Mechanics and control of dynamic robot motions using singular configurations

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04350
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Urakubo Takateru 神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (10335424)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 動力学解析 / 最適運動計画 / ロボットマニピュレータ

Outline of Final Research Achievements

In this study, the dynamic features of robotic arms around the singular configurations were investigated by theoretical analysis, numerical simulations and hardware experiments. For two-link arms, we analyzed the change in dynamic manipulability with link lengths, and found that utilizing singular configurations is advantageous in achieving dynamic tasks of moving heavy objects, and that the advantage tends to be greater when the forearm is longer than the upper arm. For a legged robot under microgravity, it was verified by numerical simulations that an efficient jumping motion is possible by using an impact force between the end-effector and the ground surface.

Free Research Field

ロボット工学、制御工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

特異姿勢はその運動学的性質を根拠に従来のロボット制御において避けられる傾向が強い。本研究によって動力学的な有用性を理論解析、数値シミュレーション、実機実験によって示したことは、今後のロボット制御の考え方に対する学術的な新たな提案となる。また、特異姿勢を活かすことで、ロボットの達成可能なタスクが増えるとともに、タスク達成に必要な消費エネルギを低減可能である。よって、本研究の成果は、社会で活躍する有用なロボットの創出に貢献すると期待される。