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油圧ハイブリッドサーボブースターによる多機能ロボットの構築と最適制御

研究課題

研究課題/領域番号 17H03208
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 知能機械学・機械システム
研究機関立命館大学

研究代表者

玄 相昊  立命館大学, 理工学部, 准教授 (30344691)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワードロボット / マニピュレータ / アクチュエータ / ロボティクス
研究成果の概要

安価な低圧油圧開回路にサーボモータ駆動の小型ポンプを複数埋め込み,その圧力ブースト効果によって必要に応じて高負荷を精密に制御できる「油圧ハイブリッドサーボブースター」回路を多軸ロボットに適用した.ロボットの様々な場面に応じた実現回路の数理的解析にもとづく補償アルゴリズムを開発し,位置、力制御の両面でロボットの性能を明らかにし,実際にマニピュレータに適用した.また,当初計画になかった車載に適した油圧駆動回路や,実用的な水圧駆動回路の発明にも至った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

人が侵入し難い災害現場や廃炉原発などの極限環境において,直感的な遠隔操作で力強く精密に動く等身大ロボットへの期待が高まっている.ボトルネックはアクチュエータにあり,液圧駆動がそれを解決する高い可能性を秘めている.しかし,既存の回路はコストが高いため広く普及することが困難な状況にある.本研究によって小型で安価なサーボポンプを既存の安価な液圧回路に結合し,数理モデルを用いて制御アルゴリズムを工夫すれば,従来の油圧とは質的に異なる多機能なロボットを構成可能であることが明らかとなった.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] トルク制御型油圧2足歩行ロボットにおける受動性に基づく接触力制御による不整地歩行2020

    • 著者名/発表者名
      平山健太, 廣澤望, 玄相昊
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 38 号: 1 ページ: 104-112

    • DOI

      10.7210/jrsj.38.104

    • NAID

      130007785805

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Whole-body locomotion and posture control on a torque-controlled hydraulic rover2019

    • 著者名/発表者名
      Hyon, S., Ida, Y., Ishikawa, J. and Hiraoka, M.
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 4 号: 4 ページ: 4587-4594

    • DOI

      10.1109/lra.2019.2926661

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ヒューマノイドのバランス制御におけるHip Strategyと Ankle Strategyの最適レギュレータによる統合2019

    • 著者名/発表者名
      玄相昊
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 37 号: 9 ページ: 873-880

    • DOI

      10.7210/jrsj.37.873

    • NAID

      130007747120

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Overpressure compensation for hydraulic hybrid servo booster applied to hydraulic manipulator2019

    • 著者名/発表者名
      S. Hyon, Y. Taniai, K. Hiranuma, K. Yasunaga, and M. Harutsugu
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 4 号: 2 ページ: 942-949

    • DOI

      10.1109/lra.2019.2894868

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 安価な汎用部品を用いた油圧駆動回路とロボットへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      玄相昊
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 57 号: 11 ページ: 769-774

    • DOI

      10.11499/sicejl.57.769

    • NAID

      130007519716

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • 年月日
      2018-11-10
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] `Development of HYDROVER, a torque-controlled hydraulic rover2019

    • 著者名/発表者名
      Hyon, S., Ida, Y., Ueda, K., Ishikawa, J. and Hiraoka, M.
    • 学会等名
      FSR 12th Conference on Field and Service Robotics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空気圧で操作する水圧アクチュエータ2019

    • 著者名/発表者名
      玄相昊, 谷口友美, 大谷優
    • 学会等名
      2019年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 駆動輪と受動輪を有する油圧式脚車輪ローバーの最適接触力制御による4輪及び8輪スロープ走行2019

    • 著者名/発表者名
      榊原康平, 井田裕介, 石川淳一, 平岡実, 玄相昊
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 単関節モジュールを用いた分解組立が容易な油圧ロボットの開発2019

    • 著者名/発表者名
      杉本隼一, 上倉定幸, 齊藤靖, 玄相昊
    • 学会等名
      第37回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 油圧ハイブリッドマニピュレータの試作(第 2 報):旋回軸の追加とシステム再構築2018

    • 著者名/発表者名
      Sangmin Lee,谷合裕樹,玄相昊
    • 学会等名
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 油圧ハイブリッドマニピュレータのトルク制御のためのリリーフ制御2018

    • 著者名/発表者名
      谷合祐樹,谷本純一,玄相昊
    • 学会等名
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 次世代油圧ロボットの実現に向けて2018

    • 著者名/発表者名
      玄相昊
    • 学会等名
      第62回システム制御情報学会 研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Realization of fast 10-ton servo press using hydraulic hybrid servo booster2017

    • 著者名/発表者名
      Hyon, S., Li, W. and Mori, Y.
    • 学会等名
      The 10th JFPS International Symposium on Fluid Power
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Joint torque control of a hydraulic manipulator with hybrid servo booster2017

    • 著者名/発表者名
      Hyon, S., Tanimoto, S.
    • 学会等名
      The 10th JFPS International Symposium on Fluid Power
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 油圧ハイブリッドマニピュレータの開発

    • URL

      http://www.humanoidsystems.org/blog/%E7%A0%94%E7%A9%B6/newrobot/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 液圧駆動装置2019

    • 発明者名
      玄相昊、水井晴次
    • 権利者名
      立命館大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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