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非ホロメミック視覚サーボ系の幾何学的構造の解析と合理的な制御系設計

研究課題

研究課題/領域番号 11750186
研究種目

奨励研究(A)

配分区分補助金
研究分野 機械力学・制御
研究機関岡山大学

研究代表者

橋本 浩一  岡山大学, 工学部, 助教授 (80228410)

研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2000年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1999年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード視覚サーボ / 非ホロノミックシステム / 制御 / 画像認識 / ロボット / キーワード1視覚サーボ / キーワード2非ホロノミックシステム / キーワード3制御 / キーワード4画像認識 / キーワード5ロボット / キーワード6車両 / キーワード7飛行船 / キーワード8
研究概要

1.非ホロノミック視覚サーボ系の制御理論的定式化…本研究では,非ホロノミック拘束を受けるロボットにカメラを取りつけ,環境を観測してロボットを制御する.したがって,環境の画像を画像特徴量を用いて情報を縮約すると,視覚サーボ系のモデルはロボットの位置・姿勢の変動と特徴量の時系列を関係付ける非線形微分方程式となる.一方,ロボットが非ホロノミックな拘束を受けて運動するとき,その拘束は不可積分であるため状態を低次元化することはできない.したがって,制御対象を非ホロノミック拘束つきの非線形微分方程式で表現した.
2.幾何学的構造の解明…1.で得られた微分方程式の拘束条件の幾何学的構造を解析することを試みた.まず,ロボットの運動に課せられる非ホロノミック拘束を特徴量の動きに変換した.特徴量の動きにかかる拘束の幾何学的意味を解明することはできなかったが,画像平面内でフィードバックループを閉じる制御系,すなわち,ロボットの位置・姿勢を計測せずに完全に画像フィードバックのみで制御するロボット制御系を構成することが可能となった.また,拘束を画像平面内で解析することにより,本制御問題が「画像平面内での経路計画問題」の性質を有することが明らかになった.
3.幾何学的構造に基づく制御系設計…制御対象の幾何学的構造に着目し,幾何学的構造を積極的に利用するフィードバック制御器を設計する計画であったが,幾何学的構造の意味を完全には明確にできなかったため,画像平面内で近似的に線形化する制御則を構成した.この制御則は切り返しを発生するもので,スライディングモードと同様にモデルに対する不確かさや外乱に強いという特徴を持つ.また,ラジコン模型の自動車を用いた実験装置においては,精度のよいモデル化が不可能であるため,この特徴はきわめて有効である.さらに,完全な画像ベースの制御系を構成することができたため,ロボットの機構学的なモデル誤差の影響を受けない制御系が構成できた.これは本研究によって得られた全く新しい知見である.

報告書

(2件)
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (11件)

  • [文献書誌] K.Hashimoto: "Potential Switching Control in Visual Servo"Proc. of 2000 IEEE Int. Conf.Robotics and Automation. 2765-2770 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 橋本浩一: "視覚サーボにおけるポテンシャル切り替え制御"計測自動制御学会論文集. 36・8. 660-667 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 橋本浩一: "画像平面における起動計画に基づく非ホロノミック車両の位置制御"日本機械学会論文集(C編). 66・652. 3984-3990 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hashimoto: "Potential Problems in Visual Servo"Proc.of 2000 IEEE Int.Conf.Industrial Electronics, Control and Instrumentation. 2189-2194 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hashimoto: "Potential Ploblems and Switching Control for Visual Servoing"Proc.of 2000 IEEE Int.Conf.Intelligent Robots and Systems. 423-428 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hashimoto: "Enlargement of Stable Region in Visual Servo"Proc.of 2000 IEEE Int.Conf.Decision and Control. 3927-3932 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K. Hashimoto: "Visual servoing with linearized observer"Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. 263-268 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 橋本浩一: "RT-Linuxに基づく視覚サーボシステムの開発"日本ロボット学会誌. 17・5. 685-688 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 橋本浩一: "ヨーヨーのモデリングと視覚フィードバックによる実現"システム制御情報学会論文誌. 12・10. 633-638 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K. Hashimoto: "Design of a Robotic System that Plays with a Yoyo"Journal of Robotics and Mechatronics. 11・5. 387-392 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K. Hashimoto: "Potential Switching Control in Visual Servo"Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. (発表予定). (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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