柔軟なマニピュレ-タを持つ宇宙作業ロボットの運動と制御

• Project/Area Number: 01460087
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Aerospace engineering
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 室津 義定 大阪府立大学, 工学部, 教授 (50081386)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 浩 大阪府立大学, 工学部, 教授 (80094506) ; 三ツ矢 明 大阪府立大学, 工学部, 助手 (40081260) ; 泉田 啓 大阪府立大学, 工学部, 助手 (60206662) ; 辻尾 昇三 鹿児島大学, 工学部, 教授 (40081252) ; 大久保 博志 大阪府立大学, 工学部, 講師 (40094502)
• Project Period (FY): 1989 – 1991
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1991)
• Budget Amount: ¥5,900,000 (Direct Cost: ¥5,900,000); Fiscal Year 1991: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1990: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 1989: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000)
• Keywords: 宇宙作業ロボット / 柔軟マニピュレ-タ / 地上模擬実験装置 / パラメ-タ同定 / 同定 / 制御実験 / 疑似分解加速度制御 / 複合制御 / トルク・サ-ボ・アクチュエ-タ / 仮想剛体マニピュレ-タ / 拡張ロ-カルPD制御 / 分解加速度制御 / 状態フィ-ドバック制御 / ロ-カルPD制御 / 姿勢角変更 / ニュ-ラルネット

Research Abstract

1.剛体マニピュレ-タを持つ宇宙ロボット 2リンク剛体マニピュレ-タを持つ宇宙ロボット地上模擬実験装置を用い,まず本体固定の条件でマニピュレ-タのパラメ-タ同定を行った.次に,本体浮遊状態での宇宙ロボット全体のパラメ-タ同定問題を検討し,そのサブクラスである未知把持物体のパラメ-タ同定手法を開発した.同定手法の有効性を数値シミュレ-ションと実験により検証した.本体浮遊状態での制御実験として,分解加速度制御を行った.今後,分解速度制御とロ-カルPD制御の検証実験を行う予定である.
2.柔軟マニピュレ-タを持つ宇宙作業ロボット 昨年度提案した仮想剛体マニピュレ-タを用いて,手先の軌道制御のための柔軟マニピュレ-タの疑似分解加速度制御(PRAC),PRACと低次元LQGを組み合わせた複合制御を提案した.PRACに関しては特異摂動法を用いることにより安定性を保証した.前年度に開発した拡張ロ-カルPD制御と併せて,静止および移動物体捕捉の制御方法を確立した.提案手法の有効性は前年度開発したシミュレ-ション・プログラムを用いて検証した.
柔軟マニピュレ-タに対する制御法の検証実験のために,関節部にトルク・サ-ボ・アクチュエ-タ(TSA)を備えた1リンク柔軟マニピュレ-タを製作した.TSAは関節部のトルクを計測するトルクセンサとトルク計測値をフィ-ドバックするサ-ボ補償器により指令トルクを高精度に実現する.実験装置を用いて,TSAとPRACの検証実験を行った.現在,2リンク柔軟マニピュレ-タを製作中で,完成後に本体固定および浮遊の状態でPD制御,拡張ロ-カルPD,分解速度,疑似分解加速度の各制御実験を行う予定である.
また,マニピュレ-タの柔軟性を積極的に利用する捕捉作業方法については今後検討する予定である.

Research Products

• [Publications] Murotsu,Y.,Tsujio,S.,Senda,K.,Mitsuya,A.,Fujii,K.,and Nunohara,T.: "Experimental Studies for Control of Manipulators Mounted on FreeーFlying Space Robots" Proc. of AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference. (1992)
• [Publications] Murotsu,Y.,Tsujio,S.,Senda,K.,and Ozaki,M.: "Parameter Identification of Unknown Object Handled by FreeーFlying Space Robot" Proc. of AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference. (1992)
• [Publications] Tsujio,S.,Murotsu,Y.,Senda,K.,and Ozaki,M.: "A Novel Approach to Deterministic Identification of FreeーFlying Space Robots" Proc. of JapanーU.S.A. Symposium on Flexible Automation/A Pacific Rim Conference. (1992)
• [Publications] Murotsu,Y.,Tsujio,S.,Senda,K.,and Hayashi,M.: "Some Trajectory Control Schemes for Flexible Manipulators on FreeーFlying Space Robot" Proc. of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. (1992)
• [Publications] Murotsu,Y.,Tsujio,S.,Senda,K.,and Hayashi,M.: "Trajectory Control of Flexible Manipulators on a FreeーFlying Space Robot" IEEE Control Systems Magazine. (1992)
• [Publications] Murotsu,Y.,Tsujio,S.,Senda,K.,and Mitsuya,A.: "System Identification and Resolved Acceleration Control of a Space Robot by Using Experimental System" Proc. of IEEE/RSJ International Workshop on Intelligent Robotics and Systems '91. 3. 1669-1674 (1991)
• [Publications] Murotsu,Y.,Tsujio,S.,Mitsuya,A.,and Senda,K.: "An Experimental System for FreeーFlying Space Robots and Its System Identification" Proc. of AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference. 3. 1899-1909 (1991)
• [Publications] Murotsu,Y.,Tsujio,S.,Senda,K.,and Hayashi,M.: "Trajectory Control of Flexible Manipulators on FreeーFlying Space Robot" Proc. of SICE '91 International Session. 1025-1028 (1991)
• [Publications] 泉田 啓,室津 義定,尾崎 充宏: "宇宙ロボットの姿勢制御の一方法(ニュ-ラルネットによるアプロ-チ)" 日本機械学会論文集(C編). 57. 2356-2362 (1991)
• [Publications] 室津 義定,辻尾 昇三,泉田 啓,林 正人: "柔軟マニピュレ-タを持つ宇宙ロボットのダイナミクスと位置決め制御" 日本機械学会論文集(C編). 57. 2363-2370 (1991)
• [Publications] Murotsu,Y.: "Dynamics and Positioning Control of Space Robot with Flexible Manipulators" Proc.of AIAA Guidance,Navigation,and Control Conference. 735-742 (1990)
• [Publications] Murotsu,Y.: "Positioning Control of Space Robot with Flexible Manipulator" Proc.of iSAIRAS'90. 275-278 (1990)
• [Publications] 室津 義定: "フレキシブルア-ムを持つ宇宙ロボットの軌道制御" 宇宙構造物シンポジウム(第6回). (1991)
• [Publications] 室津 義定: "宇宙ロボットの姿勢制御のためのマニピュレ-タ軌道計画" 宇宙構造物シンポジウム(第6回). (1991)
• [Publications] 室津 義定: "柔軟マニピュレ-タを持つ宇宙ロボットのダイナミクスと位置決め制御" 日本機械学会論文集. (1991)
• [Publications] 泉田 啓: "宇宙ロボットの姿勢制御の一方法ーニュ-ラルネットによるアプロ-チー" 日本機械学会論文集. (1991)
• [Publications] 室津義定: "フレキシブルア-ムを持つ宇宙作業ロボットの動特性" 第5回宇宙構造物シンポジウム. (1990)
• [Publications] 室津義定: "柔軟マニピュレ-タを持つ宇宙ロボットのダイナミックスと位置決め制御" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'90. (1990)
• [Publications] 室津義定: "ニュ-ロコンピュ-テイングによる宇宙ロボットの軌道計画" 第34回システム制御情報学会研究発表講演会. (1990)
• [Publications] MUROTSU,Yoshisada: "Dynamics and Positioning Control of Space Robot with Flexible Manipulator" 1990 AIAA Guidance,Navigation and Control Conference. (1990)