レーザ距離センサを用いた弾性ロボットマニピュレータの衝突過程を含む制御系の設計

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750277
• Research Institution: Gifu National College of Technology
• Principal Investigator: 森田 良文 岐阜工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助手 (00241224)
• Keywords: 弾性マニピュレータ / フレキシブルアーム / 衝突過程 / 力制御 / 振動抑制制御 / レーザ距離センサ / 移動物体 / 最適接近速度

Research Abstract

弾性マニビュレータによる環境面への接近動作から力制御動作までの接触動作において,レーザ距離センサによる接近/接触状態の把握を持つ自律的な制御方策の提案を念頭に起き,以下について実施した.
1. 固定された環境面に対する接触動作のための制御方策の提案
制御構造や実装の簡略化という立場から,衝突時に制御則の切り換えを要しない制御方策を提案した.そこでは,モデル追従型サーボ系をベースとした力制御系が,環境面から離れた状態で等速な接近動作を,衝突後に安定な力制御動作が実現できることを示した.さらに,角度ゲインを変えることにより接近速度の調整が可能であることを示した.また,この制御方策の力追従特性の向上を目的とした評価関数を導入し,角度ゲイン決定法を提案し,接触後の力追従特性に最適性を与えていることを示した.さらに,センサの節約の観点から,アームのたわみ検出用ひずみセンサを必要とせず,これまでと同等な制御性能が得られる制御方策を提案した.
2. ベルトコンベヤなどによる移動物体に対する接触動作のための制御方策の提案
1.で考察された結果を,移動物体への接触動作に拡張した.ここでは,移動物体に対する相対速度の推定値を得るためにレーザ距離センサを用いた.この推定値を用いた,スムーズに力制御動作へ移行する最適接近速度の計算法を提案した.接触後の力追従特性に最適性を与えることを検証実験により示した.
3. 検証実験のための2リンクフレキシブルマニビュレータシステムの構築
現有の1リンクフレキシブルアームに対し,第2リンクとして剛体アームを取り付け,その先端にレーザ距離センサと力センサを取り付けた.これにより,センサの姿勢制御が可能となった.

Research Products

• [Publications] 森田 良文: "環境への接近動作を含む1リンクフレキシブルアームの力制御" 日本機械学会論文集(C編). 64・620. 259-265 (1998)
• [Publications] Y.Morita: "Optimal Force Control of Elastic Robot with Contact Motion to Environment" Proceedings of 5th International Workshop on Advanced Motion Control. 228-233 (1998)
• [Publications] 森田良文: "最適接近速度をもつモデル追従型サーボ系による1リンクフレキシブルアームの力制御" ロボティクス・メカトロニクス'98講演会講演論文集. 1BII3-1(1)-(2) (1998)
• [Publications] 岡田浩幸: "環境のモデルを考慮した1リンクフレキシブルアームの力制御" ロボティクス・メカトロニクス'98講演会講演論文集. 1BII3-2(1)-(2) (1998)
• [Publications] 森田良文: "移動する対象物体への接触動作のためのフレキシブルアームの制御方策" ロボティクス・メカトロニクス'99講演会講演論文集. (発表予定). (1999)