振動の発生を抑制し高速で高効率の動作を可能とする多リンク柔軟アームの目標軌道生成

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560199
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 有井 士郎 鳥取大学, 工学部, 助教授 (80222751)
• Keywords: 多リンク柔軟アーム / 目標軌道生成 / 運動制御 / 振動制御 / マルチボディシステム

Research Abstract

本研究の目的は,冗長な自由度を持つ多リンク柔軟アームを任意の制御時間で任意の角度を,振動の発生を抑えて効率よく動作させることができる目標軌道を生成し,生成した目標軌道を学習することで自律的に運動を計画できるシステムを構築できる可能性を示すことである.このため本研究は,(I)本研究で提案する目標軌道生成法を用いた軌道生成,(II)実験による得られた目標軌道の有効性と制振性能の検証,(III)学習に基づく動作計画の理論的および実験的検討,の3つに分けて2年間で実施する計画である.平成15年度は(I),(II)を中心に以下のように実施した.
(1)研究の対象とする冗長な自由度を有する最も簡単なモデルである水平面内を動作する3リンク柔軟アーム実験装置の設計および製作
(2)応答計算のための3リンク柔軟アームの数学モデル,およびシミュレーションプログラムの作成
(3)上記(2)のプログラムを用いた本研究で提案する探索型軌道生成法による目標軌道の生成
本年度の研究によって得られた新たな知見は以下の通りである.
(1)本研究で提案した探索型軌道生成法を用いて,特別な振動制御を用いず各アクチュエータのローカルフィードバックのみで3リンク柔軟アームの振動を抑制した運動の制御が可能である.
(2)探索型軌道生成法では,動作時間の分割数と各時間分割での加速度の分割数が制振性能に影響するが,時間と加速度の分割をそれぞれ9,26以上にすれば十分な制振効果のある目標軌道が得られる.
(3)制振効果の高い軌道を得るため時間と加速度の分割を増やすと計算時間が増大し効率的に軌道が得られなくなる.しかし,本手法のアルゴリズムは複数の計算機に分散させることが容易な構造であるので,複数の計算機に分散させることで計算時間の短縮が可能となり軌道探索の効率を上げることができる.
来年度は,得られた目標軌道の有効性と制振性能の動作速度の高速化に重点をおいた実験による検証,さらに学習に基づく動作計画システムの構築を進めていく.