2020 年度実施状況報告書

高生産性と安全性を両立したフレキシブル生産システムのための人協働ロボットの開発

研究課題

研究課題/領域番号	20K14770
研究機関	香川高等専門学校
研究代表者	吉岡崇香川高等専門学校, 電気情報工学科, 助教 (40824412)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	モーションコントロール / 産業用ロボット / 人－ロボット協調 / 力制御
研究実績の概要	本研究課題は、①様々な接触対象に対する力覚制御系の安定性解析と、②様々な接触対象に対し安定に振る舞う力覚制御アルゴリズムの確立、③垂直多関節ロボットを用いた人協働ロボットシステムの実機検証の三段階からなる。そのうち、令和2年度は主に①を遂行する計画となっており、実績としては計画通りに推移している。内容としては、1.ロボットアームのモデリング、2.接触対象の選定、3.接触対象のモデリング、および4.制御系の安定性解析を通じた設計指針の定式化を実施し、計画通りに完了している。具体的には、香川高専が保有しているロボットアームプロトタイプのモデリングおよび物理パラメータ同定を実施した。同時に、人協働ロボットにおいて想定しうる接触対象を選定した上で、選定した接触対象の物理パラメータ同定を実施した。また、ロボットアームプロトタイプおよび接触対象のモデリング・物理パラメータ同定が完了したことから、解析用ソフトウェアを用いて力覚制御系の核となる共振比制御の計算機シミュレーションを実施した。さらに、共振比制御に対する安定性解析を実施し、接触対象の剛性と共振比制御帯域の定量的な関係を定式化した。これらの計画を令和2年度中に遂行するため、令和2年度は測定用データロガーの購入費用として1,200千円を計上した。また、解析用ソフトウェアのライセンス更新費用については別財源により賄うこととした。コロナ禍により移動が困難であったこと、学会等が原則オンラインで実施されたことから、令和2年度は学会旅費の計上は行っていない。
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令和2年度は主に①様々な接触対象に対する力覚制御系の安定性解析を遂行する計画としており、実績としては計画通りに推移している。具体的には、香川高専が保有しているロボットアームプロトタイプのモデリングおよび物理パラメータ同定を実施した。同時に、人協働ロボットにおいて想定しうる接触対象を選定した上で、選定した接触対象の物理パラメータ同定を実施した。プロトタイプおよび接触対象のモデリング・物理パラメータ同定が完了したことから、解析用ソフトウェアを用いて力覚制御系の核となる共振比制御の計算機シミュレーションを実施した。さらに、共振比制御に対する安定性解析を実施し、接触対象の剛性と共振比制御帯域の定量的な関係を定式化を完了した。
今後の研究の推進方策	令和2年度の計画については予定通り遂行できていることから、令和3年度以降の計画についても当初の計画通りに遂行していく予定である。令和3年度は②様々な接触対象に対し安定に振る舞う力覚制御アルゴリズムの確立を遂行する計画となっており、具体的には、1.力覚制御アルゴリズムの構築、2.香川高専が保有するプロトタイプによる実機検証、3.6軸垂直多関節ロボットの設計を計画している。計画が順調に進んでいる場合は、令和4年度の実施計画に含まれている4.6軸垂直多関節ロボットの設計も令和3年度に完了させることも検討している。