2017 Fiscal Year Annual Research Report
Safety and quick soft industrial robot having zero stiffness control structure and sensorless force control
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15H03959
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
大石 潔 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (40185187)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 安弘 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (70293248)
横倉 勇希 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (70622364)
宮崎 敏昌 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (90321413)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電気機器工学 / モーションコントロール / 制御工学 / パワーエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
安全で俊敏に仕事をするロボットは、スチフネスが零の状態で高速モーション制御を行うソフトロボットである。この理想のソフトロボットを実現するには、全作業空間をスチフネスが零の状態で高速モーション制御をする必要がある。本研究では、関節軸側のねじれトルク制御を実現するために、共分散拡張カルマンフィルタと摩擦フリー状態オブザーバにより、広帯域な関節軸側の状態推定に基づくねじれトルク制御系を開発する。次に、振動と摩擦とノイズの影響を受けない反力推定オブザーバによる広帯域なセンサレス力制御系を開発することになる。これを以下のように解決した。
「安全で俊敏に仕事をするソフトロボット」の研究グループは、ロボット関節軸のモデル化を行い、モータ情報だけで、機械共振と摩擦の影響を受けないで関節軸側状態推定を行う「共分散カルマンフィルタと摩擦フリー状態オブザーバの結合系」を構成する。さらに、関節軸の状態推定値フィードバックとIP-Iねじれトルク制御器に外乱オブザーバを結合して、広帯域関節軸ねじれトルク制御系を実現した。「広帯域力覚センシング」研究グループでは、モータ軸情報だけで、非線形摩擦補償・ギアとメカの共振振動抑制・位置センサノイズの影響を受けにくい構造の可変雑音共分散拡張カルマンフィルタと反力オブザーバの理論的及び実験的解析を行った。そして、ノイズと振動に対するロバスト性を持つ4000rad/secの力覚フィードバック制御法を確立した。また、それを汎用CPUで実装した。「広帯域電流制御による力制御」研究グループでは、ロボット関節駆動用として、高効率低雑音のダイオードクランプ形リニア電力増幅器を実装した。
以上より、本研究の内容を完結した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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