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クーロン摩擦を受ける高コンプライアンスな機械システムの運動解析と制御

研究課題

研究課題/領域番号 15360222
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 制御工学
研究機関筑波大学

研究代表者

青島 伸治  筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (60013710)

研究分担者 藪野 浩司  筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (60241791)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
10,700千円 (直接経費: 10,700千円)
2005年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2004年度: 6,100千円 (直接経費: 6,100千円)
2003年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
キーワード劣駆動 / コンプライアンス / 非線形 / 係数励振 / ロボット / マニピュレータ / 柔軟チーム / 柔軟アーム / クーロン摩擦 / 機械システム / 分岐現象 / 高コンプライアンス / 運動制御
研究概要

高コンプライアンスな機械システムの最も基本的な例として,座屈近傍状態での梁をとりあげ動的解析を行った.その結果,座屈後挙動においてクーロン摩擦の影響により不安定な平衡点近傍に安定な領域が存在することを理論的ならびに実験的に明らかにした.さらに座屈点近傍(高コンプライアンス下)での梁の安定化法を提案した.すなわち,軸方向加振により不安定で自明な平衡状態を安定化出来ることを理論的ならびに実験的に明らかにした.またこのような高周波加振によって,クーロン摩擦の影響で発生する無数の非自明な安定平衡状態は不安定化し,自明な平衡状態へ安定化が可能であることを理論的ならびに実験によって指摘した.また以上のような特徴的なダイナミクスを支配するクーロン摩擦の同定法を導いた。すなわち一般に微小なクーロン摩擦を実験で得られた自由振動波形から同定する方法を提案し,両端単純支持梁の支持点に作用する微小なクーロン摩擦の大きさを計測した.
次に,劣駆動マニピュレータを取り上げた。このシステムはアクチュエータのない関節が存在するため,高コンプライアンスなシステムである.劣駆動リンクが剛体の場合と弾性体の場合について,運動方程式を定式化し,特異摂動法を用いて理論解析を行った.その結果,劣駆動リンクには様々な分岐現象が発生するとともに,様々な位置に安定な平衡点を作り出せることが明らかになった.さらに,コンプライアンスの高さから対象物に対する衝撃が十分低く抑えられる点が特徴である,ロボットハンドを理論的に提案した.高周波でハンドの支持部を加振するとその振幅と振動数に応じてハンドの位置が変化し,対象物の把持が出来る構造で,ロボットのみならず様々な把持作業をともなう機械システムに広く応用が可能である.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (14件)

  • [雑誌論文] Reachable and Stabilizable Area of an Underactuated Manipulator Without State Feedback Control2005

    • 著者名/発表者名
      H.Yabuno, T.Matsuda, N.Aoshima
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transaction on Mechatronics 10

      ページ: 397-403

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Reachable and Stabilizable Area of an Underactuated Manipulator Without State Feedback Control2005

    • 著者名/発表者名
      H.Yabuno, T.Matsuda, N.Aoshima
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transaction on Mechatronics Vol.10

      ページ: 397-403

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Reachable and Stabilizable Area of an Underactuated Manipulator without State Feedback Control2005

    • 著者名/発表者名
      H.YABUNO, T.Matsuda, N.AOSHIMA
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Trans, on Mechatronics 10・4

      ページ: 397-403

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Suppression of paranetric Resonance in Cantilever Beam with a Pendulum2004

    • 著者名/発表者名
      YABUNO, H., Murakami T., Kawazoe, J., Aoshima N.
    • 雑誌名

      Journal of Vibration and Acoustics 126

      ページ: 149-162

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Swing-Up and Stabilization of an Underactuated Manipula for without State Feedback of Free Joint2004

    • 著者名/発表者名
      YaBUNO, H, GOTO, K, AOSHIMA N
    • 雑誌名

      IEEE Trans, on Roboticc and Automation 20

      ページ: 359-365

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Bifurcation in an Inuerted Pendulum with Tilted High-Frequency Excitation2004

    • 著者名/発表者名
      YABUNO, H, MIURA, M, AOSHIMA N
    • 雑誌名

      Journal of Sound and Vibration 273

      ページ: 493-513

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Suppression of Parametric Resonance in Cantilever Beam with a Pendulum2004

    • 著者名/発表者名
      H.Yabuno, T.Murakami, J.Kawazoe, N.Aoshima
    • 雑誌名

      Journal of Vibration and Acoustics Vol.126

      ページ: 149-162

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Swing-Up and Stabilization of an Underactuated Manipulator without State Feedback of Free Joint2004

    • 著者名/発表者名
      H.Yabuno, K.Goto, N.Aoshima
    • 雑誌名

      IEEE Trans.on Robotics and Mechatronics Vol.20

      ページ: 259-365

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Bifurcation in an Inverted Pendulum with Tilted High-Frequency Excitation2004

    • 著者名/発表者名
      H.Yabuno, M.Miura, N.Aoshima
    • 雑誌名

      Journal of Sound and Vibration Vol.273

      ページ: 493-513

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Suppression of Parametric Resonance in Cantilever Beam with a Pendulum2004

    • 著者名/発表者名
      YABUNO, H., Murakami, T, Kawazoe, J., AOSHIMA, N
    • 雑誌名

      Journal of Vibration and Acoustics 126

      ページ: 149-162

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Swing-Up and Stabilization of an Undevactuated Manipulator without State Feed back of Free Joint2004

    • 著者名/発表者名
      YABUNO, H., GOTO, K, AOSHIMA, N.
    • 雑誌名

      IEEE Trans.on Robotics and Automation 20

      ページ: 359-365

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Bifurcation in an Inverted Pendulum with Tilted High-Frequency Excitation2004

    • 著者名/発表者名
      YABUNO, H., MIURA, M, AOSHIMA, N.
    • 雑誌名

      Journal of Sound and Vibration 273

      ページ: 493-513

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Stabilization control and motion control for some mechanical systems by using bifurcation control

    • 著者名/発表者名
      H.Yabuno
    • 雑誌名

      Nonlinear Science 63(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stabilization control and motion control for some mechanical systems by using bifurcation control

    • 著者名/発表者名
      H.Yabuno
    • 雑誌名

      Nonlinear Science Vol.63(in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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