移動ベース上でインピーダンス制御作業を行うロボットの技量の力学的解明

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08235202
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 吉田 和哉 東北大学, 工学部, 助教授 (00191578)
• Keywords: 宇宙ロボット / フレキシブルマニピュレータ / マクローマイクロマニピュレータ / 一般化ヤコビ行列 / 反動零空間 / 無反動制御 / インピーダンス制御

Research Abstract

本研究では,移動ベース型ロボットシステムを
1.ベース無拘束のフリーフライングロボット
2.粘弾性拘束を受けるフレキシブルベースロボット
3.アクティブ拘束を受けるマイクローマイクロロボット
に分類し,これらを一般的に記述する力学モデルを導出し,共通性と相違点について考察し,以下の結論を得た.
(1) 1.〜3.に共通して,能動関節変数と手先作業座標を関連づける行列として,一般化ヤコビ行列が定義される.一般化ヤコビ行列は,これまで,積分型の拘束条件が成立する1.のシステムにおいてのみ定義されていたが,本研究ではこれを1.〜3.に拡大定義した.
(2) 1, 2.のシステムにおいて,アームとベースとの動的干渉を記述する干渉慣性行列の零空間を使って,反動零空間が定義される.これを用いることにより,アームの反動によるベースの回転(システム1.)もしくは振動(システム2.)を生じない無反動軌道の存在を明らかにし,制御によるその実現方法を示した.
(3)システム2.が環境と接触する問題について,一般化ヤコビ行列とインピーダンス関係を用いた基礎方程式を導出した.
(4)上記(2)については,コンピュータシミュレーションおよび2次元テストベッド実験によって,その有効性を確認した.(3)については,今後更に詳細のシミュレーションおよび実験的検討が必要であると考えられる.

Research Products

• [Publications] 吉田和哉: "宇宙ロボットのための研究開発プラットフォーム" 日本ロボット学会誌. 14-1. 18-20 (1996)
• [Publications] 吉田和哉: "宇宙ロボットに求められるインテリジェンスとその現状" 計測と制御. 35-4. 297-299 (1969)
• [Publications] 吉田.ネンチェフ.ウィチットクンサワット 小林.内山: "柔軟ベース上に搭載されるロボットマニピュレータの反動最小制御" 第1回ロボティクスシンポジア論文集. 191-196 (1996)
• [Publications] 吉田和哉: "柔軟ベース上に搭載されるマニピュレータの力学モデリングと制御" 第14回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 1041-1042 (1996)
• [Publications] Yoshida, Nenchev, Vichitkulsawat Kobayashi, Uchiyama: "Experiments on the PTP Operations of a Flexible Structure Mounted Manipulator System" Proc. 1996 IEEE/RSJ Int, Conf. on Intelligent Robots and Systems. 246-251 (1996)
• [Publications] Nenchev, Yoshida, Uchiyama: "Reaction Null-Space Based Control of Flexible Structure Mounted Manipulator Systems" Proc. IEEE 35 th Conference on Decision and Control. 4118-4123 (1996)