2012 Fiscal Year Annual Research Report
先進複合構造による高機能ロボット構造と制御系設計に関する研究
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22560215
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小林 幸徳 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10186778)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 柔軟ロボットアーム / 複合材料 / 投球動作 / 最適剛性 / サーボモーター / 動ひずみ / シミュレーション |
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| Research Abstract |
２リンク柔軟ロボットアームを基本構造とし，アーム先端のハンドからボールを投げる運動を実現する解析モデルを確立し，シミュレーションによって部材の弾性特性とボールの初速度の関係を調べた．２３年度は二つの正弦半波関数の組み合わせにより，テイクバックとスローイング動作を実現できる入力トルクパターンを採用し，実現可能な最大トルク値のもとでシミュレーションを実施した．２４年度は，アームの剛性の影響も同時に考慮した最適計算を実施した．最適化にはParticle Swarm Optimization の手法を用い，Genetic Algorithm による結果との比較も行った．
実験に関しては，２３年度までの補助金で導入したサーボモーターを用いて試作を行った．第１リンクを剛体アーム，第２リンクを複合材料で補強した柔軟アームとし，先端には人工筋アクチュエータで開閉できるボール把持機構を取り付けた．これらは，いずれも本研究において開発した構造と機構である．シミュレーションと試作機の運動特性の比較を行い，試作機に固有の摩擦の影響を補償するアルゴリズムを考案し，シミュレーションで得られた最適駆動トルクを入力して多くの動作データを獲得した．その結果，線形化した解析モデルのシミュレーションは，ボール放出後の運動で実験結果と大きな違いが生じるが，非線形モデルの結果は実験結果とよく一致することが分かった．最適化後のボール速度とエネルギー効率を，剛体アームを想定したシミュレーション結果と比較したところ，本研究で提案する機構がより効率的であることが確認できた．しかし，強い非線形を伴う運動となるため，局所最適解に陥る場合があるため，今後は効率的にグローバルが最適解を獲得する手法を開発する必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(3 results)
