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1 機構学 Part6: ロボットの運動学 金子真

2 きんにく筋肉 筋紡錘 : 筋肉の長さを測るセンサ

3 モータ センサ ロボットの運動学

4 関節にモータがついている場合の角度の取り方

5 関節にモータがついている場合の角度の取り方

6 関節にモータがついている場合の角度の取り方

7 関節にモータがついている場合の角度の取り方

8 関節にモータがついている場合の角度の取り方

9 ワイヤ駆動式ロボット

10 ワイヤ駆動式ロボット

11 ワイヤプーリ機構の場合

12 ワイヤプーリ機構の場合

13 絶対系にモータがついている場合の角度の取り方

14 絶対系にモータがついている場合の角度の取り方

15 絶対系にモータがついている場合の角度の取り方

16 絶対系にモータがついている場合の角度の取り方

17 順問題 関節角度を与えて手先位置を求める. (x, y) y x

18 順問題 ( 簡単 ) y (x, y) (, ) x y を与えて (x, y) を求める ( ) cos cos ( ) sin sin x

19 逆問題の必要性 Mov e A to B モータが関節に埋め込まれている場合 y B A? x

20 逆問題 手先位置を与えて関節角度を求める. y (x, y) x y ( ) cos cos ( ) sin sin x (?, )

21 非線形関数の線形化

22 y (x, y) x y ( ) cos cos ( ) sin sin x dx sin d sin( )( d d ) dy cos d ( )( d d ) dx sin sin( ) sin( ) d dy cos cos( ) cos( ) d dx Jd J ( ヤコビ行列 )

23 y x (x, y) d c c dx dy - J dx ( if J 0) s s c c cos, s sin s c d d ( ), ( ) cos s sin dx Jd J J - J c c c s s s { s c s c s c s c } sin

24 ) ( ) ( C C C S S S d d C C d dy d d S d S dx J ) cos(, cos ) sin(, sin C C S S J x d d 0 sin π n 0 J 特異姿勢 : リンクロボットの場合

25 課題 :3 リンクロボットについて以下の問いに答えよ 手先位置 姿勢 (x, y, φ) に対して特異姿勢を求め図示せよ.

26 0 J 0 sin π n 課題 : 解答 ) ( ) ( ) ( ) ( C C C C C C S S S S S S d d d d d d d C d d C C d dy d d d S d d S d S dx J φ ) cos( ), cos(, cos ) sin( ), sin(, sin C C C S S S J x d d

27 特異姿勢が存在しない 次元 3 自由度ロボットは存在するか?

28 3 リンクロボットの リンクロボットに対する運動学的優位性は?

29 3 リンクロボットの リンクロボットに対する運動学的優位性は?

30 3 リンクロボットの リンクロボットに対する運動学的優位性は?

31 γ 6 自由度ロボットの場合 α β 4 x f (,,, ) α f (,,, ) β f (,,, ) γ f 6 y f (,,, ) 6 z f (,,, ) x J J (,,, 6) 6 f f 6 f6 f6 6

32 d x dx Jd x y z x y z 6 自由度ロボットの特異姿勢 6 6 J R d d J dx S S E E W W S S E E 3 W W 4 det J 0-3Sin[ E] Sin[ W]( Sin[ S] 3Sin[ E S]) 0

33 6 自由度ロボットの特異姿勢 - Sin[ E] Sin[ W]( Sin[ S] 3Sin[ E S]) 肘特異姿勢 Sin[ E] 0 E E nπ (n : 整数 )

34 6 自由度ロボットの特異姿勢 - Sin[ E] Sin[ W]( Sin[ S] 3Sin[ E S]) 手首特異姿勢 Sin[ W] 0 W W nπ (n : 整数 )

35 6 自由度ロボットの特異姿勢 - Sin[ E] Sin[ W]( Sin[ S] 3Sin[ E S]) 肩特異姿勢 Sin[ S] 3Sin[ E S] 0 E 3 S

36 ロボットで力を環境に加えるには? f

37 力のつりあいから y f x f y f f f x y x τ τ f y{ cos cos( )} f x{ sin sin( )} τ f y cos( ) f x sin( ) 0 τ s s τ s c c c s sin s sin( ) c cos f f x y c 0 cos( )

38 J を使って表すと y τ x f x dx dy f y τ s s τ s τ J t f f s s c c d x Jd c f f x y s c c c d d f f x y s sin s sin( ) c cos c cos( )

39 仮想仕事の原理 x f f x τ τ f τ / ( x )

40 仮想仕事の原理による τ f t J の誘導 () 関節アクチュエータがする仕事 () 手先力がする仕事 W j τ d τ d τ ( ) d d τ dτ t We f xdx f y dy ( ) x dx dy f y dx t f f W j W e だから t t d τ dx f (Jd ) d t J t t τ J f t f f

41 課題 : リンクロボットに対して次の問いに答えよ ロボット先端に (fx, fy)(.0,.0)[n] 発生させるためには関節トルク ( τ, τ ) を何 [Nm] 加えたらよいか. y (x, y) [ m] π / 6 x

42 問題. () ヤコビ行列 Jを求めよ. () 特異姿勢を与える (, ) を求めよ. リンク長 : * リンクの幅は無視してよい. 問題 ロボット先端を (Δx, Δy)(0., 0.)[m] 移動させるのに必要な各関節の角度変化, を求めよ. y (x, y) ( ) [ m] π / 6

43 リンク長 :. ヤコビ行列 Jを求めよ.. 特異姿勢を与える (, ) を求めよ. * リンクの幅は無視してよい. ロボット先端を (Δx, Δy)(0., 0.)[m] 移動させるのに必要な各関節の角度変化 (, ) を求めよ. y (x, y) [ m] π / 6

44 . ヤコビ行列 J を求めよ.. 特異姿勢を与える (, ) を求めよ. リンク長 : * リンクの幅は無視してよい. 特異姿勢を与える関係式 J 0 より sin( ) 0 nπ ( n 0,,...)

45 ロボット先端を (Δx, Δy)(0., 0.)[m] 移動させるのに必要な各関節の角度変化 (, ) を求めよ. - d J dx ( if J 0) y (x, y) dx dy s s c c s c d d c c cos, s sin ( ), ( ) cos s sin π [ m] / 6 x J J - J c c c s s s { s c s c s c s c } sin

46 課題 : リンクロボットに対して次の問いに答えよ ロボット先端を (Δx, Δy)(0., 0.)[m] 移動させるのに必要な各関節の角度変化を求めよ. (, ) y (x, y) [ m] π / 6 x

47 課題 解答 y dx Jd (x, y) x c c d dx dy - J dx ( if J 0) s s c c cos, s sin s c d d ( ), ( ) cos s sin J J - J c c c s s s { s c s c s c s c } sin

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III ϵ-n ϵ-n lim n a n = α n a n α 1 lim a n = 0 1 n a k n n k= ϵ-n 1.1 III http://www2.mth.kyushu-u.c.jp/~hr/lectures/lectures-j.html 1 1 1.1 ϵ-n ϵ-n lim n = α n n α 1 lim n = 0 1 n k n k=1 0 1.1.7 ϵ-n 1.1.1 n α n n α lim n = α ϵ Nϵ n > Nϵ n α < ϵ 1.1.1 ϵ n > Nϵ n α < ϵ 1.1.2

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nsg04-28/ky208684356100043077 δ!!! μ μ μ γ UBE3A Ube3a Ube3a δ !!!! α α α α α α α α α α μ μ α β α β β !!!!!!!! μ! Suncus murinus μ Ω! π μ Ω in vivo! μ μ μ!!! ! in situ! in vivo δ δ !!!!!!!!!! ! in vivo Orexin-Arch Orexin-Arch !!

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