2019 Fiscal Year Research-status Report
Control of Variable Stiffness Tendon Arm with Stereo Camera in 3D Space for Human Friendly Robots
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17K06491
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
駒田 諭 三重大学, 工学研究科, 教授 (10215387)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢代 大祐 三重大学, 工学研究科, 助教 (60607323)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 筋骨格 / 腱駆動 / 剛性 / 視覚 / 非線形バネ / 制御 / ロボットアーム / 超音波モータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
軽量なアームとするためには出力重量比の大きいアクチュエータが必要であるが、その一つとして超音波モータがある。しかし、飽和等の非線形性があり高性能化が難しい。そこで、角速度飽和のある超音波モータを用いた負荷トルク制御系のための積分器を持たない制御器を設計した。積分器を持たないことにより角速度飽和に伴うワインドアップ現象が抑制される結果、制御性能が向上することが示された。
非線形バネを用いた腱駆動機構は、バネの非線形性によりバネ剛性を可変とすることで関節剛性を変化させられる。ロボットに機械的な柔らかさを持たせることができるため人間環境下で要求される動作を実現可能となる。ここでは、低剛性の有用性を明らかにした。目標値追従の実験では、低剛性の方が制御系の振動を防ぎ，早い立ち上がりを実現できることを、ゼロトルク制御の実験では、衝撃力を低減でき、正確なゼロトルク制御の実現ができていることを確認した。
さらに、モータトルクの2乗和を最小にし、負担を最小にする最適姿勢決定手法を提案した。本手法は、各姿勢におけるモータトルクを張力修正を用いて導出し、張力リミッタを超えない姿勢の範囲から最適姿勢の探索を行う手法である。従来手法には張力リミッタを考慮しない張力変換手法が用いられており、最適姿勢が張力リミッタの範囲外に存在するときには局所的な最適姿勢になるという問題があったが、張力修正を作業空間まで拡張して定式化し、姿勢決定手法に適用することで、従来手法よりも最適な姿勢を決定できる(局所的な最適姿勢ではなく、大域的な最適姿勢を決定できる)手法を提案した。
ビジュアルサーボに関しては、これまでに開発した2次元平面内での手法を、実際の作業を行うために3次元空間への手法に拡張し、シミュレーションで検証を行った。現在は3次元対応のカメラシステム実験装置を開発している所であり、実験での検証を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要で示したように、いくつかの研究成果を排出している。さらに、研究成果を国際会議や国内大会で発表した。実験的に研究成果の検証のために，実験装置の製作も行っている。以上の成果によって順調に進んでいると判定した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究費を用いて実験装置の開発を行ってきているため、実験的に提案手法の有用性を明らかにしていく。ビジュアルサーボに関しては、3次元対応のカメラシステム実験装置を開発している所であり、それを用いて検証を行う予定である。腱駆動アームの制御においては、多関節での実験を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
モータを注文したのだが、昨年度に間に合わず、参加を計画していた国際会議の開催がなくなったため。すでに入荷済みのモータの代金を支払うことと、装置の修正や、研究成果の発表等で使用する。
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Research Products
(3 results)
