Development of a nonlinear spring mechanism robot and realization of motion control system that adapts to actual environment

• Project/Area Number: 18560430
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Control engineering
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: KOMADA Satoshi Mie University, 大学院・工学研究科, 准教授 (10215387)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): YUBAI Kazuhiro 三重大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10324542) ; SHIRAI Tatsuya 鈴鹿工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (20342503)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,090,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2008: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2007: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2006: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 非線形バネ機構 / ロボット / 関節剛性 / 環境適応 / モーションコントロール / 腱駆動 / ヒステリシス特性 / 外乱オブザーバ / 位置決め / 非干渉化 / ゲインスケジューリング制御 / モデルベース強化学習

Research Abstract

人間環境内でも"使える・役立つ"モーションコントロールを実現するために、(1) 柔軟で安全なマニピュレータの開発、(2) 環境の不確定性や変動に強い制御法の開発、(3) 環境に適応した動きの獲得、の各テーマの研究を行った。(1)ではキャッチング動作を目指した、非線形バネSATを用いたマニピュレータの開発と実験を行い、(2)に関してはゲインスケジューリング制御や外乱オブザーバなどを用いた手法を開発し、(3)に関してはニューラルネットワークや強化学習を用いた手法を開発した。

Research Products

• [Journal Article] 三リンク柔軟関節ロボットの開発と重量物キャッチング動作への適用 (2009)
  • Author(s): 白井達也, 別府勇太, 冨岡巧
  • Journal Title: 鈴鹿工業高等専門学校紀要 41 Pages: 25-31
  • NAID: 40016666152
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 重み最適化とH∞ループ整形法による回転型倒立振子のゲインスケジューリング制御 (2006)
  • Author(s): 弓場井一裕, 奥原一紀, 平井淳之
  • Journal Title: 電気学会論文誌電子・情報・システム部門誌 Vol.126-C,No.12 Pages: 1504-1513
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 重み最適化とH∞ループ整形法による回転型倒立振子のゲインスケジューリング制御 (2006)
  • Author(s): 弓場井一裕, 奥原一紀, 平井淳之
  • Journal Title: 電気学会論文誌電子・情報・システム部門誌 Vol. 126-C, No. 12 Pages: 1504-1513
• [Journal Article] Iterative Design of the Reduced-order Weight and Controller for the H ∞ Loop-shaping Method under Open-loop Magnitude Constraints for SISO Systems
  • Author(s): Shu Katayama, Kazuhiro Yubai, Junji Hirai
  • Journal Title: Transactions on Industrial Electronics (掲載決定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Iterative Design of the Reduced-order Weight and Controller for the H∞ Loop-shaping Method under Open-loop Magnitude Constraints for SISO Systems
  • Author(s): Shu Katayama, Kazuhiro Yubai, Junji Hirai
  • Journal Title: Transactions on Industrial Electronics (掲載決定)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒステリシス特性を持つ非線形バネ要素SATを用いた腱駆動機構の位置・剛性同時制御 (2009)
  • Author(s): 灰屋和勇, 駒田諭, 平井淳之
  • Organizer: 電気学会産業計測制御研究会
  • Place of Presentation: 成蹊大学(東京都)
  • Year and Date: 2009-03-10
• [Presentation] ヒステリシス特性を持つ非線形バネ要素SATを用いた腱駆動機構の位置・剛性同時制御 (2009)
  • Author(s): 灰屋和勇
  • Organizer: 電気学会 産業計測制御研究会
  • Place of Presentation: 成蹊大学(東京都)
  • Year and Date: 2009-03-10
• [Presentation] Control of Tendon-driven Robotic Mechanisms by Non-Linear Springs with Hysteresis Characteristics (2009)
  • Author(s): Kazuo Haiya, Satoshi Komada, Junji Hirai
  • Organizer: IEEE International Conference on Mechatronics
  • Place of Presentation: Silken Hotel Puerta Malaga (Malaga, Spain)
• [Presentation] ヒステリシス特性を持つ非線形バネを用いた腱駆動機構の制御 (2008)
  • Author(s): 灰屋和勇, 駒田諭, 平井淳之
  • Organizer: (社)計測自動制御学会中部支部平成20年三重地区計測制御研究講演会
  • Place of Presentation: 三重大学(三重県)
  • Year and Date: 2008-12-17
• [Presentation] ヒステリシス特性を持つ非線形バネを用いた腱駆動機構の制御 (2008)
  • Author(s): 灰屋和勇
  • Organizer: (社)計測自動制御学会中部支部 平成20年三重地区計測制御研究講演会
  • Place of Presentation: 三重大学(三重県)
  • Year and Date: 2008-12-17
• [Presentation] NN制御器設計を利用した非線形バネSATを用いた腱駆動機構の制御 (2008)
  • Author(s): 灰屋和勇, 駒田諭, 平井淳之
  • Organizer: 平成20年電気学会産業応用部門大会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザ「かるぽーと」(高知県)
  • Year and Date: 2008-08-27
• [Presentation] NN制御器設計を利用した非線形バネSATを用いた腱駆動機構の制御 (2008)
  • Author(s): 灰屋和勇
  • Organizer: 平成20年電気学会産業応用部門大会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザ「かるぽ-と」(高知県)
  • Year and Date: 2008-08-27
• [Presentation] 柔軟関節ロボットによる自由落下する重量物のキャッチング (2008)
  • Author(s): 別府勇太, 白井達也, 冨岡巧
  • Organizer: 日本機械学会,ロボティクス・メカトロニクス学術講演会
  • Place of Presentation: ビッグハット(長野県)
  • Year and Date: 2008-06-07
• [Presentation] 柔軟関節ロボットによる自由落下する重量物のキャッチング (2008)
  • Author(s): 別府勇太
  • Organizer: 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス学術講演会
  • Place of Presentation: ビッグハット(長野県)
  • Year and Date: 2008-06-07
• [Presentation] 可変弾性アームにおける位置と剛性の独立制御 (2008)
  • Author(s): 前川悠生, 弓場井一裕, 平井淳之
  • Organizer: 電気学会産業計測制御研究会
  • Place of Presentation: 東京電機大学神田キヤンパス(東京都)
  • Year and Date: 2008-03-11
• [Presentation] 非線形バネ要素SATを用いた腱駆動機構の学習による制御 (2008)
  • Author(s): 黒田朋伸, 駒田諭, 平井淳之
  • Organizer: 電気学会産業計測制御研究会
  • Place of Presentation: 東京電機大学神田キヤンパス(東京都)
  • Year and Date: 2008-03-10
• [Book] 環境適応型モーションコントロール協同研究委員会編 (2008)
  • Author(s): 駒田諭
  • Total Pages: 123
  • Publisher: 電気学会,環境適応型モーションコントロールの最新技術
• [Book] 環境適応型モーションコントロールの最新技術 (2008)
  • Author(s): 環境適応型モーションコントロール協同研究委員会編
  • Publisher: 電気学会