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2022 年度 実績報告書

運動・力触覚モデルによる非拘束マニピュレーションの最適操り運動プリミティブの獲得

研究課題

研究課題/領域番号 20K04370
研究機関南山大学

研究代表者

中島 明  南山大学, 理工学部, 教授 (70377836)

研究分担者 坂本 登  南山大学, 理工学部, 教授 (00283416)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードボール打ち上げ / バックラッシュ / Pendubot / 非線形最適制御
研究実績の概要

最終年度は,非拘束マニピュレーションで扱われるシステムとして,ボールの打ち上げに関する外乱下でのロバスト安定化,および劣駆動系のPendubotの非線形最適化制御を実施した.また,人間が実際に行う非拘束マニピュレーションの運動をロボット制御で再現することを目指し,NARXモデリングによる筋電位信号による腕関節の推定を実施した.その他に,衝突現象による不連続性を表すバックラッシュに関して,実機検証が可能な実験機における外乱推定問題に取り組んだ.
研究期間全体を通じて,非拘束マニピュレーションの具体的なシステムとして,コンタクトジャグリングおよびボールの打ち上げを実現する制御方策を開発した.いずれにおいても制御器は,タスク全体の動きを保証するアウターループとタスクの安定性とロバスト性を補償するインナーループから構成されるカスケード制御系であり,この構造が複雑な巧みさを構築する根幹を成していると思われる.さらに,さらなる複雑な非拘束系への応用のため,劣駆動系として倒立振子とPendubotに関する非線形最適制御手法を提案することで,システムが持つ大域的な動的巧みさの一端を明らかにした.非線形最適制御では安定多様体に基づき多様な最適軌道を導出することが可能であり,運動の巧みさの多様性を引き出すことが可能である.これらの成果を補強する課題として,不連続現象が常時発生するバックラッシュ系を扱い,非整数階微分による制御器や外乱推定器を開発することに成功している.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] メカニカルシステムにおけるVDSEオブザーバの評価 ーPenduBotを用いたケーススタディー2023

    • 著者名/発表者名
      磯村 真也,坂本 登,中島 明
    • 学会等名
      第65回自動制御連合講演会
  • [学会発表] 筋電位からの関節角度推定におけるNARXモデルの回帰ベクトル構成に関する実験的考察2023

    • 著者名/発表者名
      小川司,中島明,坂本登
    • 学会等名
      第10回 制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] Torque control experimental investigation for a flexible shaft with backlash2023

    • 著者名/発表者名
      Mohannad Samadouny,Noboru Sakamoto,Akira Nakashima,Shinya Isomura
    • 学会等名
      第10回 制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] PenduBotの非線形最適制御による振り上げ安定化制御2023

    • 著者名/発表者名
      磯村真也,坂本登,中島明
    • 学会等名
      第10回 制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] A Control Design for Paddle Juggling based on Discrete System with Racket Tracking Errors2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Nakashima, Daisuke Maki, Taiki Sasayama and Noboru Sakamoto
    • 学会等名
      2022 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Power Train Controller with Backlash Using Disturbance Observer Based Control2022

    • 著者名/発表者名
      Mohanad Samadouny,坂本 登,中島 明
    • 学会等名
      第65回自動制御連合講演会

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公開日: 2023-12-25  

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