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Development of an object contact adaptation method for multi-joint robots by reducing control variables

Research Project

Project/Area Number 17K06256
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

SEKIMOTO Masahiro  富山大学, 学術研究部工学系, 講師 (40454516)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsマニピュレーション / 接触作業 / 適応 / 作業座標制御 / 冗長自由度 / ロボティクス / 制御工学 / システム工学 / モデル化
Outline of Final Research Achievements

To resolve the excessive manipulation force caused by the uncertainty of the screw pitch in the valve opening/closing motion of a robot arm, we investigated the utilization of dynamic transitions in null space created by a Jacobian-transpose based task variable feedback control system. By ceasing the control of uncertain variables and allowing the robot state to be guided by geometric constraints, the arm posture dynamically transitions with the force received from the valve during operation and adapts to the screw progression. Experiments with a 7-joint robot arm incorporating this method showed that valve operation involving screw progression continued with two control target values for circular motion without information on the tip force and screw pitch.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

動作の一部が制約される対象物操作は,バルブ開閉のほか,ドアや引き出しの開閉,部品の組立など多岐にわたる.しかし,ロボットによる自動化では一般に高度な状態計測・力制御が求められ,導入は限定されている.本研究は不確かさが想定される部分を制御ではなく力学作用の活用により解決している点が独創的で,実験結果や動力学的観点からの作業の定式化の研究成果は,拘束対象物の操作技術の発展に寄与するものと考える.

Report

(7 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Motion analysis of a multi-joint system with holonomic constraints using Riemannian distance2022

    • Author(s)
      Sekimoto Masahiro、Arimoto Suguru
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 36 Issue: 16 Pages: 794-810

    • DOI

      10.1080/01691864.2022.2099763

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] リーマン幾何学と冗長自由度リーチングの動作解析2022

    • Author(s)
      関本 昌紘
    • Organizer
      第141回ロボット工学セミナー
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 本体部接触を伴うロボットアームの遠隔操作における冗長自由度の受動順応を用いた作業継続2020

    • Author(s)
      長谷純平,関本昌紘,神代充
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 高逆駆動関節ロボットアームのねじクランク回しにおける冗長自由度の接触順応と動作姿勢を調整するダンピング制御法2020

    • Author(s)
      鷲田凌,関本昌紘,神代充
    • Organizer
      第38回日本ロボット学会学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 冗長自由度の受動特性を用いたロボットアームの接触順応法:順応性能の定量化2019

    • Author(s)
      関本昌紘
    • Organizer
      第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 冗長自由度順応法を用いたネジクランク動作におけるロボット姿勢が制御量誤差と手先接触力に与える影響2019

    • Author(s)
      谷本夏樹, 関本昌紘, 木村弘之
    • Organizer
      日本機械学会北陸信越支部第56期総会・講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ネジクランク回し作業における把持力の違いに対する冗長自由度の順応特性の調査2019

    • Author(s)
      更家吉紀, 関本昌紘, 木村弘之
    • Organizer
      日本機械学会北陸信越支部第56期総会・講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 制御目標値削減による冗長自由度順応法を用いたねじクランク動作時の手先接触力の調査2018

    • Author(s)
      谷本夏樹, 更家吉紀, 伊藤良太, 田中琢稔, 関本昌紘, 竹垣盛一, 川村貞夫, Ji-Hun Bae, 木村弘之
    • Organizer
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Realization of turning a screw crank with less control inputs by using redundant degrees of freedom of a manipulator2017

    • Author(s)
      Takatoshi Tanaka, Masahiro Sekimoto, Morikazu Takegaki, Sadao Kawamura, Ji-Hun Bae, and Hiroyuki Kimura
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2024-01-30  

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