2019 Fiscal Year Research-status Report
制御目標値削減による多関節ロボットの操作物接触順応法の開発
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17K06256
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
関本 昌紘 富山大学, 学術研究部工学系, 講師 (40454516)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マニピュレーション / 接触作業 / 適応 / 作業座標制御 / 冗長自由度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ロボットアームによるバルブ開閉作業では，ねじピッチの不確かさによる制御目標値と実際の送り量の不一致が，ロボットに過度の駆動力を生じさせる．本研究は，このような接触操作時の位置誤差制御問題に対し，制御目標値の一部を削減し，零空間内のアーム姿勢（冗長自由度）の動的遷移を用いた解決法の確立を目的とする．本年度の研究実績を以下に示す．
１．手先制御に対する零空間のヤコビ行列の大きさ評価により，外力への順応性（零空間動作のしやすさ）の定量化手法を確立した．これまで，零空間アーム姿勢の動的遷移により外力順応できることを示したが，順応の程度・方向を明示できなかった．７関節ロボットアームの動力学シミュレーションにおいて，方向の異なる一定量の外力作用に対し，提案手法が大きな値を示す方向には順応しやすく，逆に，小さな値の方向には順応しにくい結果を得た．この手法により順応の程度・方向を評価できることを確認した．
２．減速機メーカーとの情報交換の中で，現在のロボットアームの関節仕様を保ちつつ，より逆可動性の高い減速機を実現可能であることがわかってきた．これは零空間アーム姿勢の動的遷移を効果的に発揮する重要な要素である．そこで，当初の研究計画に追加して，この効果を確認するための準備（モータユニットの再構成など）を行った．
３．手先幾何拘束・モータ動特性を考慮した７関節ロボットアームのねじクランク動作の動力学シミュレータを開発した．逆可動性の高いロボットアームは，外力順応を得やすくなる反面，冗長姿勢の動作（自己運動）が大きくなり，意図しない振る舞いを招きやすくなる．次年度に実施する逆可動性を高めたねじクランク動作実験に先立ち，望ましい挙動を得る適切な関節粘性，手先接触力への影響および安定性解析の調査にこれを用いる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
減速機メーカーとの情報交換の中で，接触順応の効果的な発揮を期待できる関節柔軟化手法が見つかった．これは本研究の核心をなす要素であり，補助事業期間を１年延長し，当初の研究計画に追加して，これを検討することにしたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
追加テーマの実施後，当初の研究計画の残りを推進する．具体的には，逆可動性を高めたときに望ましい挙動を得る適切な関節粘性，手先接触力への影響の調査，逆可動性を高めた順応実験，および提案手法による接触順応動作の動力学的な安定性解析を行う．
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| Causes of Carryover |
接触順応実験のためのロボットアームとハンドの保守費用および研究成果発表のための費用に残りが生じた．これらの実施に使用する．
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