動力学モデルに基づく球型転がりロボットの運動計画とその制御戦略

• 研究課題/領域番号: 15K05900
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 立命館大学 (2017); 九州大学 (2015-2016)
• 研究代表者: SVININ Mikhail・M (M・M SVININ) 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (90274125)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ロボティクス / モーションプランニング / 非ホロノミックなシステム / 転がりロボット / 拘束運動 / 最適制御 / 非ホロノミックシステム / ス非ホロノミックシステム

研究成果の概要

本研究では球型転がりロボットの運動計画を構築する。ロボットの動作生成のため、三つのステップからなる制御戦略を提案した。二種類のロボットを研究し、振り子を用いたロボットは、動力学モデルを導出し、動的可能性の条件を確立した。具体的には転がるスピンがない場合は、計画の問題が動力学的なレベルに切り離すことができる。この場合、運動計画は最適制御に基づく手法が提案された。内部ローターを用いたロボットは、デカップリングはできないが、動力学モデルは角運動量保存により減少が可能である。提案した計画アルゴリズムは幾何学的位相を用いた。更に、ニルポテント近次と反復性ステアリングを用いた軌道計画についても確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Optimal control approach for establishing wMelPop Wolbachia infection among wild Aedes aegypti populations (2018)
  • 著者名/発表者名: D.E. Campo-Duarte, O. Vasilieva, D. Cardona-Salgado, M. Svinin
  • 雑誌名: Journal of Mathematical Biology 巻: 76 号: 7 ページ: 1907-1950
  • DOI: 10.1007/s00285-018-1213-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Remote control library and GUI development for Russian crawler robot Servosila Engineer (2018)
  • 著者名/発表者名: I. Mavrin, R. Lavrenov, M. Svinin, S. Sorokin, E. Magid
  • 雑誌名: MATEC Web of Conferences 巻: 161 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1051/matecconf/201816103016
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Natural Human Movements in Geometrically Constrained Haptic Environments (2017)
  • 著者名/発表者名: I. Goncharenko, M. Svinin, V. Kryssanov
  • 雑誌名: Haptic Interaction. Lecture Notes in Electrical Engineering 巻: 432 ページ: 13-19
  • DOI: 10.1007/978-981-10-4157-0_3
  • ISBN: 9789811041563, 9789811041570
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Adaptive Trajectory Tracking Control for the Ball-Pendulum System with Time-Varying Uncertainties (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Bai, M. Svinin, M. Yamamoto
  • 雑誌名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems 巻: N/A ページ: 2083-2090
  • DOI: 10.1109/iros.2017.8206026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Prediction of closed-chain human arm dynamics in a crank-rotation task (2016)
  • 著者名/発表者名: 8.S. D. Farahani, M. Svinin, M.S. Andersen, M. de Zee, J. Rasmussen
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics 巻: 49 号: 13 ページ: 2684-2693
  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2016.05.034
• [雑誌論文] On the Iterative Steering of a Rolling Robot Actuated by Internal Rotors (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Morinaga, M. Svinin, and M. Yamamoto
  • 雑誌名: Analysis, Modelling, Optimization, and Numerical Techniques (O. Vasilieva, G.O. Tost, eds.), Springer Proceedings in Mathematics and Statistics 巻: 121 ページ: 205-218
  • DOI: 10.1007/978-3-319-12583-1_14
  • ISBN: 9783319125824, 9783319125831
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Effects of the Slope on the Motion of Spherical RollRoller Robot (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Tafrishi, M. Svinin, E. Esmaeilzadeh
  • 学会等名: IEEE/SICE International Symposium on System Integration
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2016-12-13
• [学会発表] Backstepping Trajectory Tracking Control for a Spherical Rolling Robot (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Bai, M. Svinin, M. Yamamoto
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2016-10-09
• [学会発表] Modeling of Human-Like Reaching Movements in the Manipulation of Parallel Flexible Objects (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Svinin, I. Goncharenko, H. Lee, M. Yamamoto
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2016-10-09
• [学会発表] A Haptic Simulator for Studying Rest-To-Rest Reaching Movements in Dynamic Environments (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Goncharenko, M. Svinin
  • 学会等名: WSCG International Conferences in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision
  • 発表場所: Plzen, Czech Republic
  • 年月日: 2016-05-30
• [学会発表] Motion Planning for a Hoop-Pendulum Type of Underactuated Systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Bai, M. Svinin, M. Yamamoto
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation,
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2016-05-16
• [学会発表] 車輪移動ロボットの障害物回避におけるタイヤ滑りの活用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 盛永 明啓, Svinin Mikhail, 山本 元司
  • 学会等名: 第21回日本ロボット学会ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: 長崎県長崎市
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] Motion analysis and feedforward control of a tail-slide vehicle (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Morinaga, M. Svinin, M. Yamamoto
  • 学会等名: Proc. IEEE International Conference on Decision and Control
  • 発表場所: Osaka, JApan
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Motion planning for a pendulum-driven rolling robot tracing spherical contact curves (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Bai, M. Svinin, M. Yamamoto
  • 学会等名: Proc. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 2015-10-28
  • 国際学会
• [学会発表] Motion planning of drifting vehicle with friction model considering nonholonomic constraint (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Morinaga, M. Svinin, M. Yamamoto
  • 学会等名: Proc. IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic model and motion planning for a pendulum-actuated spherical rolling robot (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Bai, M. Svinin, M. Yamamoto
  • 学会等名: Proc. IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会