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誤差履歴線形和学習制御に基づく超多自由度ロボットの運動制御

研究課題

研究課題/領域番号 07J10592
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関東京工業大学

研究代表者

松浦 大輔  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2008年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2007年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード超多自由度ロボット / 冗長性活用制御 / 最適運動制御 / 弾性機構 / 閉ループ機構 / 剛性分布制御 / 柔軟性制御 / 達成支援性 / 運動可能性 / 柔軟運動
研究概要

人間の日常生活空間や自然環境,災害現場などの複雑な作業空間において,予測困難な障害を克服しつつ与えられた目標運動を達成できる器用さを備えた機械装置を開発するため,運動空間の自由度を遙かに上回る多数のアクチュエータを具備する超多自由度ロボットに,ねじりコイルばねを付加した回転関節の直列連鎖を有する弾性閉ループ機構を組み込み,複数のリンクの位置・速度に加えて任意の物体との接触点における作用力の分布をも制御可能とする,柔軟性制御則を構築した.
まず,冗長弾性閉ループ機構を電磁アクチュエータを有する2本の直列連鎖(アクチュエータ部)とねじりコイルばねを有する直列連鎖(ばね部)に分け,アクチュエータ部の順運動学解析で得られたばね部端点の位置と,各ねじりコイルばねに蓄えられる弾性エネルギーの総和の最小化に基づき,ばね部の関節角を求めた.次に,ばね部の各リンクに加わる外力とそれにより生じる変位との関係を表す出力剛院を定式化し,その関節角による偏微分から与えられた出力剛性分布指令値との残差を最小化するばね部関節角変位を求めた.この関節角変位をアクチュエータ部の関節角入力へ逆運動学解析を用いて変換し,ロボットを駆動するが,出力位置が所望の点から外れるのを防ぐため,誤差履歴線形和学習制御に基づく学習制御則を同時に適用し,関節入力を補正する.以上が構築した制御則の概要である.
本制御則の有効性を,試作平面10R冗長弾性閉ループマニピュレータロボットを用いた実機実験により検証した.ロボットを柔軟性制御則を用いて制御し,複数の剛性分布指令値を与えた際の各リンクにおける出力剛性分布が所望の値となっていることを確認した上で,2台のロボットを用いて複数の形状・材質の物体に対する把持実験を行った.提案手法の適用により,ロボットが多様な物体の把持を的確に行えることが確認され,提案手法の妥当性,有効性を確認した.

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Motion Control of Hyper Redundant Robots by Learning Control Based on Linear Combination of Error History and Initial Configuration Optimization with Backward Learning2008

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsuura, Nobuyuki Iwatsuki
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing Vol. 2, No. 6

      ページ: 1011-1020

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redundancy Optimization of Hyper Redundant Robots Based on Movability and Assistability2008

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsuura, Nobuyuki Iwatsuki, Masafumi Okada
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing Vol. 2, No. 6

      ページ: 1021-1029

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 運動可能性と目標運動達成支援性に基づく超多自由度ロボットの器用さの評価と最適制御2008

    • 著者名/発表者名
      松浦 大輔, 岩附 信行
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集C編 74巻740号

      ページ: 946-952

    • NAID

      110006655863

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超多自由度ロボットの誤差履歴線形和学習に基づく運動制御と後退学習による初期姿勢の獲得2007

    • 著者名/発表者名
      松浦 大輔, 岩附 信行
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集C編 73号732巻

      ページ: 2305-2311

    • NAID

      110006380490

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 弾性要素を有する超多自由度閉ループロボットの柔軟性制御2008

    • 著者名/発表者名
      松浦大輔, 岩附信行, 岡田昌史
    • 学会等名
      第26回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2008-09-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 弾性冗長閉ループロボットの剛性分布制御2008

    • 著者名/発表者名
      甘利友也, 松浦大輔, 岩附信行, 岡田昌史
    • 学会等名
      日本機械学会2008年度年次大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2008-08-06
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Redundancy Utilization of Hyper Redundant Robots Based on Movability and Assistability2007

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsuura, Nobuyuki Iwatsuki, Masafumi Okada
    • 学会等名
      IEEE/RSJ 2007 International Confbrence on Intelligent Robots and Systems(IROS2007)
    • 発表場所
      サンディエゴ,米国
    • 年月日
      2007-10-31
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Redundancy Utilization of Hyper Redundant Robots on Movability and Assistability2007

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsuura, Nobuyuki Iwatsuki, Masafumi Okada
    • 学会等名
      JSME-KSME Joint International Conference onManufacturing, Machine Design and Tribology(ICMDT2007)
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-07-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2024-03-26  

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