2016 Fiscal Year Research-status Report
マニピュレータを持つ浮遊型水中ロボット(UVMS)に対する力制御法の開発
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16K06186
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
相良 慎一 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (50235199)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 水中ロボット / マニピュレータ / 位置制御 / 力制御 / インピーダンス制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，1本の腕に対して2つ力覚センサを設置した双腕3リンク水中ロボットを研究対象とし，現有ロボットに1年目に開発する防水力覚センサユニットを取付けることで具現化する．ベースは浮遊状態にあり，ベースの運動によっては手先を環境から離そうとする力とモーメントがマニピュレータに作用することも十分考えられる．そこで，ベースがマニピュレータに与える力とモーメントを計測するための力覚センサを，マニピュレータ根元に取付ける．また，手先が壁などの環境に与える力とモーメントを計測するための力覚センサを手先近傍に設置する．
1年目は，まず，防水力覚センサユニットの開発を行った．手先が壁などの環境に与える力とモーメントを計測するため，水中用力覚センサが必要であるが，そのようなセンサは存在しない．そこで，地上用ロボットで用いられている力覚センサを購入し，そのセンサを丸形ジャバラと部材により覆う構造の防水力覚センサユニットを試作した．なお，丸形ジャバラは水中における柔軟性および，水密性を確保できる他部材との接合形状などを調査し選定した．試作防水ユニットの防水確認実験を行い，水密性を確保できることを確認した．
つぎに，2年目以降に使用予定の浮遊型双腕3リンクロボット実験機のシミュレーションモデルを対象として，基本的な力制御法を開発し，シミュレーションにより開発制御法の有効性を検証した．具体的には，ベースと手先の位置制御が可能なUVMS用分解加速度制御法を元に，片腕手先のコンプライアンスおよびインピーダンス制御法を開発し，壁への一定力押し付けシミュレーションにより，いずれも制御可能であることを確認した．また，外乱オブザーバを用いたセンサレス制御法の検討も行い，高精度なロボットモデルを用いた場合には良好な制御性能が得られることを確認した．
また，バイラテラル制御法の基礎実験も行い，その有用性を確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
力覚センサユニットの製作が遅れたため，センサユニットの水中特性確認実験まで至らなかった．なお，2年目初頭にて実験を行う予定であり，全体の計画には影響しない．
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目は，実験機に対して1年目にシミュレーションを通して開発した力制御系を構成し，種々の条件下における制御実験を行ない，制御系の改善を図る．なお，実験が順調に進まないことも十分予想されるため，3年目も実施する計画としている．
3年目は，まず，前年度に引き続き，手先の押しつけ実験を行い，開発制御法の適用条件等を明らかにする．つぎに，水中ロボットに力覚センサが搭載されているので，自律型制御法に加えて，マスタースレーブのバイラテラル制御など，力覚情報の適用可能性を検討する．
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