| 研究課題/領域番号 |
19K04301
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 旭川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
阿部 晶 旭川工業高等専門学校, システム制御情報工学科, 教授 (30313729)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 柔軟マニピュレータ / 圧電フィルム / 振動制御 / フィードフォワード制御 / 省エネルギー / 柔軟性活用 / 運動生成法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，柔軟マニピュレータの駆動において，その変形による弾性エネルギーを積極的に活用し，動作の最適化から新たな省エネルギー駆動の創出を目的とする．特に，圧電フィルムによる変形とサーボモータによる旋回運動の力学的干渉性の活用から，サーボモータ単体駆動では成し得ない消費エネルギーが飛躍的に抑制される可能性を探る．そして，省エネルギー，かつ，残留振動が抑制させる新たな振動制御法の確立を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，サーボモータと圧電フィルムの2つのアクチュエータから構成される１リンク柔軟マニピュレータの位置決め制御問題を扱い，省エネルギー，かつ，残留振動を抑制させる新たなフィードフォワード制御法を提案した．そして，シミュレーションおよびモデル実験を実施し，提案手法の有効性を検証した．この検証から，サーボモータの旋回軌道と圧電フィルムの入力電圧波形の同時最適化は，サーボモータの単体駆動よりも省エネルギー化が図られることを確認した．ゆえに，2つのアクチュエータの駆動による省エネルギーフィードフォワード制御法を確立することができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
低剛性なロボットマニピュレータを柔軟マニピュレータとして扱い，その振動制御に関する研究が国内外で盛んに行われている．しかしながら，そのほとんどが振動抑制のみに着目しており，省エネルギー化との両立を目指したフィードフォワード振動制御に関する研究は充分になされていない．したがって，本研究の成果である圧電フィルムとサーボモータの2つのアクチュエータによるさらなる省エネルギー駆動と振動制御の両立は，産業用ロボット等の省エネルギー化に寄与できるといえよう．
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