Research and Development of Positioning Controller for Collaborative Robots Considering Safety and Fast/Precise Performances

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02160
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21040:Control and system engineering-related
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Iwasaki Makoto 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10232662)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 佳弘 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70769869)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: モーションコントロール / フルクローズドフィードバック制御 / ２自由度制御

Outline of Final Research Achievements

The research has strongly developed and verified methodologies and theoretical approaches for a control system that achieves both safety and high performance in human collaborative industrial robots, on the basis of introducing a 2-degree-of-freedom control with full-closed feedback compensation using load-state sensors of angular and torque:
1) a mechanical structure design has developed to realize the full-closed feedback-based 2-degree-of-freedom control by load-state sensors,
2) the proposed full-closed controller design has been implemented and verified by a series of numerical simulations and experiments for a prototype of robot, considering the achievements in both the safety and high performance capabilities.

Free Research Field

メカトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は，１）負荷軸角度センサによるフルフィードバック２自由度位置決め制御系の設計，２）負荷軸角度・トルクセンサフィードバック制御の多関節ロボット制御への拡張に基づき，従来のロボット制御では困難であった「安全性と高性能性の両立」という，相反する制御目標の達成に挑戦したものであり，学術的にも独自性の高い研究である。その結果，人協働ロボットの要求仕様策定とそれを実現するセンサの開発と制御系設計の提示がなされ，ロボット制御系の格段の発展，他のメカトロ制御系への展開に繋ぐことができた。本研究の成果は，産業界のみならず医療・社会分野への波及効果も非常に高く，世界に新たな学問的進展を示すことができた。