2022 Fiscal Year Research-status Report
冗長マニピュレータ有する冗長性の動力学的利用のための動力学特性の解明
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20K14705
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| Research Institution | Wakayama National College of Technology |
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Principal Investigator |
岡部 弘佑 和歌山工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (40758132)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 冗長マニピュレータ / 動的可操作性多面体並進 / 操作力多面体並進 / 冗長性を利用した衝突検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は「運動学的冗長マニピュレータの有する冗長性の動力学利用のための動力学特性の導出とその検証」である．2021年度までに動的可操作性多面体並進の実機検証環境の構築と，冗長自由度1の操作力多面体並進理論の構築，冗長自由度1という条件下における冗長性を利用した衝突検出手法の提案を行ってきた．本研究課題3年目の昨年度は下記3点の成果を得た．
１．操作力多面体並進理論について学術論文誌に論文を掲載
２．冗長性を利用した衝突検出手法について理論を拡張し，実際のマニピュレータにおいて問題となる要素について考察
“操作力多面体並進理論について学術論文誌に論文を掲載”では，2021年度までに冗長自由度１の操作力多面体の並進に関する解析を行ってきた．2022年度では実際のマニピュレータにおいて考慮すべき，関節とリンク間に存在する減速機のバネ要素や減速機内部で生じる摩擦抵抗について考察を行った．また，これらを1つの論文にまとめ日本ロボット学会誌に筆頭著者として掲載した．
“冗長性を利用した衝突検出手法”については，2021年度までに冗長自由度１のマニピュレータに関する冗長性を利用した衝突検出手法の提案とシミュレーションによる有効性検証を行った．2022年度では衝突検出に用いる変数を内部力から内部力を生じさせる関節駆動トルクに変更することで，冗長自由度2以上のマニピュレータに対しても適応可能な手法に拡張した．また，実際のマニピュレータにおいて考慮すべき，関節とリンク間に存在する減速機のバネ要素や減速機内部で生じる摩擦抵抗，キャリブレーション誤差による実際の関節変位と計測された関節変位間の誤差について考察を行った．
これらの研究成果が認められ2022年度はイギリスのScience Impact Ltd.が出版する学術雑誌“Impact”に研究紹介記事が掲載された．
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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
2022年度には冗長マニピュレータの動的可操作性多面体の並進に関する実機実験を計画していたが，UNISERVOを用いた平面3関節冗長マニピュレータの構築が難航し，実機実験に至っておらず，動的可操作性多面体の並進に関する研究は遅れが生じている．
一方，本研究課題で当初は予定していなかった冗長マニピュレータの操作力多面体の並進については，実際のマニピュレータの場合に考慮すべき点まで考察した論文を学術論文誌に掲載でき，さらには冗長性を利用した衝突検出手法の提案と実機検証，その他，実際のマニピュレータにおいて考慮すべき要素に対する考察まで完了しており，大きな進捗が得られている．
そのため，研究の遅れと予想外の研究の成果，進捗を鑑みて，上記の進捗状況と自己評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
動的可操作性多面体並進の実機検証に遅れが生じている．原因としてはアナログ電圧を用いた動作指令や計測情報のやり取りにノイズが乗っていることが挙げられる．検証実験に用いるUNISERVOはアナログ電圧による指令以外にもデジタル通信のコマンドによる指令も可能であるため，2023年度はUNISERVOをコマンドによる動作指令とすることでノイズ対策をし，動的可操作性多面体並進の実機検証を行っていく．またマニピュレータの動力学パラメータに誤差が含まれる場合の影響について考察し，実機検証結果を合わせて考察することで論文にまとめていく．
また，マニピュレータの冗長性を利用した衝突検出手法についても手法の提案や実際のマニピュレータに考慮すべき要素に関する考察，実機検証等が完了しているため，2023年度に論文にまとめ，学術論文誌への掲載を目指す．
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| Causes of Carryover |
日本ロボット学会誌に掲載した論文「冗長マニピュレータの動力学特性による操作力多面体の並進」の投稿時期が2022年度末になってしまったため，論文掲載費が2022年度予算となるか2023年度予算となるか不明であり，論文掲載料が2022年度予算となった場合でも払えるように残した結果，次年度使用額が生じてしまった．
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