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2009 年度 実績報告書

非線形バネ機構ロボットのための実環境適応型モーション制御システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21560460
研究機関三重大学

研究代表者

駒田 諭  三重大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10215387)

研究分担者 平井 淳之  三重大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30345996)
白井 達也  鈴鹿工業高等專門学校, 機械工学科, 准教授 (20342503)
キーワード非線形バネ機構 / ロボット / 関節剛性 / 環境適応 / モーションコントロール / 腱駆動 / ヒステリシス特性 / 外乱オブザーバ
研究概要

1.マニピュレータの製作 本年度に完成した三リンク柔軟関節ロボットは非線形バネ要素を意図的に各リンク周辺に配置した.この構造は非線形バネSATを多リンクロボットアームに適用する効果を視覚的に表す上では有効だが構造は大掛かりになる.今年度は非線形バネ要素をロボット本体側に集約する構造の三リンク柔軟関節ロボットを新規に設計開始し,完了した.必要となる中間プーリ数が半減する効果がある.
2.SATのモデリング SATはヒステリシス特性を持つため、そのモデリングが難しい。そこで、ヒステリシスを表現する関数を含んだ数式を用意し、SATの実験結果からその係数を決定した。本結果から、SATの特性を表現するのに一番重要なのは指数関数であることが判明した。今後は本モデルを制御系設計や解析に利用する。
3.マニピュレータの制御 実験では1関節2本腱のロボットを用いていたが、2関節6本腱のマニピュレータを新たに製作し、これまで開発してきた制御法を適用しているところである。シミュレーションにおいては2関節6本腱のマニピュレータで位置と力のハイブリッド制御を実現した。
4.学習による環境適応能力の獲得 本マニピュレータに対して強化学習を適用し、タスクに適した関節剛性を獲得できるシステムを開発し、衝撃的外力に対する性能の向上をシミュレーションにより確認した。今後は、より有効性の高いタスクへ適用と実験による検証を行っていく。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2010 2009

すべて 学会発表 (8件)

  • [学会発表] 腱駆動機構における非線形バネSATのモデル化誤差補償による張力制御2010

    • 著者名/発表者名
      灰屋和勇, 駒田諭, 平井淳之
    • 学会等名
      電気学会 産業計測制御研究会
    • 発表場所
      東京農工大学小金井キャンパス (小金井市)
    • 年月日
      2010-03-09
  • [学会発表] 非線形バネSATの特性解析と腱駆動アーム制御への応用2009

    • 著者名/発表者名
      灰屋和勇, 駒田諭, 平井淳之
    • 学会等名
      (社) 計測自動制御学会中部支部 平成21年三重地区計測制御研究講演会
    • 発表場所
      Malaga, Spain
    • 年月日
      2009-12-17
  • [学会発表] 腱駆動機構における非線形バネSATのヒステリシス補償を用いた張力制御2009

    • 著者名/発表者名
      灰屋和勇, 駒田諭, 平井淳之
    • 学会等名
      平成21度電気関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      愛知工業大学 (豊田市)
    • 年月日
      2009-09-11
  • [学会発表] 衝撃的外力に対する腱駆動機構の適切な関節剛性の獲得2009

    • 著者名/発表者名
      奥村文博, 駒田諭, 平井淳之
    • 学会等名
      平成21度電気関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      愛知工業大学 (豊田市)
    • 年月日
      2009-09-11
  • [学会発表] ヒステリシス特性を持つ非線形バネSATを用いた腱駆動機構の位置/力/剛性同時制御2009

    • 著者名/発表者名
      灰屋和勇, 駒田諭, 平井淳之
    • 学会等名
      平成21年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      三重大学 (津市)
    • 年月日
      2009-09-02
  • [学会発表] 強化学習を用いた腱駆動機構の関節剛性の獲得2009

    • 著者名/発表者名
      奥村文博, 駒田諭, 平井淳之
    • 学会等名
      平成21年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      三重大学 (津市)
    • 年月日
      2009-08-01
  • [学会発表] Control of Tendon-driven Robotic Mechanisms by Non-Linear Springs with Hysteresis Characteristics2009

    • 著者名/発表者名
      灰屋和勇, 駒田諭, 平井淳之
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Mechatronics, ICM2009
    • 発表場所
      Malaga, Spain
    • 年月日
      2009-04-15
  • [学会発表] Tension Control for Tendon Mechanisms by Compensation of Nonlinear Spring Characteristic Equation Error2009

    • 著者名/発表者名
      灰屋和勇, 駒田諭, 平井淳之
    • 学会等名
      The 11th International Workshop on Advanced Motion Control
    • 発表場所
      長岡技術科学大学 (長岡市)
    • 年月日
      2009-03-22

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2014-04-14  

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