2015 Fiscal Year Research-status Report
柔軟性と力学的干渉を活用した多リンクマニピュレータの省エネルギー軌道計画法の確立
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26420188
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| Research Institution | Asahikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
阿部 晶 旭川工業高等専門学校, システム制御情報工学科, 教授 (30313729)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | フレキシブルマニピュレータ / 振動制御 / 省エネルギー / 軌道計画法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，複数のフレキシブルリンクから構成されるマニピュレータシステムのPoint-To-Point (PTP) 制御問題に関する研究を実施し，省エネルギー化への新たな駆動法を探求することを目的としている．平成27年度の研究実績は以下のとおりである．
本研究では，マニピュレータシステムのPTP制御問題に軌道計画法，すなわちフィードフォワード制御法を駆使して残留振動と駆動エネルギー最小化の両立を目指している．フィードフォワード制御の性能は制御対象のモデルの精度に依存することとなる．そこで，フレキシブルマニピュレータの高精度なモデルを得るための検討を行った．はじめに，1リンクフレキシブルマニピュレータを扱い，大変形に伴う幾何学的非線形性を考慮してモデリングを実施し，昨年度開発した軌道計画法を適用して残留振動抑制を試みた．そして，シミュレーションおよびモデル実験から提案されたモデリングが有効であることを示した．
次いで，柔軟ベースに搭載されたフレキシブルマニピュレータの振動制御を試みた．ここでも，フレキシブルマニピュレータモデリングには大変形理論，残留振動抑制には昨年度開発した軌道計画法を適用した．シミュレーションならびにモデル実験からマニピュレータの旋回角を軌道計画法から得られた最適軌道で旋回させると，柔軟ベースとフレキシブルマニピュレータの残留振動が同時に抑制できることを明らかにした．
さらには，1リンクフレキシブルマニピュレータのPTP制御時には，初期たわみを与えると駆動エネルギーが削減できることをシミュレーションから明らかにした．そこで，この物理現象を反映させた新たな2段階軌道計画法を提案した．シミュレーションを実施し，提案手法は先行研究のものよりも駆動エネルギーが大幅に削減されることを示した．これより，省エネルギー化への新たな知見を得ることができた．
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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
2自由度フレキシブルマニピュレータのPTP制御問題を扱い，1つのアクチュエータの軌道計画法により，2自由度の残留振動が抑制されることをシミュレーションならびにモデル実験より明らかにした．これより，フィードフォワード制御による，多モード振動制御の知見を得ることができた．さらには，従来手法よりも駆動エネルギー削減効果が顕著に表れる新たな軌道計画法も開発した．以上より，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 |
次年度においては，今年度開発した2段階軌道計画法を1リンクフレキシブルマニピュレータならびに柔軟リンクに搭載されたフレキシブルマニピュレータのPTP制御問題に適用し，駆動エネルギー削減効果の実現性を検証する．そして，マニピュレータの柔軟性が駆動エネルギーに及ぼす影響を考察し，さらなる省エネルギー化が図られるか否かの力学的原理を探求する．最後に，シミュレーションとモデル実験の両面から，提案した省エネルギー軌道計画法の妥当性および有効性を検証する．
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| Causes of Carryover |
実験装置が予定よりも安価に構築できたためである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に繰り越した予算は実験装置の拡充のための構造部材等に充てる予定である．
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