Development of a versatile compensation algorithm for actuator electric nonlinearities to achieve gentle motion in robots

• Project/Area Number: 24K17258
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: PADRON・PARRAGA JUAN・VICENTE 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (30974216)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2026: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2025: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2024: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
• Keywords: ロボット / 優しい動作 / デッドタイム / 力制御 / PWMインバータ

Outline of Research at the Start

本研究は、ロボットが人間と接触する際の低速低トルクを含む優しい動作に着目する。ロボットの駆動系を構成する電気系(PWMインバータ)の非線形特性の影響で、ロボットがゆっくり動けば動くほどぎくしゃくとした動作になり、老人の介護や赤ちゃんの世話をするような場面では人間を傷つける可能性があり、危険である。従来研究はこの非線形特性のモデルによる補償を行うのが主流であるが、運転条件が変わりやすいロボットでは非線形性のモデルと実特性がずれたり、補償がうまく行かない懸念がある。本研究の目的は、様々な運転条件でもこの非線形性を補償できる、ロボットの優しい動作を実現する汎用性の高い補償アルゴリズムの開発である。