理工学部

精密機械工学科

人間は2本の腕を利用して様々な作業を簡単にこなすことができる。これに対して通常の産業用ロボットは片腕で利用されているため，少しでも高度な作業をさせようとすると，周辺機器や専用ハンドの開発が必要となる。もし，産業用ロボットも人間の腕のように複数台利用できれば，コストをかけずに用途を大幅に拡大できる可能性がある。しかし，位置制御型コントローラを持つ通常の市販のロボットが複数台で同一の剛体を把持すると，ロボット間に不可避的に発生する相対的な位置誤差により，対象物体・ロボット間に過大な内力が発生し，うまく作業が達成できない。そこでこの位置誤差を吸収するため，ロボットの手先に受動関節機構を導入する方法を確立した。この機構をうまく設計すると，市販のロボットコントローラを改造することなく，物体をしっかりと保持したまま，しかもロボットが誤差を発生しても内力を発生することのないシステムが実現できる。

ワイヤにより懸垂されたベース上に搭載されたマニピュレータの開発を行っている。ベースをワイヤで懸垂することにより，マニピュレータの可動範囲を3次元空間に拡大することができる反面，ベースが地上に固定されないため，マニピュレータの動作時にベースが揺動する。この揺動は懸垂に利用するワイヤを6本にすれば回避することができるが，マニピュレータの動作に伴うベース反力が一定値を超えるとワイヤがたるんだり，ベースが転覆する可能性がある。これに対する対策として，ベースにカウンタウェイトを搭載し，張力を計測しながらワイヤのたるみを抑制する方法，7自由度のマニピュレータを用い，その冗長自由度を利用して反力を小さくする制御方法を開発している。

人間は大きな力を出しながら，しかも微妙な力加減のコントロールができ，これが職人の技能と大きくかかわっている。一方機械の場合，大きな力を出すための装置は分解能が粗く，微小力を制御できる装置は大きな力が出せない，といった問題があり，大きな力を出しながら微小な力の調整を行うためには，これら2つの装置を並列に結合して利用することが必要となる。ところが微小力を発生できる装置の可動範囲は一般に狭く，広い範囲での利用ができない。この問題に対して，並列の方法を工夫し，更に装置内に存在する摩擦力を利用することで，出力が大きく可動範囲も広い装置を用いて，しかもエンドイフェクタ部では微小力の調整が可能なシステムを構築することができることを示した。この原理を利用することで，人間のように技能の要求される作業へのロボットの利用を目指している。

クレーンを初めとしたワイヤ懸垂機構のフィードバック制御には，ワイヤの振れ角センサが必須である。しかし，ワイヤの振れ角を簡単に精度良く計測できる手頃なセンサは開発されていない。そこで，2台のCCDカメラを利用してワイヤ画像を取得し，振れ角をリアルタイムに計測することのできるセンサシステムを開発した。本センサは既存の機構にも容易に取り付けることが可能と考えられ，その用途は広い。