産業用協働双腕ヒューマノイドロボットのパワーアシストスーツの開発
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22K03847
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
廣垣 俊樹 同志社大学, 理工学部, 教授 (80275172)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 協働ロボット / パワーアシスト / 自律分散協調制御 / モデルパラメータ同定 / 電動アシスト / 産業用協働ロボット / 自動化 / ヒューマノイドロボット |
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| Outline of Research at the Start |
人用パワーアシストの制御技術の基本は，例えば自動車のパワーステアリングなどに代表される，ヒューマン・イン・ザ・ループの考え方になる．すなわちアシスト機器と作業者が協調して作業を遂行するシステムであり，既に実用化が進んできている．一方で工場現場において普及が進みつつあるモータ出力80W以下の協働ロボットは，現場での利便性が高いが非力で用途が制限されている．本研究ではその非力問題を払拭するため，協働ロボットに「安全装置で標準装備された力センサ」で協調特性を自律的に学習する，協働ロボット用の新しいパワーアシスト機器を開発するものである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
働き方改革やコロナ禍で顕在化した工場現場の作業員の蜜の問題の解決のため，柵なしで人と共存できる産業用協働ロボットを導入した自動化の普及促進が不可欠である点にある．しかしながら協働ロボットは安全性の確保のために関節出力が制限（最も安全とされるのはモータ出力80W以下）される場合が多く，必然的に作業内容も制限され普及のボトルネックになっている．本研究では産業用ヒト型双腕協働ロボット用のパワーアシストスーツ開発のための基礎検討を遂行して，現場における重量作業の制限の問題を払拭する技術の研究開発を進める．
人用パワーアシストの制御技術の基本は，例えば自動車のパワーステアリングなどに代表される，ヒューマン・イン・ザ・ループの考え方になる．すなわちアシスト機器と作業者が協調して作業を遂行するシステムであり，既に実用化が進んできている．一方で工場現場において普及が進みつつあるモータ出力80W以下の協働ロボットは，現場での利便性が高いが非力で用途が制限されている．本研究ではその非力問題を払拭するため，協働ロボットに「安全装置で標準装備された力センサ」で協調特性を自律的に学習する，協働ロボット用の新しいパワーアシスト機器を開発が必要と考えられる．
最大の課題は単純に従来のロボットと電動アシスト機器を連結すると，前者の位置決め制御系のサーボと後者の力制御系のサーボが相互干渉して不安定かつ振動が生じる場合である．作業のためには位置決めが不可欠であるので，力制御となる電動アシスト機器の制御パラメータチューニングにより，この問題を払拭することがポイントになる．そこで電動アシスト機器のモデル同定を遂行して，自律的な協調動作に必要となるパラメータを探索する手法を検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度当初からのコロナ禍の影響が残り，新型コロナの感染法上の分類が2類から5類になる2023年5月までは対外的な活動の制限により，対面での専門家間の意見交換が不足した．特に海外渡航や受入れに対する制限により国際的な交流を十分に遂行することができなかった．分類が5類となった2023年6月以後は海外渡航の水際対策もなく4年ぶりに国際会議への参加も可能で，国内外での技術交流が可能となり，積極的な情報交換を再開した．一方，コロナ禍で顕在化した半導体不足等の影響は残り，計測機器センサなどの納期の伸びで一部の実験の遂行に影響が生じた．本研究においては制御モデルのパラメータ同定の実験が不可欠で，そのためのセンサ類の納期遅れは樹脂3Dプリンタを活用して代替センサを自作するなどの対応を遂行した．以上より，本年度は国内外での情報交換は順調で，さらに実験データもセンサ自作などの取り組みで対応でき，概ね順調に進んだものと考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度5月には新型コロナの感染法上の分類が2類から5類になり，学会や展示会さらには海外での活動の制限の制約は解消されている．そこで海外との国際的な情報交換を含め，学会や展示会の活動をコロナ禍以前のレベルに上げ，次年度は残った遅れを取り戻すことに努める．その一方で半導体不足は一部で解消されていないため，その影響が大きな計測機器センサ類の代替や自作を検討して，その影響を最小限にしながら研究を遂行する．
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
