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人との共存のためのステレオカメラを有する3次元空間剛性可変腱駆動アームの制御

研究課題

研究課題/領域番号 17K06491
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 制御・システム工学
研究機関三重大学

研究代表者

駒田 諭  三重大学, 工学研究科, 教授 (10215387)

研究分担者 矢代 大祐  三重大学, 工学研究科, 助教 (60607323)
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: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードロボットアーム / 制御 / 非線形バネ / 腱駆動 / 剛性 / 視覚 / 筋骨格 / 超音波モータ / ビジュアルサーボ / 視空間 / 腱駆動アーム / 機械力学・制御
研究成果の概要

ヒューマノイドロボットのための視空間を用いたビジュアルサーボに関しては、2次元平面内での手法を、実際の作業を行うために鉛直方向を追加して3次元空間への手法に拡張し、シミュレーションと実験を行った。多自由度剛性可変腱駆動アームの制御のための座標変換では、冗長自由度も用いてモータトルク制限内で最大限動作可能な手法を開発した。軽量なアーム実現のために、超音波モータを用いる手法や、ハーモニックギアを用いたシステムのための力制御手法を開発した。剛性可変腱駆動機構への応用を目的に、剛性を低くすることの効果を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人間環境で安全に様々な作業を行うことが可能なロボットの実現に寄与するために、軽量な腱駆動アーム、非線形バネによる剛性可変、視空間座標制御の3つを融合した新たなロボットを開発するのが本研究の他にはない独創的な点である。本研究課題以前から行ってきた研究成果を3 次元空間内で作業を行うロボットとして具現化するための様々な改良を加えた。

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

    (32件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 18件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 駆動側/負荷側エンコーダを有する減速機付き電磁モータのねじれトルク推定にバックラッシュモデルを用いた負荷側角度制御2022

    • 著者名/発表者名
      IKEDA Yuto、YASHIRO Daisuke、YUBAI Kazuhiro、KOMADA Satoshi
    • 雑誌名

      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

      巻: 2022 号: 0 ページ: 1A1-G04

    • DOI

      10.1299/jsmermd.2022.1A1-G04

    • ISSN
      2424-3124
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Determining Optimal Tension Considering Tension Limit for Variable Stiffness Tendon Arms2022

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Tanaka, Satoshi Komada, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai
    • 雑誌名

      Proceeding of IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization

      巻: 1 ページ: 289-293

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zonotopic Kalman Observer-based Sensor Fault Estimation for Discrete-Time Takagi-Sugeno Fuzzy Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Ren Weijie、Komada Satoshi、Yubai Kazuhiro、Yashiro Daisuke
    • 雑誌名

      2022 IEEE 17th International Conference on Advanced Motion Control (AMC)

      巻: 1 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/amc51637.2022.9729298

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超音波モータと線形ばねを有する腱駆動機構による力制御系の設計2018

    • 著者名/発表者名
      Yonemoto Daiki、Yashiro Daisuke、Yubai Kazuhiro、Komada Satoshi
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 138 号: 4 ページ: 298-305

    • DOI

      10.1541/ieejias.138.298

    • NAID

      130006602488

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] カメラと加速度センサを用いたモーター駆動系の遅延補償器を含む制御器設計2021

    • 著者名/発表者名
      新崎拓海, 矢代大祐, 弓場井一裕, 駒田諭
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 減速機,ばね,およびモータ/負荷側エンコーダを有する電磁モータを用いた負荷トルク制御系のばね定数の最適化2021

    • 著者名/発表者名
      近藤大智, 矢代大祐, 弓場井一裕, 駒田諭
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 6自由度パラレルロボットのためのリンク曲げモーメントを用いた位置制御系のカメラによる性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      高橋翼, 矢代大祐, 弓場井一裕, 駒田諭
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Load Torque Control of an Electromagnetic Motor with a Reduction Gear, a Spring, and Motor/Load-Side Encoders2021

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kondo, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of Humanoid Robots Using Divided Coordinate Transformations2021

    • 著者名/発表者名
      Shinnosuke Kato, Satoshi Komada, Daisuke Yashiro and Kazuhiro Yubai
    • 学会等名
      7th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization (SAMCON2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 減速機,ばね,およびモータ/負荷側 エンコーダを有する電磁モータの負荷トルク制御2020

    • 著者名/発表者名
      近藤大智, 矢代大祐, 弓場井一裕, 駒田諭
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Study on Advantages of Using Low Stiffness Focusing on Low Load Torque Control2020

    • 著者名/発表者名
      Akimasa Sobue, Satoshi Komada, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai
    • 学会等名
      The 6th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Optimal Posture Determination Method Using Tension Adjustment for Tendon Driven Arm with Nonlinear Springs2020

    • 著者名/発表者名
      T. Tomita, S. Komada, D. Yashiro and K. Yubai
    • 学会等名
      The 6th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 角速度飽和のある超音波モータを用いたトルク制御系の積分器を持たない制御器設計2019

    • 著者名/発表者名
      中村俊哉, 矢代大祐, 弓場井一裕, 駒田諭
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A Method of Tension TransformationConsidering Tension Limit for Tendon Driven Manipulator with Redundant Tendon2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Fujisaki, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      The 5th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimal Posture Determination Methods of Static Task for Variable Stiffness Tendon Driven Arm2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Tomita, Satoshi Komada, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai
    • 学会等名
      The 5th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual servoing of robot arms using simple transformation through multiple coordinate systems from binocular visual space2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Kishi, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      The 5th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Torque Control System Using Motor/Load Side Encoders and Ultrasonic Motor Based Closed-loop Angle Control System2019

    • 著者名/発表者名
      Daiki Yonemoto, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      The 5th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Torque Control of 2-Inertia System Using Ultrasonic Motor with Angular Velocity Saturation2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Nakamura, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai and Satoshi Komada
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 速度飽和する閉ループ超音波モータ速度制御系をインナーループに持つ間接力制御系の制御器設計2018

    • 著者名/発表者名
      中村俊哉, 矢代大祐, 弓場井一裕, 駒田諭
    • 学会等名
      機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 速度飽和のある超音波モータを用いた2慣性系のトルク制御2018

    • 著者名/発表者名
      中村俊哉, 矢代大祐, 弓場井一裕, 駒田諭
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 冗長腱を持つ腱駆動機構における張力リミッタを考慮した張力変換手法に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      藤崎正洋,駒田諭,矢代大祐,弓場井一裕
    • 学会等名
      電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimal Posture Determination Methods for Variable Stiffness Tendon Driven Arms2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Tomita, Satoshi Komada, Kazuhiro Yubai and Daisuke Yashiro
    • 学会等名
      the 2018 12th France-Japan and 10th Europe-Asia Congress on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Force/Stiffness Control of Variable Stiffness Tendon Driven Arms2018

    • 著者名/発表者名
      Akimasa Sobue, Satoshi Komada, Kazuhiro Yubai and Daisuke Yashiro
    • 学会等名
      the 2018 12th France-Japan and 10th Europe-Asia Congress on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Validation of 3-DOF Controller Based Loop Shaping for 2-Inertia System with Motor/Load-Side Encoders2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai and Satoshi Komada
    • 学会等名
      the 2018 12th France-Japan and 10th Europe-Asia Congress on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Controller Design of Indirect Force Control System with Velocity-Saturating Closed Loop Ultrasonic Motor Velocity Control System in Inner Loop2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Nakamura, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai and Satoshi Komada
    • 学会等名
      the 2018 12th France-Japan and 10th Europe-Asia Congress on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tension Conversion Considering Tension Limit for Variable Stiffness Tendon Arms2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Fujisaki, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of 4th IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Approximation Error of Binocular Visual Space Visual Servoing Using Simplified Coordinate Transformations2018

    • 著者名/発表者名
      Sota Igaki, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of 4th IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual servoing of robot arms using simple transformation from binocular visual space by active cameras2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Kishi, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of 4th IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of tendon driven mechanism based on tendon arrangement2018

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Nagazoe, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of 4th IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Posture Determination of Tendon Drive Arms with Nonlinear Springs Considering Maximum Force and Stiffness in Work Space2018

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Hirata, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of 4th IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 剛性可変腱駆動アームにおける張力リミッタを考慮した張力変換法2017

    • 著者名/発表者名
      藤崎正洋, 駒田諭, 矢代大祐, 弓場井一裕
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会講演論文集
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 人間環境で活躍できるロボットと下肢の運動機能で社会に貢献

    • URL

      https://seeds.mie-u.ac.jp/seeds/1164.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-01-30  

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