柔軟リンク系の弾性変形を補償する動作計画手法の開発
Abstract
近年のロボット工学の発展に伴い，例えば人と接するロボットには人との接触を踏まえ安全性を考慮した軽量化や柔軟化の観点から，また宇宙用マニピュレータには，打ち上げ時のコスト削減や作業効率を向上させるための高速化の観点から機構の軽量化が図られている．しかし，機構の軽量化に伴い，高速動作や高負荷な作業を行う際に慣性力による弾性たわみが発生するため，部材剛性を正確に考慮し，弾性たわみを抑制または補償する必要性が増すものと考えられる．具体的には，リンク部材が大きくたわむ場合，目標位置と実際のリンク先端位置との間に差が生じるため，タスク達成が困難となる．また，リンクの動作軌道近辺に障害物が存在した場合，弾性たわみの影響で障害物と接触してしまう恐れがある．例えば，宇宙空間でロボットアームにより目的の場所へ物体を搬送し結合する作業を行う際，弾性たわみによる位置ずれが発生するため，アームの位置・姿勢を目標位置に対し補正する操作が求められる．本研究では，リンクを動作させる際に生じる弾性たわみをフィードフォワード的に予測し，軌道上でそのたわみ量を補償する動作計画手法を開発した．弾性たわみの算出には有限要素法を用いた．本報告では，簡単な柔軟リンク系に対して実施した数値例を紹介する．
In recent years, robot mechanisms are made lighter than before to improve the safety of robots in human society and to decrease the running cost. Elastic deformation in the structural members normally occurs when high-speed operations or heavy-load operations are performed. The deformation may interfere with the operation. In this study, we developed a motion planning scheme to predict and compensate the elastic deformation of flexible link systems and the effect is estimated.