適応予見機能を持つロボットに関する研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04650354
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 土谷 武士 北海道大学, 工学部, 教授 (90001172)
• 研究分担者: 江上 正 神奈川大学, 工学部, 助教授 (40201363)
• キーワード: 予見制御 / 適応機能 / ロボットマニピュレータ / 軌道計画 / ファジィ推論 / ニューラルネットワーク

研究概要

未来情報を利用することによる制御性能の向上が期待され、その制御方法を予見制御と呼んでいる。ロボットの制御においてはロボットが追従すべき経路が予め決められていることが多いので、ロボット分野へ予見制御を適用することはその追従性能を向上させるための重要なポイントに一つである。しかしこれまでの予見制御理論では予見動作はフィードフォワード補償の形でフィードバック制御系に付加されるため、制御対象のパラメータ変動に対応することが難しい。そこで、何らかの方法でこのパラメータ変動に対処しようとしたのが本研究であり次の点について検討した。
(1)非線形制御対象に対する予見制御系構成法の確立
(2)予見制御系に適応機能の付加
(3)ロボットマニピュレータにおける軌道計画に関する研究
(4)ロボットにおける学習機能の適用に関する研究
本研究においては次のような成果を得た。
[1]非線形制御対象に対する一般的な制御方法としてかねてより「ディジタル加速度制御法」を提案していた。当初加速度情報を必要としていたのであるが、今回新しい考え方を導入することによって加速度情報を必要とせずに同じ性能を得ることができる。その上で、これに予見動作を付加する一般的方法を確立した。非線形制御対象を線形近似するということは、複雑なパラメータ変動を伴う線形制御対象を扱うことに相当するとも言えるのでこれによりある程度の適応機能が与えられたと考えられる。
[2]パラメータ変動に適応的に対処するためにファジィとニューラルネットワークの利用についての検討を進め、その有効性をロボットへの応用で確かめた。

研究成果

• [文献書誌] 江上正,土谷武士,愛田一雄、北森俊行: "予見サーボ系の設計と一般化予測制御(GPC)システムについて" 計測自動制御学会論文集. 28. 956-963 (1992)
• [文献書誌] 項東輝,土谷武士: "走行移動体の姿勢制御における制御方式について" 計測自動制御学会論文集. 29. 685-693 (1993)
• [文献書誌] 江上正,豊田修,土谷武士: "協調経路制御とそのリニアX-Yテーブルへの応用" 電気学会論文誌D. 113. 1395-1402 (1993)
• [文献書誌] 王碩玉,土谷武士: "軌道の未来情報を利用したロボットマニピュレータの目標経路追述制御" 日本機械学会論文集. 59. 2512-2518 (1993)
• [文献書誌] 永田英夫,土谷武士: "移動ロボットの障害物回避に関する知的制御" 日本ロボット学会誌. 11. 1203-1211 (1993)
• [文献書誌] 王碩玉,土谷武士,橋本幸男: "オンラインファジィ軌道計画によるロボットマニピュレータ経路制御" 日本ファジィ学会誌. 5. 139-148 (1993)
• [文献書誌] 土谷武士,江上正: "ディジタル予見制御" 産業図書(株), 205 (1992)