大規模適応構造の自律分散型姿勢および軌跡制御法の開発と形状可変トラスの試作

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455055
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 山崎 光悦 金沢大学, 工学部, 教授 (70110608)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 立矢 宏 金沢大学, 工学部, 助手 (10216989) ; 坂本 二郎 金沢大学, 工学部, 助手 (20205769) ; SOURAV Kundu 金沢大学, 工学部, 講師 (50283148) ; 田中 一男 金沢大学, 工学部, 助教授 (00227125) ; 白瀬 敬一 大阪大学, 工学部, 助教授 (80171049)
• Keywords: 最適設計 / 適応構造 / 柔軟構造 / 自律分散制御 / 最適姿勢 / 遺伝的プログラミング

Research Abstract

本研究では,アクチュエータとセンサーを組み込んだ形状可変トラス・モジュールを数十段組み上げた実用的な規模の適応トラス構造の実時間での軌跡制御,姿勢制御の実現を目的として研究を進め,以下のような成果を得た.
1.形状可変トラス構造の自律規範生成モデルの検討……可変長部材を含むトラス部分構造モジュールを直列に組立てた形状可変二次元および三次元トラス構造を対象として,種々の位置,方向の静的負荷(作業ベクトル)に対して初期姿勢からの先端の移動軌跡を与えたときに,その最適な移動過程,最終姿勢に対する各トラスモジュールの制御量,部材変形・発生応力の局所情報より各部材長の変更量,制御量を決定するための自律規範,局所的な制御則を創発的に自動生成するためのモデルを遺伝的プログラミングを利用して階層的な制御則として構築した.その自動生成された自律規範を用いて種々の初期姿勢からの移動過程,最終姿勢決定の有限要素シミュレーションを実施し,考案した自律規範生成モデルの有効性を確認すると共に,生成された制御則の物理的解釈を試みた.また制御目的に最大剛性と制御エネルギ最小の両方を考慮した制御則獲得についても検討した.
2.形状可変トラス構造の試作……昨年作成したひずみセンサーを備え,ボールネジとステッピングモータからなる可変部材ごとに独自に自律分散処理機能を有する単段の形状可変三次元トラス構造をもとに,種々の改良を加えて5段の形状可変三次元トラス適応構造を試作し,その自律分散制御を試みた.まず与えられた先端位置に適応構造の姿勢を変更する制御,および負荷方向に対して最大剛性姿勢に自律的に姿勢変更する制御を試みて基本的な可能性を確認した.今後さらに1で得られた自律規範の有効性を実験的にも検証する予定である.

Research Products

• [Publications] K.YAMAZAKI, S.KUNDU, M.HAMANO: "Genetic Leaming of Optimum Rules for Posture Adaptation in VGT" Computer Aided Optimum Design of Structures V. 239-248 (1997)
• [Publications] 山崎光悦, クンドゥ・ソウラブ, 浜野道知: "遺伝的プログラミングによる形状可変トラス構造の自律分散型姿勢制御則の獲得" 日本機械学会論文集A編. 64(掲載決定). (1998)