6自由度アクティブ吸振器付き自律移動型搬送車による液体タンクの制振搬送制御

• Project/Area Number: 14750161
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Dynamics/Control
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 濱口 雅史 島根大学, 総合理工学部, 助教授 (30273329)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000); Fiscal Year 2003: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2002: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: アクティブ吸振器 / 自律移動型搬送車 / 液体タンク / スロッシング / 球面振子 / 制振搬送制御

Research Abstract

1.自律移動型搬送車の経路計画と障害物回避
静的障害物のある環境下で最短搬送経路を遺伝的アルゴリズムを用いて決定した。遺伝子列として、スタートからゴールまでに経由する中間点のx,y座標値をとり、適応度としては延べ搬送距離を与えるが、障害物に接触するような経路に対してはペナルティを与えてその適応度を劣化させた。次に、動的障害物も存在する環境下での障害物回避アルゴリズムをファジィ理論を用いて構築した。動的障害物の行動パターンを未知とし、過去の行動パターン情報から未来の行動パターンを推定して障害物回避を行った。障害物回避行動は、障害物と搬送車の距離と相対速度を考慮して決定した。さらに、液面振動の制振を考慮して回避行動を行うアルゴリズムも構築した。
2.アクティブ吸振器の制御系設計
液面振動を制振させるため、液位センサからの出力をもとに液体タンクの姿勢を制御した。制御系としては、最適サーボ系を用い、液体タンク系の状態推定にはカルマンフィルタを用いた。搬送車の加速度を、搬送車モデルと走行距離からカルマンフィルタを用いて推定することができた。搬送車の加速度を未知外乱として従来扱ってきたが、搬送車の加速度情報を利用して液体タンク系の状態推定を行うことにより、良好な状態推定が可能となった。
3.制御シミュレーションおよび制御実験
自律移動型搬送車の経路計画と障害物回避に関しては、制御シミュレーションにより有効性を確認した。アクティブ吸振器の制振性能については、直線経路の搬送制御実験により、その有効性を確認した。

Research Products

• [Publications] 木村 慎一郎: "2軸回転式アクティブ吸振器付き搬送車による液体タンクの制振制御(最適サーボ系を用いたアクティブ制振制御)"第11回計測自動制御学会中国支部学術講演会論文集. 190-191 (2002)
• [Publications] 木村 慎一郎: "スロッシング制振器付き自律移動ロボットによる液体タンクの搬送制御"ロボティクス・メカトロニクス講演会2002講演論文集. (CD-ROM). 2P1-C03 (2002)
• [Publications] Shin'ichiro Kimura: "Damping Control of Liquid Container by a Carrier with Dual Swing Type Active Vibration Reducer -Active Damping Control Using an Optimal Servo System-"Proceedings of the SICE Annual Conference 2002. (CD-ROM). TM17-3 (2002)
• [Publications] 木村 慎一郎: "2軸回転式アクティブ吸振器付き搬送車による液体タンクの制振制御(静止液位変化を考慮したゲインスケジュールに制振搬送)"日本機械学会中国四国支部第41期総会・講演会 講演論文集. 303-304 (2003)
• [Publications] 浜口 雅史: "液体タンク搬送における2軸回転式アクティブ吸振器を用いた制振制御(吸振器の回転中心の位置に関する一設計法)"第46回自動制御連合講演会 講演論文集. (CD-ROM). FA2-17-3 (2003)
• [Publications] 浜口 雅史: "移動ロボットを用いた円筒液体タンクの制振搬送制御(2軸回転式アクティブ吸振器と経路設計による制振制御)"第4回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集. (CD-ROM). 2H2-3 (2003)
• [Publications] 木村慎一郎, 浜口雅史, 谷口隆雄: "2軸回転式アクティブ吸振器付き搬送車による液体タンクの制振制御(最適サーボ系を用いたアクティブ制振制御)"第11回計測自動制御学会中国支部学術講演会論文集. 190-191 (2002)
• [Publications] 木村慎一郎, 浜口雅史, 谷口隆雄: "スロッシング制振器付き自律移動ロボットによる液体タンクの搬送制御"ロボティクス・メカトロニクス講演会2002講演論文集. (CD-ROM). 2P1-C03 (2002)
• [Publications] Shin'ichro Kimura, Masafumi Hamaguchi, Takao Taniguchi: "Damping Control of Liquid Container by a Carrier with Dual Swing Type Active Variation Reducer -Active Damping Control Using an Optimal Servo System-"Proceedings of the SICE Annual Conference 2002. (CD-ROM). TM17-3 (2002)