robot arms 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, i.e., yield function value and total strain energy in the architecture. Furthermore, more strict risk judge is enabled by considering inertia in target motion calculation algorithm.