2004 Fiscal Year Annual Research Report
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15360223
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
三平 満司 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00196338)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中浦 茂樹 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20323793)
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| Keywords | ノンホロノミックシステム / 出力零化 / ゼロダイナミクス / デビルスティック / 持続回転運動 / しなり / 振り上げ運動 |
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| Research Abstract |
平成16年度においては,重力場におけるノンホロノミックシステムとして,デビルスティックの持続的な回転運動の実現と,しなりのある鉄棒の大車輪運動の実現を目指してきた.
1.デビルスティックの持続的な回転運動
曲芸の1種目として知られるデビルスティックを持続回転させる動作は,手にした1本のスティックを自由に動かし,他方の飛遊しているスティックを定常的に回転させるものである.前年度においてこの動作を重力場におけるノンホロノミックシステムの一例として捉え,持続回転運動を実現するための制御則の導出を行った.今年度においては,産業用ロボットマニピュレータを人間の腕に見立て,リニアガイドと空気圧機器を組み合わせることで滑る動作と転がる動作を実現できる実験用デビルスティックを製作することで実験システムを構築した.前年度に得られた制御則を用いた検証実験では,3回転半の持続回転運動の実現に成功した.より多くの回転を実現するためには,実験システムの物理的状況に即した制御則を新たに構築する必要があると思われる.
2.しなりのある鉄棒の大車輪運動
体操競技の技として知られる運動に,鉄棒下で体を前後に揺動させることで最終的に回転運動へと移行する大車輪運動がある.この動作は鉄棒を握る部分に直接回転力を発生させることができないことから,ノンホロノミックシステムの一つとして多くの研究がなされてきた.今年度においてはこれをさらに発展させ,大車輪運動の解析・制御理論構築において考慮されていない鉄棒のしなりを陽に取り入れたモデルを提案し,そのしなりを効果的に活用することでより早く振り上げが実現できるような制御則の導出を行った.また,提案したモデルに基づいた実験システムを線形ばねで支持された鉄棒と空気圧シリンダーにより構築し,これを用いた検証実験ではしなりを考慮することでより早く振り上げが実現できることを確認した.
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