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ワイヤ干渉型多関節マニピュレータ CT Arm BACK TO SNAKE ROBOT

CT Arm

（1990年〜1993年）原子炉などのような機器の錯綜した環境内で腕を伸ばして作業するためには、象の鼻のように自由に変形できる腕が必要である。しかしこのような多関節マニピュレータは、根元の関節になればなるほど大きなモーメントを生成するアクチュエータを装備しなければならず軽量化し得難い。

CTアームは、図1のような回転自在なプーリとリンクを連結したソフトグリッパ機構を使用し、軽量化を計っている。CTアームは、この機構を図2のように並行に配置している。ソフトグリッパ機構では、ワイヤを牽引すると、各関節にプーリの半径に比例したトルクを生成する。つまり、 CTアームの先端節を駆動するワイヤの張力は、根元側の各関節にもトルクを生ずる。このトルクが積算されるため、CTアームではアームを水平に伸ばす最も負担の大きい姿勢でも、根元側のアームワイヤの牽引力は先端とほとんど同じでよくなるという著しい特徴を発揮する。

写真のCT Arm-Iは、全長1.2m、アーム部質量21kg、グリッパと7関節はすべて 100WDCモータで牽引されるワイヤで駆動され、滑らかで力強い多自由度運動を実現している。

なお、CTアームのようなワイヤ張力を干渉させる構造は、図3に示す指の腱にも観察出来る。このことから指が大きな握力を生成できるメカニズムは駆動用の腱の干渉の効果であることが明らかになっている。

Fig.1 Soft Gripper mechanism

Fig.2 Basic structure of the CT Arm

Photo.1a Operation of the CT Arm

Photo.1b Operation of the CT Arm

Fig.3 Bone and tendon system of the finger

References:
  1. 広瀬茂男; 生物機械工学, 工業調査会 ,, , pp. (1987)
  2. 広瀬茂男、佐藤幹夫; 多自由度ロボットの干渉駆動, 日本ロボット学会誌 , 7, 2, pp.128-135 (1989)
  3. 広瀬茂男、馬書根; ワイヤ干渉駆動型多関節マニピュレータの開発, 計測自動制御学会論文集 ,26, 11, pp.1291-1298 (1990)
  4. Shigeo Hirose; Biologically Inspired Robots (Snake-like Locomotor and Manipulator), Oxford University Press ,, , pp. (1993)
  5. Shigeo Hirose, Shugen Ma; Redundancy Decomposition Control for Multi- Joint Manipulator, Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Scottsdale, Arizona ,, , pp.119-124 (1989)
  6. Shigeo Hirose, Shugen Ma; Coupled Tendon-Driven Multijoint Manipulator, Proc. IEEE Int. Conf. Robotics & Automation,Sacramento, California ,, , pp.1268-1275 (1991)
  7. Shugen Ma, Shigeo Hirose, Hiroshi Yoshinada, Taku Yamazaki; Development of Coupled Tendon-Driven Multijoint Manipulator, Proc. IEEE/RSJ Int. Workshop on Intelligent Robots and Systems, Osaka ,, , pp.725-730 (1991)
  8. Shugen Ma, Shigeo Hirose, Hiroshi Yoshinada; CT ARM-I: Coupled Tendon-Driven Manipulator Model I -Design and Basic Experiments-, Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation ,, , pp.2094- 2100 (1992)
  9. Shugen Ma, Shigeo Hirose, Hiroshi Yoshinada; Design and Experiments for a Coupled Tendon-Driven Manipulator, IEEE Control Systems ,13, 1, pp.30-36 (1993)
  10. Shugen Ma, Shigeo Hirose; Development of a Super-redundant Multijoint Manipulator for Maintenance of Nuclear Reactors, Proc. of 2nd Specialist Meeting on Application of Artificial Intelligence and Ronotics to Nuclear Plants ,, , pp.1-10 (1994)
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