2010 Fiscal Year Annual Research Report
非線形バネ機構ロボットのための実環境適応型モーション制御システムの開発
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21560460
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
駒田 諭 三重大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10215387)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平井 淳之 三重大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30345996)
白井 達也 鈴鹿工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (20342503)
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| Keywords | 非線形バネ機構 / ロボット / 関節剛性 / 環境適応 / モーションコントロール / 腱駆動 / ヒステリシス特性 / 外乱オブザーバ |
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| Research Abstract |
1.剛性可変腱駆動機構に対する改善
現在の三リンク柔軟関節ロボッドアームの軽量化・高剛性化と同時に,関節剛性調整機構のレイアウトをロボットアーム側よりロボット本体内へ移動するメリットを検証した.併せて,現在の関節剛性調整機構では関節剛性を高剛性化した際に,関節剛性調整機構の要素部品である非線形バネSATが過度なストレスを受けて塑性変形し,特性が大きく変化してしまう問題点を,機械式重力補償機構およびコンプライアンスリミッターと名付けた関節剛性を柔軟な状態と高剛性な状態に不連続に切り替えるシンプルな機械式機構の開発により改善することを目指し,解析および試作を行った.
2.剛性可変腱駆動機構の制御手法の開発
制御系で用いられる関節トルク指令と関節剛性指令の腱張力への変換においては、腱張力の上下限を考慮しなければならない。ここでは、肢の生体筋骨格に近い構造の2開節腱駆動機構に対して、代数計算により腱張力の下限を考慮し、できるだけ指令値を実現可能な変換を開発した。これにより、腱張力の制限がある場合にできるだけ元の指令値に近い応答を実現でき、座標変換の計算時間を短縮可能なことから短い制御周期を実現できる。
タスクの実現に向けた改善として、手先の硬さを表現した任意の剛性楕円を機械的と制御的の両方で実現できるハイブリッド剛性楕円制御手法を開発した。これにより機械剛性と制御剛性は応答の初期と終盤のそれぞれで支配的であることを示した。
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