ティルトロータ機を用いた力覚フィードバックを伴うマスタ・スレーブ型遠隔操作

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K04327
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 矢代 大祐 三重大学, 工学研究科, 助教 (60607323)
• 研究分担者: 駒田 諭 三重大学, 工学研究科, 教授 (10215387)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: モーションコントロール

研究実績の概要

「マスタロボット（多関節マニピュレータ）の変位にスレーブロボット（マルチロータ）の速度が比例し、かつ作業対象物からスレーブに加えられる反作用力とマスタに人が加える作用力が一致するマスタ・スレーブ型遠隔操作の実現」を本研究課題の目的としている。マスタロボットとスレーブロボットに関して主に2つの成果が得られた。
マスタロボット用の能動関節に関して1つの成果が得られた。能動関節には減速機付永久磁石同期モータを用いた。モータ出力軸角度と減速機出力軸角度を計測し、減速機内の歯車同士の接触状態を微調整することで、高精度なトルク制御が達成された。減速機内の歯車同士の接触状態を不感帯付バネモデルで表現する点に特徴がある。不感帯付バネモデルをフィードフォワード補償器と負荷トルク推定器に用いた。提案手法の有効性はシミュレーションと実験の両面で検証された。
スレーブロボット用のプロペラ駆動システムに関しても1つの成果が得られた。プロペラ駆動システムは、プロペラと永久磁石同期モータで構成した。プロペラ角速度と機体速度を計測し、プロペラ角速度を微調整することで、高精度な機体推進力制御が達成された。プロペラ推力参照値と機体速度から機体慣性やプロペラ推力係数のモデル化誤差を外乱として推定する点に特徴がある。推定外乱をフィードフォワード補償器に用いた。提案手法の有効性はシミュレーションと実験の両面で検証された。

研究成果

• [雑誌論文] Design of a Contact-force Controller Including Airframe's Velocity and Acceleration Feedback Controllers for One-degree-of-freedom Propeller-Driven Systems (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuki Nishii, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Industry Applications 巻: Vol. 142-D, No. 2 ページ: 76-85
  • DOI: 10.1541/ieejias.142.76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Load Torque Control of an Electromagnetic Motor with a Reduction Gear and Motor/Load-side Encoders Using a Spring Model including a Dead Zone (2021)
  • 著者名/発表者名: Daichi Kondo, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Industry Applications 巻: Vol. 141-D, No. 9 ページ: 700-708
  • DOI: 10.1541/ieejias.141.700
  • 査読あり
• [学会発表] Design of Feedforward Controller using Airframe's Velocity for Contact Force Control of Propeller Driven System (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaya Inukai, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
  • 学会等名: Proceedings of the IEEE 17th International Workshop on Advanced Motion Control
  • 国際学会
• [学会発表] Performance Evaluation of a Gain-scheduled Propeller Thrust Controller Using Wind Velocity and Rotor Angular Velocity Under Fluctuating Wind (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kato, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
  • 学会等名: Proceedings of the IEEE 17th International Workshop on Advanced Motion Control
  • 国際学会
• [学会発表] Position Control Using Link Bending Moment for a 6-Degree-Of-Freedom Parallel Robot (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Takahashi, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
  • 学会等名: Proceedings of the 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
  • 国際学会
• [学会発表] Design of Disturbance Observer Including Delay Compensator for Full Closed Control System with Camera and Accelerometer (2022)
  • 著者名/発表者名: Takumi Shinzaki, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
  • 学会等名: Proceedings of the 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
  • 国際学会
• [学会発表] Optimization of Spring Constant of Load Torque Control System Using an Electromagnetic Motor with a Reduction Gear and Motor/Load-Side Encoders (2022)
  • 著者名/発表者名: Daichi Kondo, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
  • 学会等名: Proceedings of the 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
  • 国際学会
• [備考] 研究室WEBページ
  • URL: https://www.cc.mie-u.ac.jp/~yashiro/