モーダルアナリシスを応用したフレキシブルロボットアームの高速運動制御

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61550092
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 稲村 豊四郎 金沢大, 工学部, 助教授 (60107539)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白瀬 敬一 金沢大学, 工学部, 助手 (80171049) ; 安井 武司 金沢大学, 工学部, 教授 (60110607)
• Keywords: 産業用ロボット / モーダルアナリシス / 残留振動 / 運動方程式 / 伝達関数 / 高速運動制御 / レーザ測定

Research Abstract

本研究では、ロボット駆動用モータへの印加電圧からハンドの運動速度への伝達関数の測定と、これに基づく高速運動時の挙動予測を行い、以下の結論を得た。
1.従来、静止構造を対象に打撃加振力とその時の応答変位を入出力として適用していた実験モーダルアナリシスの手法は、動く構造である産業用ロボットに対しても速度指令(電圧)とハンド速度を入出力にすれば支障なく適用できる。
2.上記1で測定される伝達関数およびモーダルパラメータは、ロボットの姿勢により変化する。そこで一連の動作行程をいくつかの区間に分割し、各区間で測定を行い、これを本研究で定式化したアームのたわみを考慮したロボットの運動方程式に代入すれば高速運動時の挙動が予測できる。この結果をレーザによるハンドの運動変度の実測値と比較したところ極めて良い一致をみた。
3.上記2の方法は遠心力やコリオリの力が無視できる範囲内で最も厳密な方法であるが、実際には実験モーダルアナリシスにおけるカーブフィット処理を高精度で行うことに高度の技術と経験を必要とする為、十分実用的とは言い難い。そこで本研究では、より簡便な方法としてカーブフィット処理を必要としない近似法を開発し、上記2と同様にレーザ測定による実測値と比較した。その結果、簡便法でも実用上、十分な精度で挙動予測が可能であることが判明した。
4.当初計画していた三角測量によるハンド運動の計測法は、測定のセットアップが予想以上に困難であり、実用的とは言い難い。そこで本年度はレーザによる通常の位置決め精度測定法による計測を行った。次年度は歪ゲージ法による計測も計画している。

Research Products

• [Publications] 稲村豊四郎,森本喜隆,溝口賢二,安井武司: 昭和61年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 3. 855-856 (1986)
• [Publications] 稲村豊四郎,溝口賢二,安井武司,森本喜隆: 昭和61年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 1. 261-262 (1986)
• [Publications] 稲村豊四郎,森本喜隆,溝口賢二,安井武司: 精密工学会誌.