閉4·閉5リンク系を上体とするパラレルメカニズム移動ロボット

摘要

筆者らは，結合·切り離しにより平面閉4リンク系，および平面閉5リンク系へ形態変化する可変形態パラレルロボットを提案している[1].本論文では，このロボットに移動機構を付加したパラレルメカニズム移動ロボットを提案し，上体部をパラレルメカニズムとすることで多くの新たな機能が得られることを示す．具体的には，複数のロボットによる立体構造の生成，およびそれを利用した高い段差の乗り越え動作，閉4リンク系構造や閉5リンク系構造を利用した物体搬送や上げ下ろし機能などである．一般的に，これまでの移動マニピュレータはシリアルマニゼェレータを搭載している．これによりマニビュレータ先端を用いて作業や物体の搬送が可能になる［2］［3］.本論文で提案するロボットの特徴は，上体部をパラレルメカニズムとすることであり，物体の安定な搬送や上げ下ろしには，大きな力を必要とするが作業領域は必要としないため，上体部をパラレルメカニズムとすることが適している．上体部のパラレルメカニズムには多自由度のものも考えられるが，本論文で論じる2自由度閉5 リンク系はその簡単な例である．上体部にさらに腕を装着することも考えられる．本論文で論じる1自由度の閉4リンク系に開1リンク系を装着した構成はその最も簡単な例である．シリアルマニピュレータの場合，その作用点は一般に先端に限られるが，この閉4リンク系を上体とするロボットはリンク全体を活用することが特徴である．この特徴を活かして，他のロボットと立体構造を生成することができる．またこれら2台のロボットは，構造が簡単で多数台を製作するのも容易であり，多数台による更なる高機能化も期待できる．関連する研究として次がある．パラレルマニピュレータのワークスペースを拡大することを目的として，移動可能なパラレルマニゼユレータがTsai，Shohamにより提案されている［4］～［6］.各脚に平面モータあるいは車輪を取り付けて，各脚独立に移動可能としている．また，物体搬送のための安定化機構を搭載した移動ロボット"HELIOS－II"［7］や，複数台による段差乗り越え動作をフォークリフト機構によって実現した移動ロボット［8］が提案されている．製作したロボットは，電源，計算機等すべて搭載した自立ロボットである．このロボットについて解析と実験を行い，その多機能性を検証した．第2章では前述の機能について説明する．第3章では先端持ち上げ動作の動力学解析を行い，加速度を利用した低段差乗り越え動作を提案し，その有効性を実験的に確認する．第4章では，静力学解析により閉4リンク形態が他のロボットを載せることが可儲であることを示し，2台による段差乗り越え動作を実験的に検証する．