非ホロノミック環境と干渉する生体運動の解析と制御-非ホロノミック宇宙ロボットの遠隔操作制御システムへの応用-

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650249
• Research Institution: Toyota Technologycal Institute
• Principal Investigator: 成清 辰生 豊田工業大学, 工学部, 教授 (70231496)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 太田 憲 理化学研究所, 制御理論研究チーム, 研究員 (10281635) ; 羅 志偉 山形大学, 工学部, 助教授 (70242914)
• Keywords: 宇宙ロボット / 遠隔操作 / マスタ・スレーブシステム / 非ホロノミックシステム

Research Abstract

平成10年度は,非ホロノミック宇宙ロボットの宇宙作業を3次元空間において視覚表示できるシミュレータを開発した。これにより,地上あるいは宇宙ステーションに設置されたマスターロボットと宇宙ロボットとの相互通信を可能とする実験システムを構築することができた。具体的には,オペレータによって操作される双腕4自由度マスターロボットを試作した。このマスターロボットはダイレクトドライブ駆動のアクチュエータによって駆動され,オペレータに反カを伝達できる様に設計した。パソコン上に3次元動画像として宇宙ロボットを表示し,宇宙動力学に従うあらゆる挙動のシミュレーションが可能なシステムを構築した。ここで,マスターロボットとパソコン上の宇宙ロボットはデータ入出力ユニットを通してバイラテラル結合され,互いに情報の通信が可能となるように設計された。平成11年度は,前年度に開発した遠隔操作シミュレータを用いて実験を行い,申請者がこれまでに非ホロノミック宇宙ロボットの単独システムに対して設計した制御手法を拡張し,オペレータとの協調作業を円滑に実行する遠隔操作制御系の設計法を開発した。ここでは,宇宙ロボットの仮想反力という新たな概念を導入し,この反カによってオペレータカを制御する手法を提案した。即ち,宇宙ロボットの姿勢を変化させるようなオペレータカを相殺し,安定性を保ちながら手先軌道をマスターロボットに追従させる制御系の設計法を開発した。これにより,オペレータは宇宙ロボットの姿勢を変化させることなく,宇宙ロボットに目標の作業を実行させることができる。

Research Products

• [Publications] T. Narikiyo, M. Katoh: "Stabilization of Nonholonomic Dynamic Systems Based on the Force/Torque Feedback and Its Application"Recent Advances in Mechatronics. (Springer). 560-574 (1999)
• [Publications] T. Narikiyo, S. Okada et al.: "Controller Design for Master-Slave Teleoperation in Space"Proceedings of ASCC2000. (発表予定). (2000)
• [Publications] N. V. Q. Hung, T. Narikiyo et al.: "Controller Design for Master-Slave System in Tele-operation with Kinematic Dissimilarity"Proceedings of ASCC2000. (発表予定). (2000)