2自由度モータ-ばね直列連成系の解析と瞬発力利用動作の実現

摘要

モータとばねが直列結合された直列弾性要素を含む機械システムでは，高エネルギー効率での運動が期待できる．著者らは直列弾性要素を含む機械システムのうち最も単純なものとして1自由度モータ-ばね直列連成系(Spring-Motor Coupling System: SMCS)を提案してきた．本研究では多自由度SMCSにおいて効果的な弾性要素活用法を示すことを目的とする．直列弾性要素を用いた研究としては，要素の研究としてや，ロボットへの応用としてや等があるが，直列弾性要素を含むシステムにおいてどのような条件で高い効果が得られるかについて議論が十分なされているとは言えない．特に投球動作等の過渡的に瞬発力を要する動作では，詳細な動特性の検証が必要である．本稿では多自由度SMCSにおける最適化への足がかりとして多リンク系Lagrange方程式をSMCSへ拡張し，平面2自由度系について具体的に運動方程式を導出した．更に，基本的な電圧入力シークエンスに対して数値計算及び実験による動特性の検証を行い，ばねの効果を活かした瞬発力利用動作を行った．