ロボットや機械のメカニズムを創る │ 機構運動工学研究室 Mechanism and Motion Engineering Laboratory

ロボットや機械のメカニズムを創る

移動したり、作業をするロボットは、工場を効率化したり省力化することに貢献しています。このようなロボットには様々な動作が要求されますが、それを実現するためには、適した構造や関節のメカニズムが必要となります。我々の研究室では、新しいロボットや機械のメカニズムの提案を行い、理論解析や機構創成によりそのメカニズムについて理解を深め、効果を大きくする研究をしています。

VEMOPAM (VErsatile MObile PArallel Manipulator)

モバイルマニピュレータ（作業移動ロボット）は物体を運んだり操作するために使われています。本研究では、パラレルメカニズムと2台の二輪駆動車で構成されるロボットを提案しました。この機構はプラットフォームの位置と姿勢を4つのモータだけで制御できます。また、二輪駆動車の経路計画法を提案しました。これらの提案の有用性を検証するため、実験用プロトタイプを構築し、実験しました。

Qiang YAO, Tatsuro TERAKAWA*, Yuya MORITA, and Masaharu KOMORI, Mobile parallel manipulator consisting of two nonholonomic carts and their path planning, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, No.2 Vol.17, (Released on J-STAGE January 26, 2023), (19 pages).

モバイルパラレルメカニズムとスクリュー理論

モバイルマニピュレータ（作業移動ロボット）には様々な構造が考えられますが、これまでは、どのようにしてそれらの機構を生み出すか（これを「機構の総合」といいます）についてはあまり議論されていませんでした。本研究では、パラレルメカニズムと3台の駆動ユニットから成る6自由度モバイルマニピュレータ機構を見つけるための、スクリュー理論に基づく機構総合法を提案しました。

Siying LONG, Tatsuro TERAKAWA* and Masaharu KOMORI, Type synthesis of 6-DOF mobile parallel link mechanisms based on screw theory, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, No.1 Vol.16, (Released on J-STAGE January 1, 2022), (19 pages).

SWOM (Slidable-Wheeled Omnidirectional Mobile Robot)

全方向移動ロボットは工場や倉庫内での製品の搬送作業を効率化してくれます。しかし、これまでの全方向移動ロボットは車輪機構が複雑であるという課題がありました。本研究では、3つの受動的に動く滑り対偶によってロボット本体に接続される3つの車輪を備えた全方向移動ロボットSWOMを提案しました。これにより、普通の車輪を用いて全方向移動することが可能になりました。

Tatsuro Terakawa, Masaharu Komori*, Kippei Matsuda, and Shinji Mikami, A Novel Omnidirectional Mobile Robot With Wheels Connected by Passive Sliding Joints, IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS, VOL.23, NO.4(2018-08), 1716-1727, 2018-05-31 (Early Access).

SWOMのフィードバック線形化制御

我々が提案した全方向移動ロボットSWOMは、非ホロノミック拘束と特異点を持つ非線形システムとなっており、他の全方向移動ロボットと比べて制御が難しいという問題がありました。本研究では、フィードバック線形化に基づく制御器を開発し、数値シミュレーションと実験により、その有効性を検証しました。

Tatsuro TERAKAWA, Masaharu KOMORI* and Kenji FUJIMOTO, Control of an omnidirectional mobile robot with wheels connected by passive sliding joints, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, No.1 Vol.13, (Released on J-STAGE January 10, 2019), (13 pages).

駆動力抜けのない変速システムと電気自動車EVUT (Electric Vehicle with Uninterrupted Transmission)

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駆動力抜けのない多段変速システム

電気自動車は2段の変速で十分と考えられますが、乗用車・トラック・バスなどのエンジンを搭載した自動車では、通常、多段の変速機が使用されます。本研究では多段変速用の非円形歯車を提案し、それを用いた4段変速システムを構築し、変速中に駆動力抜けがない多段変速を実現しました。

姜晶哲・小森雅晴*・竹岡郁・小野寺祐治，常時動力運動伝達可能な多段変速システム，日本機械学会論文集（Ｃ編），77巻782号，（2011年10月），pp.3871-3880．

小歯数差歯車機構を用いた減速機構内蔵モータ

寺川達郎・小森雅晴*・森田悠也，波動歯車装置の原理を利用した減速機構内蔵モータ，設計工学，Vol.52，No.11，（公開日2017年11月5日，早期公開日2017年7月28日），pp.683-694．