1997 Fiscal Year Annual Research Report
機械インピーダンス調節機構を搭載したロボットの力制御に関する研究
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08455124
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
菅野 重樹 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (00187634)
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| Keywords | 人間型ロボット / 7自由度アーム / 力制御 / 関節インピーダンス制御 / 理想的柔軟性 / Mechanical Impedance Adjuster / 衝突安全性 |
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| Research Abstract |
開発したマニピュレータを実作業へ適用するためのシステム設計,および評価実験を中心に研究を展開した.実施した項目を以下に示す.
1.マニピュレータに多指ハンドを装着して作業を行わせるために,ハードウェアの改良・性能向上を行った.具体的には,肩・肘部MIA関節を再設計し,関節のトルク・重量比を肩部で20%,肘部で16%向上した.この結果,可搬重量および動作速度は,最悪姿勢で手先荷重2.5kg,手先速度1.0m/secとなり,物体を多指ハンドで把持した状態で高速動作が可能となった.
2.人間とのインタラクションを作業内容を含むマニピュレーションを実現するために,状態遷移ネットワークの概念を利用した運動制御用オペレーティングシステムを構築した.このシステムを用いることで,複雑な拘束条件や状況変化に適応した運動が記述可能となった.
3.高速,かつ高精度な動作を実現するために,多自由度MIAマニピュレータの動力学モデルを構築し,リャプノフ安定解析を行った.この結果,ダンピング調節を用いることでMIAマニピュレータが安定に制御可能であることを明らかにした.また,人間との協調作業時の衝突安全性確保に注目し,緩衝カバー設計論と関節制御則(状況に応じた関節コンプライアンスと緊急停止の切り替え)を含む2重構造安全対策を導出した.
4.導出した制御則を用いて実際にシステムを制御するために,粘弾性調節系の動特性分析,リンクパラメータの同定を行った.また,MIAアームに多指ハンドを装着し,人間共存ヒューマノイドHadaly-2の手・腕部サブシステムを構成した.このシステムを用いて,未知形状物の包絡および人間への手渡しなどの実作業を行い,未知拘束条件下での力制御に対する有効性の評価を行った.実験結果から,位置・力ともに正確な追従運動が確認され,本研究の有効性が示された.
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[Publications] 森田寿郎,鈴木雄一郎,川崎毅彦,菅野重樹: "人間共存ロボットマニピュレータの衝突安全設計と制御" 日本ロボット学会誌. 16・1. 102-109 (1998)
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[Publications] Toshio MORITA, Koji SHIBUYA, Shigeki SUGANO: "Design and Control of Mobile Manipulation System for Human Symbiotic Humanoid : Hadaly-2" IEEE International Conference on Robotics and Automation. (1998)
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[Publications] Toshio MORITA, Shigeki SUGANO: "A Manipulator Design Method for Human-Robot Symbiosis" CISM-IFToMM Symposium on the Theory and Practice of Robots and Manipulators. (1998)
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[Publications] Toshio MORITA, Shigeki SUGANO: "Development of An Anthropomorphic Force-Controlled Manipulator WAM-10" Proc. of 8th International Conference on Advanced Robotics. 701-706 (1997)
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[Publications] Toshio MORITA, Shigeki SUGANO: "Double Safety Measure for Human Symbiotic Manipulator" Proc. of IEEE/ASME Int. Conf. on Advanced Intelligent Machatronics. 130- (1997)
