ロバストH_∞制御による視覚サーボ系の設計に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650427
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 藤田 政之 金沢大学, 工学部, 助教授 (90181370)
• Keywords: ロバスト制御 / H_∞制御 / 非線形制御 / 視覚サーボ / ロボット制御

Research Abstract

本年度は,まず視覚サーボ問題に対する数学的なモデリングを行なった.具体的には,視覚サーボの対象となる物体の動きを,カメラの画像面上に現れるオプティカルフローを求めることにより表現し,カメラの透視変換やロボットマニピュレータのリンク座標間の同次変換を考え合わせて,3次元空間中での物体の動きを記述した.
つぎに,数学的モデルに基づき,制御則設計のための問題を設定した.画像計測においては,パラメータの誤差やノイズ,離散化の影響などによりモデルに不確かさが存在する.一方,ロボットマニピュレータの動的制御においても,やはりモデルパラメータにおける不確かさは避けられない.そこで,このような不確かさに対しても望ましい追従特性をロバストに達成する制御則の設計問題を,周波数重みを組み込んだ非線形H_∞制御の枠組に基づいて考えた.
そして,設定された制御目的を満足するように,制御系設計を実施した.まず,ロボットマニピュレータのダイナミクスにおいて,トルク入力から関節角速度出力に対し受動性と呼ばれる興味深い性質の成立することがすでに知られている.この性質に着目することにより,系のエネルギー関数を自然に定義することが可能となる.そこで,フィードバックゲインを適切に調整することによって,このエネルギー関数が望ましいロバスト性を達成するように整形し,これによりロボットマニピュレータの視覚サーボ制御に対する非線形H_∞制御設計を進めた.このとき制御則の設計には,制御系設計のためのソフトウェアを積極的に援用している.これと同時に,カメラ・画像処理装置とロボットマニピュレータ装置に対して,高速実時間ディジタル制御装置を連結し,必要となるソフトウェアも設定した上で,基本的な動作が可能となるように実験の準備を完成させた.

Research Products

• [Publications] A.Kawabata: "Design of H_∞ Filter Based Robust Visual Servoing System" Control Engineering Practice. 6. 219-225 (1998)
• [Publications] A.Maruyama: "L_2 Gain Performance Analysis for Nonlinear Robust Visual Servo Control" Proc.1998 American Control Conference. 2932-2936 (1998)
• [Publications] A.Maruyama: "Robust Visual Servo Control of Planar Manipulators under the Eye-in-Hand Config-uration" Advanced Robotics. 12. 67-80 (1998)
• [Publications] M.Fujita: "Adaptive H_∞ Control for Robust Visual Feedback System: A Dissipation Theoretical Approach" Proc.8th Japanese-German Seminar on Nonlinear Problems in Dy-namical Systems-Theory and Applications. 161-172 (1998)
• [Publications] A.Maruyama: "Adaptive H_∞ Control for Robust Visual Feedback Systems" Proc.37th IEEE Conference on Decision and Control. 2283-2288 (1998)