Optimal Primitives Acquisition for Nonprehensile Manipulation via Composite Model of Motion and Tactile Force

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04370
• 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: Nanzan University
• Principal Investigator: Nakashima Akira 南山大学, 理工学部, 教授 (70377836)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂本 登 南山大学, 理工学部, 教授 (00283416)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: マニピュレーション / 非拘束マニピュレーション / 最適制御 / 劣駆動 / 衝突現象 / 不連続システム / 離散システム

Outline of Final Research Achievements

This paper dealt with the motion primitives for the nonprehensile manipulation and obtained the four research results: (1) Stabilization and cycle motion control for the ball-plate system; (2) Stabilization control for the composite discrete/continuous system of the ball-hitting task; (3) Optimal control for the underactuated systems; (4) Stabilization control for the backlash mechanical system with the discontinuous state transition. These results make the high precise control for the essential motion primitives in the nonphrehensile manipulation, which would yield the practical implementation of the whole-raged manipulation in the robotic research area.

Free Research Field

ロボット工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

非拘束マニピュレーションとして扱う操り運動は，不完全な拘束状態，衝突による連続・離散現象の複合現象，非駆動機構を持つ劣駆動系，および間隙を伴う接触による不連続現象といった，物理的に本質で頻出する現象でありながら有効な制御手法が確立されていないものである．本研究はそれらに対して高精度な制御法を提供するものであり，学術的に寄与するところ大である．また，これらの操り運動は，そのまま人間が日常生活において行う一般的な各種の操り作業に対応している．そのため，本研究成果はロボットが日常生活において人間の作業の介助・代替を大きく推し進めるものである．