| 研究概要 |
宇宙空間において用いられるマニピュレータは軽量化と機構の簡潔さが重要な課題となる.本研究では,軽量化の方法として質量の小さい材質を用いること,機構の簡潔さの方法として関節部のアクチュエータをできるだけ減らすことを考え,そのような非駆動関節を有するリンクマニピュレータの運動制御問題について考察した.前者の軽量化によってリンクのフレキシビリティを考慮する必要が生じ,また後者の機構は非ホロノミックな拘束条件を有することを意味する.本研究は,まず非駆動関節を有する3リンクフレキシブルアームを非線形アフィンシステムとしてモデル化を行った.次に,この非線形システムの終端条件を満たす位置決め最適性制御問題は解法が一般に困難なため,制御入力をフーリエ基底で表現して汎関数の最適制御問題をパラメータの最適化問題に帰着させて解く古典的リッツの方法を採用した.パラメータの最適化方法としてはニュートン法を用いた.なお,感度を計算するヤコビアンは,計算時間の短縮ため数値的に求めた.本手法の有効性を検討するために,計算機シミュレーションと実験を行った.その結果,様々な目標姿勢を達成することができ,本研究で提案した手法の有効性が確認された.また,リンクの角度,入力トルク,関節の変位,先端のペイロードの変位の時刻歴応答の結果を検討することによって最適軌道の特徴が求められた.すなわち,駆動関節が根元にある場合その関節から遠いリンクから順番に姿勢が達成されることがわかった.また,制御入力は自由度の数に対応して交番的な挙動を示すことが明らかとなった.
|
