| 研究概要 |
[フレキシブルマニピュレータについて]
(1)曲率を持つ拘束面における位置と力の制御において,弾性節の曲げ1次モードを関節座標サーボで制振すること,および目標拘束面作用方向を力制御系の応答特性を考慮して補正することにより各応答を大幅に改善できることを明らかにした.
(2)運動方程式から抽出した曲げ1次モード式を用いて,関節角速度から手先速度への伝達関数を算出し,コンフィギュレーション変化による応答特性の変動を軽減し,かつ有界な入力を得るように平滑化した指令手先速度から目標関節角速度を導出する手法により,速応性に優れた速度応答特性を実現し,力制御則では,従来の静的受動コンプライアンスから算出した力偏差の速度変換則を,動的受動コンプライアンスに対応した変換則に拡張した.そしてこれらの動特性を考慮した制御則をハイブリッド制御および協調制御に適用しその有効性を確認した.
(3)衝撃力による影響を受けにくいたわみ角をフィードバック量として用いる制御則により,従来の手先作用力フィードバックに比べ,跳ね返りの少ない力応答を実現し,さらに衝突速度の拘束面法線方向成分に対する衝突後の手先速度接線方向成分を最小にする最適接近速度を提案し,これをたわみ角フィードバックによる力制御則と併用することにより,位置応答が改善されることを確認した.
[衝撃緩衝ハンドによる移動物体の捕捉および放出について]
(1)物体が衝突する部分を入力,アクチュエータを出力として特異点状態を形成し,入出力速比および加速度比を0とすることにより,アクチュエータの等価慣性力・粘性力を0とし,さらに節の質量を極限までに軽量化するためにワイヤを用いた緩衝機構が非常に優れた受動的緩衝性能を有することを示した.
(2)指節-モータ出力軸間に設けた運動伝達機構において,機構および物体の動特性ならびにワイヤの伸びを考慮して,目標作用力を実現する速比の算出法を示し,この速比を実現する機構として指節を入力節,モータ駆動節を出力節としたワット形6節リンク機構を採用し,その動的総合を行った.
(3)総合された捕捉機構において,受動的緩衝時の作用力応答誤差の僅少化,および捕捉物体の運動量に対する適応性向上のために,ワイヤ張力から算出される物体作用力情報に基づく捕捉制御則により目標作用力追従性が向上することをシミュレーションおよび実験によって確認した.
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