| 研究課題/領域番号 |
19K04301
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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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| 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 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，2つのアクチュエータの駆動から内在する柔軟性を積極的に活用することで，柔軟マニピュレータの省エネルギー駆動におけるブレークスルーを創出することを目的とする．具体的には，サーボモータと貼付された圧電フィルムの2つのアクチュエータから構成される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，残留振動が抑制させる新たなフィードフォワード制御法の確立を目指す．2020年度の研究実績は以下のとおりである．
2019年度の研究から得られた圧電フィルムが貼付された柔軟マニピュレータの数学モデルを用い，Point-To-Point(PTP)制御問題に対するフィードフォワード振動制御に関する研究を実施した．ここで，マニピュレータの旋回軌道をサイクロイド関数とべき級数の結合で表現し，圧電フィルムの指令電圧はガウス関数を用いて表現した．このとき，旋回軌道はべき級数の係数，指令電圧波形はガウス関数のパラメータに依存することとなる．そこで，粒子群最適化(PSO)を適用してべき級数の係数とガウス関数のパラメータを同時に最適化させ，マニピュレータ位置決め後の残留振動抑制を試みた．この提案手法のプログラムを開発して数値シミュレーションを実施し，残留振動が抑制されることを確認した．次いで，モデル実験をも実施し，数値シミュレーションと同様に残留振動が抑制され，提案のフィードフォワード振動制御の有効性と実現性を示すことができた．この結果から，2019年度の圧電フィルムが貼付された柔軟マニピュレータの数学モデルが妥当かつ有効であることも確認できた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2020年度のマニピュレータの回転関節角軌道および圧電フィルムへの入力電圧波形の同時最適化のフィードフォワード制御と，2019年度の圧電フィルムの入力電圧波形のみを最適化したフィードフォワード制御の2つの結果を比較して検証したところ，今年度の手法の方が制振性能に優れていることを確認した．ゆえに，フィードフォワード振動制御に対し，当初予測していた2つのアクチュエータの駆動の連成効果を得ることができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度では，圧電フィルムが貼付された柔軟マニピュレータの回転運動に関する数学モデルを理論解析とパラメータ同定実験の両面から導出する．次いで，圧電フィルムによるマニピュレータの変形がサーボモータの駆動トルクに及ぼす影響について考察する．そして，PTP制御問題を扱い，サーボモータと圧電フィルムの2つのアクチュエータの動作タイミングの最適化から，省エネルギー駆動が図られる新たなフィードフォワード振動制御法の確立を目指す．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウィルス感染症の対策として参加学会がオンラインとなり，計上した旅費を執行することができなかったためである．そこで繰越額は，参加する学会等の旅費に使用する予定である．
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