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

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450066
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 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 / 衝突 / 位置と力の制御 / 衝撃緩衝ハンド / 最適接近速度

Research Abstract

衝撃吸収ハンドについて
(1) 物体作用力を受動的に低減するための機構的方策とて,指節-モータ出力軸間に設けた運動伝達機構の速比を指節角変位の比線形関数とすることを考え,機構および物体の動特性ならびにワイヤの伸びを考慮して,目標作用力を実現する速比の算出法を導出した.
(2) この速比を実現する機構として指節を入力節,モータ駆動節を出力節としたワット形6節リンク機構を採用し,ニュートン法を用いた編分反復計算により機構の動的総合を行った.
(3) 総合された6節2指形捕捉機構の受動的緩衝性能および能動的緩衝性能をシミュレーションおよび実験により確認した.この際,受動的緩衝時の作用力応答誤差の僅少化,および捕捉物体の運動量に対する適応性向上のために,ワイヤ張力から算出される物体作用力情報に基づく捕捉制御則を提案し,これにより目標作用力追従性が向上することをシミュレーションおよび実験によって確認した.
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) たわみ角フィードバックによる力制御則を用いることにより,安定な応答が得られることをシミュレーションおよび実験により確認した.
(2) 弾性節を有限要素分割して導出した機構の運動方程式を用いて衝突を伴うシミュレーションを行ったところ,制御則が弾性振動の高次モードを考慮していないことによるスピルオーバーの影響が小さいことを確認した.
(3) 衝突速度の拘束面法線方向成分に対する衝突後の手先速度接線方向成分を最小にする最適接近速度を提案し,これをたわみ角フィールドバックによる力制御則と併用することにより,位置応答が改善されること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,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(緩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'99論文集. 1A1-50-073 (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'99論文集. 2P1-54-062 (1999)
• [Publications] Koike Sekiya,Shimojima Hiroshi et.al.: "A Feed forward/Feedbach Controller for Motion and Force Controls of a Flexible Manipulator"The Tenth World Congress of IFToMM. 3. 909-914 (1999)
• [Publications] 小池関也,斎藤文一,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(第2報,緩衝捕捉機構の動的総合)"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). (2000)
• [Publications] 小池関也,下嶋浩: "フレキシブルマニピュレータの衝突を伴う位置と力の制御"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). (2000)