2021 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 – 2023-03-31
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| Keywords | ロボットアーム / 制御 / 非線形バネ / 腱駆動 / 剛性 / 視覚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒューマノイドロボットのための視空間を用いたビジュアルサーボに関しては、実機実験を行い、内部パラメータ誤差により、ジョイントフィードバックで大きな誤差がみられた。一方でビジュアルフィードバックは画像処理遅れ時間と、画像上のノイズによってゲインが大きくできず、収束時間が大きくなってしまった。これにより、精密な動作が求められる状況ではビジュアルフィードバックを、素早い動作が求められる状況ではジョイントフィードバックを有効にするなど、状況に応じてセンサを使い分ける事ができる点から、ヒューマノイドロボットの様々なタスクや状況に対応できるようなシステムとして有用である。
非線形バネを有する腱駆動機構には、腱の張力に制限が存在し、張力指令値が制限を超えた場合、望みの指令値を得ることができなくなる。そこで、張力修正を行い、導出された張力が実現可能な範囲内であれば張力修正による張力を、実現不可能な範囲であればKKT条件による最適化を用いて張力リミッタの範囲内で、アーム先端の力と剛性を可能な限り元の指令値に近づけた新しい張力を指令値とし、2種類の手法を切り替えて使用することによって、2つの手法の欠点を補い合う方法を提案した。実現可能な指令値では張力修正が、実現不可能な指令値ではKKT条件による最適化がより張力の制約を満たしたうえでモーターへの負荷を減らす指令値を入力できることを確認した。
非線形な制御システムへの応用のために、高木-菅野ファジィシステムのセンサー故障推定に焦点を当て、Kalmanオブザーバーの構造とzonotope理論を組み合わせて設計されるZonotopic Kalman Observerの、フロベニウスノルムの最小化によるゲイン最適化法を提案した。
バネを含んだ制御システムの制御手法として、カメラと加速度センサを用いる手法の提案と、ばね定数の最適化を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまで開発してきた手法の実験による評価を行い、国際会議での成果発表も行っている。さらに、非線形システムに対する故障検出、バネのあるシステムに対する制御法や、制御性能を最適化するばね定数の決定など、本研究に関係する様々な成果を排出できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒューマノイドロボットのための視空間を用いたビジュアルサーボに関しては、アクティブカメラを使った方法に拡張し、非線形バネを有する腱駆動機構に関しては、指令値修正の最適化計算の高速化を行うことで、実用化に近づける。さらに、関連する制御手法の開発と検証を続ける。
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| Causes of Carryover |
年度末に参加した2つの国際会議がオンライン開催となったため、使用金額が少なくなった。装置の改良のために使用する。
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Research Products
(5 results)
