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Realization of Robust Acceleration Control Based on Optical Encoder

Research Project

Project/Area Number 19760291
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Control engineering
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

TSUJI Toshiaki  Saitama University, 大学院・理工学研究科, 助教 (60434031)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,560,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords加速度制御 / モーション制御 / センサレス制御 / 光学エンコーダ / 加速度計測 / センサレス計測
Research Abstract

光学エンコーダはモーション制御機器の位置を計測するセンサであるが、速度計測・加速度計測に応用した場合にノイズを発生することがモーション制御分野の極めて広範に亘る領域での課題となっている。そこで光学エンコーダの情報に基づく高精度加速度計測技術を確立し、加速度制御の性能を向上することを目的とし、研究を遂行した。同期計数法と呼ばれる高精度速度計測技術を開発し、加速度計測へと拡張した。本研究の成果は以下の3点に要約される。(1)同期計数法の実装による高精度加速度制御の実現と計測精度の定量的評価(2)エンコーダのスリット間隔誤差など理論上現れない技術的課題の解決(3)本技術を実装した多自由度ロボットによる高精度モーション制御の実現
まず、同期計数法の理論的検証を実施した後に一自由度のフライホイール制御系にこれを実装し、加速度制御の性能が従来のものよりも向上されることを確認した。また、加速度制御手法の拡張であるセンサレス力計測に本技術を応用し、力センサとの比較により、その計測性能を評価した(成果(1))。当初はエンコーダのスリット間隔の不均一性に起因して所望の性能が得られなかったが、スリット間隔の不均一性を無効化する手法を提案し、実装することによって理論に近い性能が得られることが確認された(成果(2))。3 次元多自由度ロボットおよび自律移動台車に本技術を実装し、衝撃緩和動作をはじめとする高度な運動が実現されることを実験的に示した(成果(3))。また、本研究の副次的な効果として(a)光学エンコーダに基づく広帯域躍度計測が可能となること、および(b)マルチレートサンプリング制御との組み合わせにより更なる性能向上が図られること、が明らかになった。

Report

(3 results)
  • 2008 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A Wide-range Velocity Measurement Method for Motion Control2009

    • Author(s)
      T. Tsuji, T. Hashimoto, H. Kobayashi, M. Mizuochi, K. Ohnishi
    • Journal Title

      IEEE Trans. on Industrial Electronics. Vol.56,No. 2

      Pages: 510-519

    • NAID

      120006385883

    • Related Report
      2008 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Wide-range Velocity Measurement Method for Motion Contro2009

    • Author(s)
      T. Tsuji, T. Hashimoto, H. Koba yashi, M. Mizuochi, K. Ohnishi
    • Journal Title

      IEEE Trans. on Industrial Electronics. Vol. 56, No32

      Pages: 510-519

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 力覚情報を選別する人間支援型ロボットの制御器設計法2007

    • Author(s)
      辻 俊明
    • Journal Title

      電気学会産業応用部門誌 9

      Pages: 1000-1008

    • NAID

      10019521202

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A controller design method based on functionality2007

    • Author(s)
      Toshiaki Tsuji
    • Journal Title

      IEEE Trans. on Industrial Electronics 6

      Pages: 3335-3343

    • NAID

      120006681465

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] "ロボットアームの未知オブジェクトに対する衝突緩和制御,"2008

    • Author(s)
      羽生 良輔, 辻 俊明, 金子 裕良, 阿部茂
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'08
    • Year and Date
      2008-06-07
    • Related Report
      2008 Final Research Report
  • [Presentation] "制御器のコンポネント化理論に基づく例外処理の実装,"2008

    • Author(s)
      辻 俊明, 羽生 良輔, 金子 裕良, 阿部茂
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'08
    • Year and Date
      2008-06-06
    • Related Report
      2008 Final Research Report
  • [Presentation] 制御器のコンポネント化理論に基づく例外処理の実装2008

    • Author(s)
      辻俊明, 羽生良輔, 金子裕良, 阿部茂
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'08
    • Place of Presentation
      長野ビッグハット
    • Year and Date
      2008-06-05
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] ロボットアームの未知オブジェクトに対する衝突緩和制御2008

    • Author(s)
      羽生良輔, 辻俊明, 金子裕良. 阿部茂
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'08
    • Place of Presentation
      長野ビッグハット
    • Year and Date
      2008-06-05
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Robust Acceleration Control Based on Acceleration Measurement Using Optical Encoder2007

    • Author(s)
      Toshiaki Tsuji
    • Organizer
      IEEE Int. Symp. on Industrial Electronics, (ISIE '07-VIGO)
    • Place of Presentation
      Vigo, Spain
    • Year and Date
      2007-06-04
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ロボティクスのための高精度速度計測法2007

    • Author(s)
      辻 俊明
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'07
    • Place of Presentation
      秋田
    • Year and Date
      2007-05-11
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks] 辻 俊明 他, ファナックFA ロボット財団論文賞, ファナックFA ロボット財団2008年3月

    • Related Report
      2008 Final Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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