2019 Fiscal Year Research-status Report
屈曲と伸縮が可能な索状機械システムの複雑環境における超冗長制御
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18K04011
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
田中 基康 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50633442)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有泉 亮 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (30775143)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ヘビ型ロボット / 索状ロボット / 冗長性 / 伸縮 / 超冗長 / 複雑環境 / 拘束変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
環境との拘束条件が変化しない場合の制御対象については，伸縮に起因する冗長性の利用法について検討を行い，成果は国内学会にて発表を行った．さらに検討を重ねた結果，特異姿勢回避については従来同様の手法では回避が難しく，注意が必要であることが明らかになった．成果については論文を執筆中である．
環境との拘束条件が変化する場合については，３次元環境として段差昇降を対象とし，モデル化と制御設計を行った．提案制御手法によりリンクの伸縮を利用しながら段差を昇降できることをシミュレーションにより確認した．
前述のモデルはすべて車輪が横滑りしないと仮定したモデルを用いていた．これに対し，新たに横滑りを考慮した動力学モデルを導出し，先頭を制御するための制御入力を設計した．その有効性はシミュレーションで確認し，横滑りしないと仮定した場合のような特異姿勢への収束がないことと，適切な直動関節の利用が創発されることが確認された．成果は国内学会にて発表した．
また，連続体に基づく方法として，連続曲線へのフィッティングを用いて３次元操舵を行う制御方法を改良し，実機の各種制約条件を考慮できるようにした．提案手法は後述する実機を用いて実機検証を行った．成果は学術雑誌（国際）に投稿中である．また，その知見を応用した多連結移動ロボットの管内移動について，前年度投稿中であった成果を査読コメントに基づきさらに深め，学術雑誌（国際）に採録された．
検証実験のための実機については，３次元動作とリンク伸縮が可能な多連結移動ロボットを開発し，前述の３次元操舵の実験に用いた．
さらに，伸縮を用いた制御の応用として，プラント点検用の多連結移動ロボットの一部を伸縮リンクとみなした制御を提案し，成果を学術雑誌（国際）に発表した．
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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
３次元操舵については，ロボットの屈曲量が伸縮状態に依存して小さく抑えられてしまう問題が生じていたが，制御手法にて制約を考慮した手法を提案したため，実機実験を行うことができた．しかしながら，屈曲量と伸縮量を両立した実機については次年度に持ち越しとなった．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度の研究計画には，「３次元環境への拡張」「実機開発」「実機検証と生物の運動知能の考察」を挙げている．
３次元環境への拡張については，段差以外の３次元環境について検討を行う．
「実機検証と生物の運動知能の考察」については，屈曲量と伸縮量を両立した実機の開発を行い，提案制御方法の実機検証実験を行う．
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| Causes of Carryover |
屈曲量と伸縮量を両立した実機の開発が続いており，一部のリンクは完成したものの，十分なリンク数を制作することができなかったために次年度使用額が生じた．次年度使用額については，リンク数の増加と改良を行うために用いる．
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