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2008 年度 実績報告書

非線形バネ機構ロボットの開発と実環境適応型モーション制御システムの実現

研究課題

研究課題/領域番号 18560430
研究機関三重大学

研究代表者

駒田 諭  三重大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10215387)

研究分担者 弓場井 一裕  三重大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10324542)
白井 達也  鈴鹿工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (20342503)
キーワード非線形バネ機構 / ロボット / 関節剛性 / 環境適応 / モーションコントロール / 腱駆動 / ヒステリシス特性 / 外乱オブザーバ
研究概要

1. SATを用いたロボット製作昨年度に完成した垂直型三リンク柔軟関節ロボットによる実機実験を継続したが、機械的な精度と強度の不足が明らかになった。今年度はロボットの関節部構造の見直しと改造を行い、高剛性化と低フリクション化を実現した。
2. SATを用いたマニピュレータの制御従来の非線形バネを用いた腱駆動機構の制御は、バネの特性式が得られることを前提とした制御法である。ここで使用する非線形バネSATはヒステリシス特性を有し、従来の制御では良い性能が得られない。そこで、バネの近似特性式、外乱オブザーバによる外乱補償と反力推定オブザーバによる張力フィードバック制御の併用する手法を提案し、実験とシミュレーションにより多関節運動時の有効性を確認した。さらに、基礎研究としてゲインスケジューリングコントローラの設計のため、各動作点において制御仕様を満たす低次コントローラの設計方法を提案し、実験により有効性を確認した。
3. 学習による環境適応能力の獲得上記のように非線形バネSATはヒステリシス特性を有するため、その特性式を得るのが困難である。そこで、非線形バネを用いた腱駆動機構に対してニューラルネットワークにより自律的に制御器を設計する手法を提案し、シミュレーションにより有効性を確認した。さらに、前年度開発した本腱駆動機構に対する学習制御手法に改良を加え、シミュレーションによりその有効性を確認した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 三リンク柔軟関節ロボットの開発と重量物キャッチング動作への適用2009

    • 著者名/発表者名
      白井達也, 別府勇太, 冨岡巧
    • 雑誌名

      鈴鹿工業高等専門学校紀要 41

      ページ: 25-31

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iterative Design of the Reduced-order Weight and Controller for the H∞ Loop-shaping Method under Open-loop Magnitude Constraints for SISO Systems

    • 著者名/発表者名
      Shu Katayama, Kazuhiro Yubai, Junji Hirai
    • 雑誌名

      Transactions on Industrial Electronics (掲載決定)

    • 査読あり
  • [学会発表] ヒステリシス特性を持つ非線形バネ要素SATを用いた腱駆動機構の位置・剛性同時制御2009

    • 著者名/発表者名
      灰屋和勇
    • 学会等名
      電気学会 産業計測制御研究会
    • 発表場所
      成蹊大学(東京都)
    • 年月日
      2009-03-10
  • [学会発表] ヒステリシス特性を持つ非線形バネを用いた腱駆動機構の制御2008

    • 著者名/発表者名
      灰屋和勇
    • 学会等名
      (社)計測自動制御学会中部支部 平成20年三重地区計測制御研究講演会
    • 発表場所
      三重大学(三重県)
    • 年月日
      2008-12-17
  • [学会発表] NN制御器設計を利用した非線形バネSATを用いた腱駆動機構の制御2008

    • 著者名/発表者名
      灰屋和勇
    • 学会等名
      平成20年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      高知市文化プラザ「かるぽ-と」(高知県)
    • 年月日
      2008-08-27
  • [学会発表] 柔軟関節ロボットによる自由落下する重量物のキャッチング2008

    • 著者名/発表者名
      別府勇太
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス学術講演会
    • 発表場所
      ビッグハット(長野県)
    • 年月日
      2008-06-07
  • [図書] 環境適応型モーションコントロールの最新技術2008

    • 著者名/発表者名
      環境適応型モーションコントロール協同研究委員会編
    • 総ページ数
      123,25-34
    • 出版者
      電気学会

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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