クッションダンパによるタンブリング運動減衰へのファジィ/ニューロ制御応用法の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550855
• 研究機関: 東京都立科学技術大学
• 研究代表者: 小島 広久 東京都立科学技術大学, 工学部・航空宇宙システム工学科, 助教授 (50322350)
• 研究分担者: 藤井 裕矩 東京都立科学技術大学, 教授 (30070650)
• キーワード: 宇宙ロボット / ファジィ制御 / スライディングモード制御 / 適応制御 / 最適制御 / ニューラルネットワーク

研究概要

1.ボットマニピュレータを目標点に接近させる方式において、単眼カメラでも可能である特徴ベースト法を、昨年度に引き続き検討した。昨年度は、ターゲット物体が回転しないことを条件にファジィ制御補償項の追加を行ったが、本年度は、回転している状態にも対応できるように、予測補正項の追加を行う拡張を行った。その結果、ターゲット物体の回転を考慮しない制御則よりも、適格に速く目標状態へ移行できることを、ロボットマニピュレータシミュレータ上に制御プログラムを実装して数値計算により確認した。
2.宇宙デブリのミッション機器の状態をモニタリングするためには、チェイサー衛星と呼ばれる衛星が宇宙デブリ(ターゲット衛星)の周囲を周回する必要があり、この運動はフォーメーションフライトの一種である。本研究では、このフォーメーションフライト運動に関し、(1)軌道の最適化、(2)最適軌道へのスライディングモードトラッキング制御による消費エネルギーの低減化、(3)ターゲット衛星の慣性能率推定適応則の付加、という段階的な改善を行いうことで、位置・姿勢の追従性能向上が達成できた。
3.先端にクッションダンパを装着した宇宙ロボットハンドを想定し、クッションダンパをタンブリング衛星に接触して回転運動を減衰させるシミュレーションを、宇宙ロボットの運動も考慮に入れて行った。ニューテーション運動を減衰させる制御則であるアクティブニューテーションダンピング制御トルクを模範接触トルクとして解析を行い、望ましい接触時間を求める方法を提案した。
4.投擲物によって運動を減衰させる作業を人間が投擲タイミングを判断して実施する場合に、投射タイミングと回転運動との相関関係を、ニューロ・ファジィを用いて解析し、ファジィルールとして抽出を行った。その結果、回転速度の判断がおよそ3段階での判断、回転方向が上下、左右の判断で行われていることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] 小島広久, 矢島康一: "回転運動対象物に対する予測補正特徴ベースト法"日本機械学会,RoboMec04講演論文集. (TBD). (2004)
• [文献書誌] 小島広久, 高田 尚: "タンブリング運動減衰のための投擲タイミングに対するニューロ・ファジィ解析"日本航空宇宙学会年会講演論文集. (TBD). (2004)
• [文献書誌] Kojima, H., Yoneshima, H., Hashimoto, T., Fujii, H.A: "Reduction of Tumbling Motion by Contact Forces with Cushion Damper on Space Robot Manipulator"Proceedings of 11^<th> International Space Conference of Pacific-basin Societies. (TBD). (2004)
• [文献書誌] Kojima, H., Nakajima, N.: "Multi-Objective Trajectory Optimization by a Hierarchical Gradient Algorithm with Fuzzy Decision Logic"Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences. 68・PBD(TBD). (2004)
• [文献書誌] Kojima, H.: "Target Capture via Sliding-Mode Control Incorporating a Reaction Control System"Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences. 46・154. 133-142 (2003)
• [文献書誌] 小島広久, 中嶋伸幸: "ファジィ化階層勾配法による多目的軌道最適化,柔軟宇宙構造物のスルーマヌーバ問題への適用"日本航空宇宙学会論文集. 51・598. 589-596 (2003)