2013 Fiscal Year Research-status Report
弾性大変形の受動的変形様相制御による弾性フィンガーグリッパの高機能化
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25820084
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安藤 大樹 埼玉工業大学, 工学部, 講師 (60377819)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | グリッパ / 弾性大変形 / 変形様相制御 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，弾性フィンガーの弾性大変形の変形様相を受動的に制御することにより小形化とソフトで安定した把持の両方を実現する高機能グリッパの最適設計を機構と制御の両面から検討し，その最適な変形様相制御条件を明らかにするとともに，開ループ系および閉ループ系における受動的変形様相制御の役割を明らかにすることである．
本年度の研究実績は以下の３つである．
１．開ループ系における弾性フィンガーグリッパの把持力を増大させる受動的変形様相制御の最適条件の解明のため，受動的変形制御要素の配置に関するパラメータスタディを行った．パラメータスタディの範囲は，受動的変形制御要素の付加によりグリッパが大型化しない範囲で最大となるよう，グリッパ全体の構造を再検討することにより決定した．パラメータスタディの結果，受動的変形制御を行わない場合との比較で，把持力を最大2.7倍増大させる条件が存在することを確認した．
２．把持力の動的安定性能を向上させる受動的変形様相制御の最適条件の解明のため，受動的変形制御要素を付加した弾性フィンガーグリッパのピックアンドプレース作業をシミュレーションするモデルを構築した．
３．閉ループ系における弾性フィンガーグリッパの把持力の動的安定化を行うフィードバック制御系の設計を行った．フィンガーの変形をひずみゲージで検出することを想定し，操作量を駆動変位としたフィードバック制御系を構成することにより，把持力の動的安定化が行えることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
受動的変形制御要素の配置に関するパラメータスタディを行う際に，その範囲を最大化するようグリッパ全体の構造を再検討したため，当初予定していたものより広い範囲でパラメータスタディを行うことができ，当初予定していた範囲で得られる結果よりも良い結果が得られた．この範囲拡大により計算量が飛躍的に増大したため，当初の計画からやや遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下のことを行う．
１．開ループ系における弾性フィンガーグリッパの小形化とソフトで安定な把持を両立する受動的変形様相制御の最適条件の解明のため，本年度に構築したシミュレーションモデルを用いて受動的変形制御要素の配置に関するパラメータスタディを行う．
２．フィードバック制御系の性能限界の解明のため，本年度に設計したフィードバック制御系を用いて閉ループ系の性能限界を明らかにする．
３．受動的変形制御要素とフィードバック制御系を付加した弾性フィンガーグリッパの最適変形制御条件の解明のため，構造系の設計変数とコントローラの統合的最適設計を行い，検証実験を行う．
４．以上より得られた結果を比較し，開ループ系および閉ループ系における受動的変形様相制御の役割を明らかにする．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
パラメータスタディによる最適条件の解析に遅れが生じたため，検証実験に必要な機器等の購入を次年度に先送りした．
パラメータスタディの結果が全て得られ次第，その結果を元に検証実験に必要な機器等の購入を行う．
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Research Products
(2 results)
