特異姿勢を用いたロボットのダイナミック動作における力学と制御

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K04350
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 浦久保 孝光 神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (10335424)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 動力学解析 / 最適運動計画 / ロボットマニピュレータ

研究成果の概要

本研究では、ロボットアームの特異姿勢の動力学的な性質を理論解析、数値シミュレーション、実機実験によって調べた。2リンクアームに対して、動的可操作性と呼ばれる性質のリンク長に応じた変化を解析し、重量物運搬などのダイナミックな作業において、特異姿勢を用いることが有用であるとともに、前腕が上腕に比べて長い方がその有用性が増す傾向にあることを明らかにした。また、微小重力下の4リンクからなる脚型ロボットに対して、エンドエフェクタと地表との間の衝撃力を用いた効率的な跳躍運動の可能性を数値シミュレーションによって確認した。

自由記述の分野

ロボット工学、制御工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

特異姿勢はその運動学的性質を根拠に従来のロボット制御において避けられる傾向が強い。本研究によって動力学的な有用性を理論解析、数値シミュレーション、実機実験によって示したことは、今後のロボット制御の考え方に対する学術的な新たな提案となる。また、特異姿勢を活かすことで、ロボットの達成可能なタスクが増えるとともに、タスク達成に必要な消費エネルギを低減可能である。よって、本研究の成果は、社会で活躍する有用なロボットの創出に貢献すると期待される。