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制御目標値削減による多関節ロボットの操作物接触順応法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06256
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
研究機関富山大学

研究代表者

関本 昌紘  富山大学, 学術研究部工学系, 講師 (40454516)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードマニピュレーション / 接触作業 / 適応 / 作業座標制御 / 冗長自由度 / ロボティクス / 制御工学 / システム工学 / モデル化
研究成果の概要

ロボットアームのバルブ開閉動作で生じる,ねじピッチの不確かさ起因の過度な操作力に対し,転置ヤコビ行列に基づく作業変数フィードバック制御系が創出するアームの零空間動的遷移の活用を検討した.不確かさのある変数の制御をやめて幾何拘束にロボットの状態を委ねることで,操作中にバルブから受ける力でアーム姿勢が動的に遷移し,ねじ進行に順応する.本手法を組み込んだ7関節ロボットアームの実証実験において,手先力覚情報,ねじピッチ情報無しに,円動作のための二つの制御目標値により,ねじ進行を伴うバルブ操作が継続することを確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

動作の一部が制約される対象物操作は,バルブ開閉のほか,ドアや引き出しの開閉,部品の組立など多岐にわたる.しかし,ロボットによる自動化では一般に高度な状態計測・力制御が求められ,導入は限定されている.本研究は不確かさが想定される部分を制御ではなく力学作用の活用により解決している点が独創的で,実験結果や動力学的観点からの作業の定式化の研究成果は,拘束対象物の操作技術の発展に寄与するものと考える.

報告書

(7件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Motion analysis of a multi-joint system with holonomic constraints using Riemannian distance2022

    • 著者名/発表者名
      Sekimoto Masahiro、Arimoto Suguru
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 36 号: 16 ページ: 794-810

    • DOI

      10.1080/01691864.2022.2099763

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] リーマン幾何学と冗長自由度リーチングの動作解析2022

    • 著者名/発表者名
      関本 昌紘
    • 学会等名
      第141回ロボット工学セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 本体部接触を伴うロボットアームの遠隔操作における冗長自由度の受動順応を用いた作業継続2020

    • 著者名/発表者名
      長谷純平,関本昌紘,神代充
    • 学会等名
      第63回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 高逆駆動関節ロボットアームのねじクランク回しにおける冗長自由度の接触順応と動作姿勢を調整するダンピング制御法2020

    • 著者名/発表者名
      鷲田凌,関本昌紘,神代充
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 冗長自由度の受動特性を用いたロボットアームの接触順応法:順応性能の定量化2019

    • 著者名/発表者名
      関本昌紘
    • 学会等名
      第20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
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 冗長自由度順応法を用いたネジクランク動作におけるロボット姿勢が制御量誤差と手先接触力に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      谷本夏樹, 関本昌紘, 木村弘之
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第56期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ネジクランク回し作業における把持力の違いに対する冗長自由度の順応特性の調査2019

    • 著者名/発表者名
      更家吉紀, 関本昌紘, 木村弘之
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第56期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 制御目標値削減による冗長自由度順応法を用いたねじクランク動作時の手先接触力の調査2018

    • 著者名/発表者名
      谷本夏樹, 更家吉紀, 伊藤良太, 田中琢稔, 関本昌紘, 竹垣盛一, 川村貞夫, Ji-Hun Bae, 木村弘之
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Realization of turning a screw crank with less control inputs by using redundant degrees of freedom of a manipulator2017

    • 著者名/発表者名
      Takatoshi Tanaka, Masahiro Sekimoto, Morikazu Takegaki, Sadao Kawamura, Ji-Hun Bae, and Hiroyuki Kimura
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-01-30  

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