2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25289128
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
三平 満司 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (00196338)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関口 和真 東京都市大学, 工学部, 助教 (80593558)
中浦 茂樹 佐世保工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (20323793)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 機械力学・制御 / 劣駆動システム / 非線形システム制御 / 非線形システム解析 / 非安定化 |
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| Research Abstract |
本研究の主な課題である劣駆動システムの解析と非安定化運動生成問題の一つとして，本年度は人間を4つのリンクでモデル化した4リンクロボットの跳躍運動制御問題を考察した．本研究の目的はより人間らしい跳躍運動を達成することであり，具体的には，先行研究の課題であるつま先状態を考慮した跳躍運動を達成することを目的としている．これを達成するために，本研究ではリンク間のある非駆動関節を拘束することによって他の関節角が動き出すことを新たに発見し，それに基づく新規の跳躍制御手法を提案した．具体的には，提案制御則では非駆動関節であるつま先を固定する出力関数を零化することで、不安定なゼロダイナミクスによる他の関節角の動き出しを利用している．さらに，リンクの各関節角を同期させる出力関数を零化し，得られたゼロダイナミクスをオフラインで解析することで，所望の動き出しを達成するための制御パラメータの設計指針を与えている．また，数値シミュレーションによる提案制御則の有効性確認を行っており，実機による検証を行うための実験システムを構築している．
一方で，劣駆動システムの制御に関するその他の研究として，4リンクロボットの着地制御則の提案や部分線形化に基づく切り替え制御器の設計，システムの可制御性の度合いを評価する指標である可制御度の提案を行っている．また，Trirotor型Unmanned Aerial Vehicleの飛行制御問題や人工衛星のrotorの故障に備えた劣駆動3次元姿勢制御問題の考察など，具体的な応用を意識した研究も行っている．
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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
本年度は，主な課題である4リンクロボットの跳躍運動制御問題に対して，先行研究に比べてより人間らしい跳躍を達成する新たな跳躍制御手法を提案している．また，制御パラメータの設計指針もある程度解析できており，数値シミュレーションでその有効性を確認している．実機による有効性検証については実験システムの改良に留まったが，本課題に対して新たな知見を見出し，制御則の提案やシミュレーションによる検証を行っている点や，他にも多くの劣駆動システムに関する考察を行っている点から，本研究はおおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，前年度の主な研究成果である4リンクロボットの跳躍制御問題に対して，提案制御則の実機による有効性検証を行う．また，ここで用いた劣駆動系の出力関数とゼロダイナミクスの関係を相対次数や劣駆動度という観点から理論的に明らかにすることを試みる。さらに，跳躍制御では状態が発散することによる素早い動きの実現を目標としていることに対して，リミットサイクルと呼ばれる周期運動の達成を別の目標とし，曲率を持った2リンクロボットによる連続転がり運動への提案手法の応用について検討する．また，跳躍制御問題の実験検証に並行して，4リンクロボットの着地制御問題の検証のための実験システムの構築を行う．
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