2013 Fiscal Year Research-status Report
パッシブダイナミック制御適用空気圧ゴム人工筋アクチュエータの開発
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24510230
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
清田 高徳 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (00195405)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南山 靖博 久留米工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (20549688)
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| Keywords | 安全工学 / 制御工学 / メカトロニクス / 空気圧システム |
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| Research Abstract |
１．２リンクＰＤＣ空気圧ゴム人工筋マニピュレータの安全高精度制御に関する研究：申請者らが提案しているパッシブダイナミック制御（ＰＤＣ）を適用するため開発した空気圧人工筋２リンクマニピュレータ実験装置を用いて、水平面における連続位置決め制御と円軌道追従制御実験において、ＰＩＤ制御との比較を行い、良好な結果が得られた（論文２）。さらに、大きな負荷に耐えられる新しいメカニズムの２リンクマニピュレータを開発し、有効性を検証した。
２．ＰＤＣ空気圧ゴム人工筋アクチュエータの重量物持ち上げ制御に関する研究：鉛直方向に設置した１リンク実験装置を用いて、重量物の位置決め制御実験を行った。持ち上げ制御では、移動によって基本の平衡状態が崩れるという問題点に対し、ＰＤＣ併用制御法を適用し、有効性を確認した（発表３）。また、平衡装置と移動装置を分けるメカニズムを検討し、実験装置を作製中である。さらに、拮抗型の２リンクマニピュレータを作製し、持ち上げの位置決め制御実験を行った。
３．ＰＤＣ併用制御システムの検討：ＰＤＣにＰＩＤ制御を併用する制御法を提案し、１リンク実験装置により有効性を検証した（発表３）。２リンクマニピュレータに対しては、制御法を検討中である。
４．ＰＤＣを包含する安全な制御に関する研究：ブレーキを用いる軌道追従制御「囲い込み制御」を揺動型空気圧シリンダを用いたマニピュレータに適用し、１リンク実験装置ではスライディングモード制御との比較を行い、２リンク実験装置では軌道追従制御実験により、それぞれ有効性を示した（論文１；発表１，２）。
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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
１．２リンクＰＤＣ空気圧ゴム人工筋マニピュレータの安全高精度制御に関する研究： おおむね計画通り運んでいる。拮抗型の２リンクマニピュレータを異なるメカニズムで２種類作製し、軌道追従制御実験によりブレーキ制御に基づくＰＤＣの有効性を示した。制御に数学モデルを必要としない制御であるが、ＰＩＤ制御より精度良い制御が実現できた。
２．ＰＤＣ空気圧ゴム人工筋アクチュエータの重量物持ち上げ制御に関する研究： おおむね計画通り運んでいる。昨年度、１リンクの基礎実験で見付かった問題点を解決する方策を２つ考案し、ＰＤＣ併用制御システムが有効であることは示すことができた。もう一つの方策に関しては、実験装置を作製中である。
３．ＰＤＣ併用制御システムの検討： おおむね計画通り運んでいる。上記持ち上げ制御において、１リンク実験装置でＰＩＤ制御を併用する制御法が有効であることを示した。さらに、開発した２リンク実験装置を用いた基礎実験を行っている。
４．ＰＤＣを包含する安全な制御に関する研究： やや遅れている。揺動型空気圧アクチュエータを用いる２リンクシステムに対して「囲い込み制御」を適用し、スライディングモード制御との比較を行った。しかし、安全な制御に関する考察はまだである。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．２リンクＰＤＣ空気圧ゴム人工筋マニピュレータの安全高精度制御に関する研究： 引き続き、現有の実験装置で制御性の向上を目指す。さらに、拮抗型人工筋と揺動型シリンダを組み合わせたマニピュレータを開発中であり、連続位置決め制御や軌道追従制御において、より効果的なブレーキ制御方法を開発するとともに、安全性の検証実験を行う。
２．ＰＤＣ空気圧ゴム人工筋アクチュエータの重量物持ち上げ制御に関する研究： 開発した２リンク実験装置を用いて、基本ＰＤＣに基づく方法と、従来の制御を併用する方法を比較、検証する。さらに、スライディングモード制御との比較を行う予定である。
３．ＰＤＣ併用制御に関する研究： これはまだ検討の余地が大きく、現有および開発中のいくつかの実験装置を用いて、より効果的な制御法を開発する。さらに、制御生と安全性のトレードオフについて、検討する。
４．ＰＤＣを包含する安全な制御に関する研究： 今後、本質安全制御や監視調整制御との関係について明らかにしたい。
５．ＰＤＣの新展開： ＰＤＣを適用した新しいパワーアシスト装置の原理を考案し、開発を進める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
実験装置の設計が予定より遅れ、今年度中の物品購入が間に合わなかったため。
拮抗型人工筋と揺動型シリンダを組み合わせた２リンクシステムの製作費、
現有の実験装置の改良にかかる消耗品費、
国際会議参加旅費、国内出張旅費、英語論文校閲費、等
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