デルタロボット

デルタロボットは、ベースでユニバーサルジョイントに接続された3本のアームで構成されるパラレルロボットの一種です^[2] 。主な設計上の特徴は、アームに平行四辺形を使用し、エンドエフェクタの向きを維持することです。^[3]対照的に、スチュワートプラットフォームは、エンドエフェクタの向きを変更できます。^[3]

デルタロボットは非常に高速で、1分間に最大300回のピッキングを実行できるため、工場でのピッキングや梱包によく使用されています。^[4]

デルタロボット（平行アームロボット）は、1980年代初頭にスイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL）のレイモンド・クラベル教授率いる研究チームによって発明されました。[ 5 ]チョコレートメーカー^を訪問した後、チームメンバーはプラリネをパッケージに入れるロボットを開発したいと考えました。 ^[6]この新しいタイプのロボットの目的は、当時の産業ニーズであった軽量で小さな物体を非常に高速で操作することでした。

1987年、スイスのDemaurex社がデルタロボットのライセンスを購入し、包装業界向けのデルタロボットの生産を開始しました。1991年、レイモンド・クラベルは博士論文「自由の4段階における高速並列ロボットの構想」^[7]を発表し、1999年にはデルタロボットの研究と開発によりゴールデンロボット賞を受賞しました。また、1999年には、ABBフレキシブルオートメーションがデルタロボットFlexPickerの販売を開始しました。1999年末までに、デルタロボットはSigpack Systemsからも販売されました。

2017年、ハーバード大学マイクロロボティクス研究所の研究者らは、圧電アクチュエーターを使用してこれを15mm x 15mm x 20mmで0.43グラムまで小型化し、1.3gのペイロードを7立方ミリメートルの作業スペース内で5マイクロメートルの精度で移動させ、215m/s²の加速度で0.45m/sの速度に達し、75Hzでパターンを繰り返した。^[8]

デルタロボットは並列ロボットであり、ベースとエンドエフェクタを接続する複数の運動連鎖で構成されています。このロボットは、 4リンク機構の空間的一般化とも見ることができます。^[9]

デルタ ロボットの重要な概念は、平行四辺形を使用することです。これにより、エンド プラットフォームの動きが純粋な移動、つまり回転なしで X、Y、または Z 方向のみの動きに制限されます。

ロボットのベースは作業スペースの上に設置され、すべてのアクチュエーターはベース上に配置されています。ベースからは、3 つの中間ジョイント アームが伸びています。これらのアームの端は、小さな三角形のプラットフォームに接続されています。入力リンクを作動させると、三角形のプラットフォームが X、Y、または Z 方向に沿って移動します。作動は、リニアアクチュエーターまたは回転アクチュエーターを使用して、減速の有無にかかわらず実行できます (ダイレクト ドライブ)。

アクチュエータはすべてベース内に配置されているため、アームは軽量の複合材料で作ることができます。その結果、デルタロボットの可動部分の慣性は小さくなります。これにより、非常に高速で高加速が可能になります。すべてのアームをエンドエフェクタに接続すると、ロボットの剛性は高まりますが、作業容積は減少します。

レイモンド・クラベルが開発したバージョンは4つの自由度を持っています: ^[7] 3つの並進と1つの回転。この場合、4番目の脚がベースから三角形のプラットフォームの中央まで伸びており、エンドエフェクタに垂直軸の周りの4番目の回転自由度を与えます。

現在、デルタロボットの他のバージョンも開発されています。

• 6自由度のデルタ：ファナック社が開発したこのロボットでは、エンドエフェクタに3回転自由度のシリアルキネマティクスが配置されています。
• 4自由度のデルタ：アデプト社が開発したこのロボットは、エンドエフェクタの中央に4本目の脚があるのではなく、エンドプラットフォームに直接接続された4つの平行四辺形を持っています。
• Pocket Delta : スイスの Asyril SA 社が開発した、柔軟な部品供給システムやその他の高速、高精度のアプリケーション向けに適応されたデルタ ロボットの 3 軸バージョンです。
• デルタダイレクトドライブ：モーターがアームに直接接続された3自由度のデルタロボット。加速度は30 ^{[10]から最大100} gまでと非常に高くなります。
• デルタ キューブ: EPFL大学研究所 LSRO によって開発された、モノリシック設計で構築され、フレキシブル ヒンジ ジョイントを備えたデルタ ロボットです。このロボットは、超高精度のアプリケーションに適しています。
• モーターがアームを回転させるのではなく、リニアアクチュエータを駆動する「リニアデルタ」配置がいくつか開発されている。このようなリニアデルタ配置は、回転デルタ配置よりもはるかに大きな作業容積を持つことができる。^{[11] [12]}

デルタロボットの大部分は回転アクチュエータを使用しています。最近では、垂直リニアアクチュエータ（リニアデルタ設計を使用）を使用して、新しい設計の3Dプリンターが製造されています。^{[13] [14]}これにより、従来のリードスクリューベースの3Dプリンターと比較して、同等のハードウェア投資でより大きなビルドボリュームにすばやくアクセスできるという利点があります。

デルタロボットの高速性を活用している業界としては、食品、製薬、電子産業などがある。^{[16] [17]}また、その剛性から手術にも利用されており、特に、サージスコープは顕微鏡ホルダーシステムとして使用されるデルタロボットである。^[18]

デルタロボットの構造は触覚コントローラの作成にも使用できます。^{[19]最近では、この技術が}3Dプリンターに採用されています。^[20]

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