フレキシブルマニピュレータの衝突を含む位置と力の制御

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450066
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 下嶋 浩 東京工業大学, 工学部, 教授 (20016629)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小池 関也 東京工業大学, 工学部, 助手 (50272670)
• Keywords: フレキシブルマニピュレータ / 位置と力の制御 / 衝撃緩衝ハンド / 協調制御 / 動的力・速度変換則

Research Abstract

[協調形双腕フレキシブルマニピュレータの位置と力の制御について]
(1). 昨年度提案した機構の動特性を考慮した制御則により,各マニピュレータの速度と力の応答特性をコンフィギュレーションによらず同一とすることによって,マニピュレータ同士の相互作用により生じる応答特性の劣化を軽減した協調制御則を提案した.
(2). 対象物の慣性力算出のための加速度として,指令値ではなく実現値を用い,さらにそのまま指令力に加えるのではなく,力応答特性を考慮した逆1次遅れフィルタを通した後,目標力に加える慣性力補償法を提案した.
(3). 上記の制御則を用い,自由空間中および拘束空間中において,対象物の重心速度,回転角速度および把持力,拘束面作用力を指令値とした制御を行い,シミュレーションおよび実験によりその有効性を確認した.
[単腕フレキシブルマニピュレータの衝突を含む位置と力の制御について]
(1). 衝撃力による影響を受けにくいたわみ角をフィードバック量として用いる制御則により,従来の手先作用力フィードバック手法に比べ,力応答が目標値へ安定に収束し,かつ速度応答の振動が抑制可能となった.
[衝撃緩衝ハンドによる移動物体の捕捉および放出について]
(1). 物体が衝突する部分を入力,アクチュエータを出力として特異点状態を形成し,入出力速比および加速度比を0とすることにより,アクチュエータの等価慣性力・粘性力を0とし,さらに節の質量を極限までに軽量化するためにワイヤを用いた緩衝機構を設計・製作した.
(2). 1自由度剛体アームとの比較実験から,上記機構の受動的緩衝性能が非常に優れていることがわかった.
(3). 捕捉制御則および放出制御則を提案し,その有効性をシミュレーションおよび実験により確認した.

Research Products

• [Publications] 小池関也,下嶋浩,山家勝裕: "位置と力の干渉を軽減したフレキシブルマニピュレータのハイブリッド制御" 第3回 日本IFToMM会議シンポジウム前刷集. 1. 11-16 (1997)
• [Publications] 小池関也,山家勝裕,下嶋浩: "位置と力の干渉を軽減したフレキシブルマニピュレータのハイブリッド制御" 日本機械学会論文集C編. 64・622. 2094-2101 (1998)
• [Publications] 小池関也,下嶋浩,大田真朗: "フレキシブルマニピュレータのハイブリッド制御における速応性の改善" 日本機械学会 機械力学・計測制御講演会論文集. A. 543-546 (1998)
• [Publications] 小池関也,平澤昌英,下嶋浩: "把握形エンドエフェクタによる移動物体の捕捉および放出(暖衝機構および制御則の提案)" 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会論文集. (発表予定). (1999)
• [Publications] 小池関也,黒木俊克,下嶋浩: "速度制御形双腕フレキシブルマニピュレータの動特性を考慮した位置と力の制御" 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会論文集. (発表予定). (1999)
• [Publications] Koike Sekiya,Shimojima Hiroshi,et.al.: "A Feed forward/Feedback Controller for Motion and Force Controls of a Flexible Manipulator" The Tenth World Congress of IFToMM. (発表予定). (1999)