最低限度の制御系変更で行う産業ロボットによるヒトと機械の共働制御

Research Project

Project/Area Number	23K03908
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 21040:Control and system engineering-related
Research Institution	Kyushu Institute of Technology
Principal Investigator	福井善朗九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (30710652)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2026: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords	産業用ロボット / ロボットハンド / 静止摩擦力 / 非線形制御 / 受動性
Outline of Research at the Start	ヒトと産業用ロボットの協働がウィズコロナ時代で特に求められている．産業用ロボットは本質的に危険であり，本来は柵でヒトとロボットの作業領域を分離せねばならないが，法務上の安全基準を満たせば回避できる．その基準の中にはヒトとロボット間に流れる運動エネルギー量に関する規定がある．受動性に基づいた制御は運動エネルギーを陽に考慮できるため有用だが，位置決め制御ありきの産業用ロボットの制御構造と相性が悪い問題点がある．そこで本研究では，受動性に基づいた制御を産業現場へ実装可能とすることを目的とし，産業用ロボットで採用されている制御構造を維持つつこの制御を実装する方法を開発し，その理論的性質も明らかにする．
Outline of Annual Research Achievements	遠隔制御の枠組みによる人間装着型リハビリロボットの制御，適応型受動速度場制御によるリハビリロボットの制御，安川電機との共同研究（ロボットハンドの把持力制御）の３テーマで構成する形で本科学研究費に関するテーマは構成されていた．このうち，安川電機との共同研究は先方からの申し出で終了となったが，引き続き同テーマでの研究は継続する．ロボットハンドの把持力制御においては，減速比が１：１の設定でモーターから指が接続された，ロボットハンドの制御に取り組み，２指ロボットの適応型オブザーバーの設計法を提案し，SICE九州支部学術講演会で発表を行った．提案する適応型オブザーバーは，２指ロボットハンドの１指を固定すると，未知パラメータの値を使わずに２指ロボットのダイナミクスを可観測正準形に座標変換で帰着させられることを利用したものになっている．これにより，可観測正準形を対象とした従来法が適用可能であることを発見したことを趣旨として発表している．また，関連する研究の副産物として，ｎリンクマニピュレータ―の各関節にかかる静止摩擦力を計算する方法を提案し，国際会議SICE ACで発表するとともに，理論的解析を加筆した投稿論文バージョンをL-CSS(CDCオプション付き）に投稿した．ロボットマニピュレータ―の各関節にかかる静止摩擦力を計算するにあたっては，静止摩擦力と関節の加速度が相互に循環参照していることが静止摩擦力の計算の難しさになっており，静止摩擦力の計算問題は，不連続な陰な方程式を解く問題に帰着される．提案法は，この方程式の解析解を求めるものになっている．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ロボットハンドの把持力制御において，副産物（静止摩擦力の計算法）を含む予想外の結果が得られた．
Strategy for Future Research Activity	引き続き研究計画書に書かれた研究を推進する．