2016 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of an Energy-Saving Trajectory Planning Method for Multiple-Link Manipulators Using its Flexibility and Dynamic Interaction
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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 |
はじめに，2リンクフレキシブルマニピュレータの実験装置を開発した．この実験装置では，一端を固定した真鍮製の2つのフレキシブルリンクを平行に設置し，これを第1フレキシブルリンクとした．この第1リンク自由端の先端に，真鍮製の第2フレキシブルリンクを搭載したACサーボモータを設置した．第2リンクをサーボモータで旋回させると，第1，2リンクに振動が生じる機構となっている．
次いで，理論解析に基づいてこのマニピュレータの運動方程式を導出した．ここで，高精度な数学モデルを構築するために運動方程式のパラメータを同定実験により求めた．この数学モデルを用い，2リンクフレキシブルマニピュレータの省エネルギーフードフォワード振動制御を試みた．提案手法において，Point-To-Point (PTP) 制御のための第2リンクの軌道を時間に関するべき級数を入力としたサイクロイド関数で表現した．このとき，生成される軌道の形状はべき級数の係数に依存する。そこで，2つの残留振動を抑制するとともに駆動エネルギーが最小となるよう進化的計算を適用し，べき級数の係数をチューニングさせて最適軌道を求めた．この手法で生成された軌道を用いて第2リンクを旋回させると，省エネルギーで2つのリンクに発生する残留振動の抑制が実現できる．すなわち，提案手法はフィードフォワード制御に属する．
提案手法の妥当性を検証するために，開発した装置を用いたモデル実験を実施した．実験結果から，最適化軌道で第2リンクさせると，サイクロイド曲線軌道のものよりも残留振動が抑制され，省エネルギー化が図られることを実証した．これより，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省エネルギー駆動に対する一手法を確立することができた．
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