産業用ロボットを用いた高速プロトタイプ加工システムの開発

金沢大学工学部CADによる設計形状を立体表現するために、3次元実体モデルを産業用ロボットによる切削加工で試作するための技術を開発する。本年度は『ロボットの剛性が低く、切削力を受けて大きく変形する』という問題を解決するために、ロボットハンド先端の変位量を推定するための剛性モデルの構築と、推定した変位量を補正する手法を確立することを目的とした。(1)ロボット各関節部の剛性測定 ロボットに外力を作用させてロボット各部の変位を測定し、関節を挟む2点の相対変位と力の関係から関節部の剛性を測定した。実験に使用した垂直多関節型ロボットでは、ハンド先端に近い関節ほど剛性が低く、荷重-変位曲線におけるヒステリシスも大きい。また、ロボットのベースに近い関節は、変形がわずかであってもリンク長によって拡大されるために、ハンド先端の変位量に悪影響を及ぼしている。(2)ロボットの静剛性モデルの構築 ロボット各関節部の静剛性を考慮し、ロボットの姿勢ならびにロボットハンド先端に作用する外力とロボットハンド先端の変位との関係を定義したロボットの静剛性モデルを構築した。推定される変位量を8つの姿勢について実測値と比較検証したところ最大で26%の誤差を生じ、荷重-変位曲線におけるヒステリシスや関節部のバックラッシュの影響が無視できないことがわかった。(3)パソコンCADによるオフラインティーチングの実現 2.5次元の形状が定義できる簡単なパソコンCADを開発し、そこで求められる工具経路情報から切削加工のためのロボットの教示プログラムを自動生成することでオフラインティーチングを実現した。加工誤差をフィードバックする事で、加工精度が改善できることはこれまでの研究で明らかにしているが、実用上の観点ではハンド先端の変位量を精度良く推定し、教示プログラムを作成する時点でこれを考慮して加工精度を改善することが今後の課題である。研究課題/領域番号:07750135, 研究期間(年度):1995出典：研究課題「産業用ロボットを用いた高速プロトタイプ加工システムの開発」課題番号07750135（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-07750135/）を加工して作

Poster Session II, July 14th 2010 — Abstracts A study on improving performance in vertical jump motion considering bi-articular muscle function

AbstractThe analysis and clarification of human physical properties in sport and welfare engineering is vital, and the results of these types of studies will contribute to the improvement of physical abilities, the prevention of sports injuries, and the rehabilitation of physical defects.The purpose of this study is to estimate muscle power of lower limbs during vertical jump motion using human musculoskeletal model considering bi-articular muscle function and to evaluate the effect of the muscle power to the jump performance.The musculoskeletal model used in this study includes both antagonistic muscle and bi-articular muscle. Antagonistic muscle is a muscle generates bending and stretching motions with one joint. Bi-articular muscle is a muscle, which attaches at two joints, generates motion with two joints. The property of bi-articular muscle makes a great variety of human motions.In this study, vertical jump motions performed by 5 subjects, who are athletes of our university, are analyzed.Jump performance will be improved to modify output force direction and amplitude generated by muscles of lower limbs. The subjects, whose output force directions were not good for the jump posture, can improve their jump performance by modifying their jump postures. The subjects, whose output force directions were good for the jump posture, can improve their jump performance by training their mono-articular muscles locating on knee joint.Thus, the additional technical advice can be made based on the muscle function beside of the investigation of joint angle, joint force and torque

加工時の誤差生成機構を考慮した新しい切削工具のCAD

金沢大学工学部研究課題/領域番号:01750105, 研究期間(年度):1989出典：研究課題「加工時の誤差生成機構を考慮した新しい切削工具のCAD」課題番号01750105（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-01750105/）を加工して作

Surface Roughness Control Based on Digital Copy Milling Concept to Achieve Autonomous Milling Operation

AbstractIn order to develop an autonomous and intelligent machine tool, a system named Digital Copy Milling (DCM) was developed in our previous studies. The DCM generates tool paths in real time based on the principle of copy milling. In the DCM, the cutting tool is controlled dynamically to follow the surface of CAD model corresponding to the machined shape without any NC program. In this study, surface roughness control of finished surface is performed as an enhanced function of DCM. From rough-cut to semi-finish-cut and finish-cut operations, the DCM selects cutting conditions and generates tool paths dynamically to satisfy instructed surface roughness Ra. The experimental verification was performed successfully

ニューラルネットワークを援用したエンドミル加工中の工具損耗認識

金沢大学助手研究課題/領域番号:03750082, 研究期間(年度):1991出典：研究課題「ニューラルネットワークを援用したエンドミル加工中の工具損耗認識」課題番号03750082（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-03750082/）を加工して作

ESTIMATION OF GROUND REACTION FORCES DURING WALKING

One way to calculate net forces utilizes the Newton-Euler equations where the human body is assumed to consist of solid elements. However, previous research only applied them to open-loop motion in which both legs are off the ground or only one leg is on the ground. It has been problematic to analyse closed-loop motions such as walking in which both feet are on the ground. This study suggested a way to calculate net forces throughout a walking cycle. Furthermore, one walking trial of each subject (3 in total) was conducted to validate with the proposed methods. This study showed that the correlations between force plates and calculated GRF were strong, in particular for the z axis, in the left limb ranged from 0.92 to 0.99, in the right limb from 0.99 to 0.98. Thus, the proposed method was considered to successfully calculate the net forces during walking