2014 Fiscal Year Research-status Report
産業用ヒト型双腕ロボットの巧妙なプレート操り動作による転がりボールの運動制御
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25420075
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
廣垣 俊樹 同志社大学, 理工学部, 教授 (80275172)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 産業用ロボット / 協調制御 / 双腕 / プレート操り / 自動化 / 数値制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
産業用のヒト型双腕ロボットの両腕で600×450×20mmの木製プレートを保持して，プレートに複雑な旋回運動を与えることで，プレート上に転がり円および転がり四角形運動を創成する手法に取り組んだ．前年度の実績より，プレート上のボールの転がり運動をプレートの直交２軸傾き旋回運動の組み合わせでコントロールするための基本理論は構築済であり，本年度は主にその発展に取り組んだ．大別して，扱うボールの特性とハンドリング性能の関係，転がり円運動の制御則を転がり四角形運動に拡張する手法，について検討した．扱うボールについて関しては，ボール表面の摩擦特性，ボール材質の密度，さらにボールの直径と中空化による，慣性モーメント／慣性質量の比，の影響について考察した．転がり円運動については，円からだ円，さらにラメ閉曲線の関係に着目して，円形と四角形の関連性を考察した．その結果，テーブル上で高い応答性を具現化するためには，表面の摩擦係数が低く，密度の高い，小径のボールが適していることが判明した．それらを考慮して，転がり軌跡を四角形にするためには，運動軌跡の角部で高い応答が必要となり，そのコントロール性を維持するには前年度の鋼球にゴムをコートしたボールより，密度が高く，表面の摩擦係数が低い，小径のセラミックボールが適していることを解明した．
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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
産業用ロボットの双腕にプレートを保持して，そのプレートに旋回運動を与えることで重力を利用してプレート上にボールの転がり運動を与えるための基礎理論を順調に構築できている．初年度はプレート上に転がり円運動であったが，本年度は転がり四角形運動を具現化できており，転がり多角形運動のコントロール則の解明に近づいた．円運動は無限多角形でモデル化でき，一方で多角形の最小角数に近い四角形での運動則を解明できたことで，任意の多角形への展開が見えてきた．
これらの成果は，ボールを掴むことなく，グラスプレスで重力を利用してボールを自由に運動制御できる可能性を示唆しており，省エネルギーかつ新しい物体の移動制御方法の構築に向けて順調なものと考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
事前にある程度は予想された事であるが，ロボットの双腕の動作における同期誤差が転がり運動制御の軌跡誤差に与える影響が大きいことが判明してきた．現状は，ロボットのプレート保持姿勢に無理がなく，そのために大きな問題とはなっていない．しかしながら一般化を進める上では，双腕ロボットにおいて種々の姿勢でプレート保持しながらプレートに旋回運動を与える必要がる．その場合，静的な教示動作を動的に再生する値ティーチングプレイバックにおける問題が顕在化するものと考えられる．そこで，予見制御の手法を積極的に導入して，いわゆる学習制御の分野に考察を展開する必要が不可欠と考えられる．よって，双腕の同期誤差に対する予見制御および学習制御の効果を明確化する予定である．
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| Causes of Carryover |
計画に対して僅かに前年度の残額が生じたが，消耗品や旅費等の節約に努めた結果であり，基本的に計画にしたがって予算を執行している．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
僅かに前年度の繰り越し予算があるために当初の計画より微増するが，計画に対して数%程度の差であり，予算申請時の計画を大きく変更する必要はない．計画通り順調に研究が遂行できており，今後も当初の計画にしたがって執行する予定である．
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