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重力場におけるノンホロノミックシステムの制御

研究課題

研究課題/領域番号 15360223
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

三平 満司  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00196338)

研究分担者 中浦 茂樹  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20323793)
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
8,000千円 (直接経費: 8,000千円)
2005年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2004年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2003年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
キーワードノンホロノミックシステム / 出力零化 / ゼロダイナミクス / 跳躍ロボット / デビルスティック / ジャグリング / 振り上げ運動 / しなり / 双線形システム / 非線形H∞制御 / 持続回転運動 / 連続跳躍
研究概要

本研究課題においては,重力場におけるノンホロノミックシステムとして,以下の4つの制御対象を取り扱ってきた.
1.1アクチュエータ跳躍ロボットによる連続跳躍運動
このロボットは,1つの直動型アクチュエータのみで鉛直平面内を連続的に跳躍,前進を可能とする機構である.このシステムに対し,離散系として定式化を行い,サーボ系を構築することで連続跳躍が可能であることを示した.また,空気圧シリンダを用い,小型の空気圧タンクを搭載した跳躍ロボットシステムを製作し,最大14歩程度の連続跳躍に成功した.
2.デビルスティックの持続的な回転運動
曲芸の1種目であるデビルスティックを持続回転させる動作に対し,人間が操作する際の挙動を観察することで得た出力関数に対し,出力零化制御を行うことで,スティックの回転運動が引き起こされることを示した.また,産業用ロボットマニピュレータを人間の腕に見立て,実験用デビルスティックによる実験システムを構築し,最大15回転の持続回転運動の実現に成功した.
3.しなりのある鉄棒の振り上げ運動
振り上げ運動の解析・制御理論構築においてこれまで考慮されていなかった鉄棒のしなりを陽に取り入れたモデルを提案し,しなりを活用することでより早く振り上げ運動が実現できるような鉄棒およびそのしなりの物理的条件,そして制御則の導出を行った.また,線形ばねで支持された鉄棒を用いた実験システムを構築し,しなりを考慮することでより早く振り上げが実現できることを確認した.
4.上下運動を伴う倒立振子系の制御
横方向の運動だけでなく上下方向の運動を上手く利用することで,倒立振子系の安定化制御のパフォーマンス向上を図ることを目的に,鉛直平面内で運動する倒立振子モデルを双線形系として表現し,非線形II∞制御手法を適用することで上下方向の入力も適宜利用するような制御則の導出を行った.

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

    (15件)

すべて 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 文献書誌 (3件)

  • [雑誌論文] Enduring Rotary Motion Control of Devil Stick2004

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Nakaura
    • 雑誌名

      6^th IFAC-Symposium on Nonlinear Control Systems

      ページ: 1073-1078

    • 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] Analysis of Compliance Effect for Swing Up Control2004

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Nakaura
    • 雑誌名

      3^rd IFAC-Symposium on Mechatronic Systems

      ページ: 337-342

    • 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] Enduring Rotary Motion Control of Devil Stick2004

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Nakaura
    • 雑誌名

      6^<th> IFAC-Symposium on Nonlinear Control Systems

      ページ: 1073-1078

    • 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] Analysis of Compliance Effect for Swing Up Control2004

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Nakaura
    • 雑誌名

      3^<nd> IFAC-Symposium on Mechatronic Systems

      ページ: 337-342

    • 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] Enduring Rotary Motion Control of Devil Stick2004

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Nakaura
    • 雑誌名

      6th IFAC-Symposium on Nonlinear Control Systems

      ページ: 1073-1078

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of Compliance Effect for Swing Up Control2004

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Nakaura
    • 雑誌名

      3rd IFAC-Symposium on Mechatronic Systems

      ページ: 337-342

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Adaptive Fuzzy Control of One Linear Actuator Hopping Robot2003

    • 著者名/発表者名
      Son Kuswadi
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 7・2

      ページ: 92-100

    • 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] A One Linear Actuator Hopping Robot : Modeling and Control2003

    • 著者名/発表者名
      Son Kuswadi
    • 雑誌名

      Advanced Robotics 17・8

      ページ: 709-737

    • 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] Feedback Control of Enduring Rotary Motion of Devil Stick2003

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Kawaida
    • 雑誌名

      Proc. of the 42^nd IEEE Conference on Decision and Control

      ページ: 3396-3401

    • 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] Adaptive Fuzzy Control of One Linear Actuator Hopping Robot2003

    • 著者名/発表者名
      Son Kuswadi
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics Vol.7, No.2

      ページ: 92-100

    • 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] A One Linear Actuator Hopping Robot : Modeling and Control2003

    • 著者名/発表者名
      Son Kuswadi
    • 雑誌名

      Advanced Robotics Vol.17, No.8

      ページ: 709-737

    • 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] Feedback Control of Enduring Rotary Motion of Devil Stick2003

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Kawaida
    • 雑誌名

      Proc.Of the 42^<nd> IEEE Conference on Decision and Control.

      ページ: 3396-3401

    • 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
  • [文献書誌] Son Kuswadi: "Adaptive Fuzzy Control of One Linear Actuator Hopping Robot"Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics. 7・2. 92-100 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Son Kuswadi: "A one linear actuator hopping robot : modeling and control"Advanced Robotics. 17・8. 709-737 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuyuki Kawaida: "Feedback Control of Enduring Rotary Motion of Devil Stick"Proc.of the 42nd IEEE Conference on Decision and Control. 3396-3401 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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