組立作業中のマニピュレータの手先と環境との衝突運動の実際的な評価と衝突軽減制御

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650294
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 辻尾 昇三 鹿児島大学, 工学部, 教授 (40081252)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 余 永 鹿児島大学, 工学部, 講師 (20284903) ; 橋本 稔 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (60156297)
• Keywords: マニピュレータ / 手先衝突 / 衝撃力 / 衝突運動 / 多剛体の等価質量 / 反発係数 / 衝突力軽減制御 / 組立作業

Research Abstract

マニピュレータを用いて組み立て作業を行う場合,手先に把持したワークピースや環境の形状誤差,あるいはワークピースの取り付け誤差などのために,ワークピースと環境との間に衝突が起こる可能性がある.本研究の目的は,このようなマニピュレータの手先と環境との衝突について,理論的,実験的研究を行うことである.本年度は,3リンク平面マニピュレータを製作し,手先と環境との衝突現象の実際的な解明と,効果的なシミュレーション法の確立,またこれを使って組立作業における衝突軽減制御法の検討を行った.
1 3リンク平面マニピュレータによる手先と環境との衝突実験
3リンクマニピュレータと環境とからなる衝突実験装置を製作して,手先と環境との衝突実験を行った.その結果,マニピュレータのいろいろな姿勢において,手先等価質量の実験値は,理論値と正確に一致することが確認できた.
2 衝突点における反発係数
本研究ではマニピュレータの衝突モデルとして,手先等価質量と反発係数とを使ったモデルを採用している.この場合,手先の反発係数は手先衝突力の力積を計算するために必要であるが,反発係数自体は理論的には定まらない.この反発係数を実験的に調べた結果,関節を打撃中心とする打撃点が重要な因子であることが明らかになり,実験結果を整理して,反発係数を与える実際的な方法を示した.
3 効果的なシミュレーション法の確立と衝突軽減制御の検討
手先等価質量と反発係数を基にした衝突モデルを使った効果的なマニピュレータの衝突運動解析アルゴリズムを提案し,シミュレータを製作した.また,このシミュレータを使って,組立作業中のマニピュレータの手先と環境との衝突運動の実際的な評価と衝撃力軽減制御について検討を加えた.

Research Products

• [Publications] Showzow Tsujio,Kouichi Yonekura,and Norihiko Adachi: "Adaptive Control for Robotic Manipulators under Time-Varying Holonomic Constraints Based on Reduced-Order Dynamics" Proc.of the 4th Japan-France Congress and 2nd Asia-Europe Congress on Mechatronics. Vol.1. 214-219 (1998)
• [Publications] 辻尾昇三、中村勇人: "ワークピースの幾何モデルを必要としないマニピュレータ・ポジショナーシステムの拘束運動制御" 日本ロボット学会誌. Vol.17,No.1. 101-109 (1999)
• [Publications] 余永、福田健郎、辻尾昇三: "重力効果等価面による把持不可能な未知対象物の重心と重量の推定" 日本ロボット学会誌. Vol.17(印刷中). (1999)