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2023 年度 実績報告書

産業用ロボット機器を対人親和化するための位置指令型スライディングモード制御理論

研究課題

研究課題/領域番号 21K04122
研究機関広島大学

研究代表者

菊植 亮  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (90362326)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード産業用ロボット / 協働ロボット / 微分包含式 / 力制御 / 位置制御
研究実績の概要

2023年度においては,これまでに考案した一次元のアドミッタンス制御則を多次元に拡張した.6自由度ロボットにおいてアドミッタンス制御を実現するためには,一次元のアドミッタンス制御器を各軸に独立に実装するという手法が考えられる.しかしこの実装方法では,外力が手先に加えられた際に,外力の方向に手先が動くとは限らない.この振る舞いは,ティーチングなどの用途の際には不都合である.この問題に対応するために,作業座標系でロボットの手先の動特性を規定し,時間遅れに対してロバストな,多次元のアドミッタンス制御器を構築した.この手法は,関節座標系において躍度・速度・加速度の制限を施した上で,作業座標系で仮想物体の運動方程式を実時間で積分するものである.また,安全性の担保のために,作業座標系においては並進速度制限のみを施している.仮想物体の位置・姿勢は逆運動学で関節角度指令に変換されるが,速度・加速度・躍度制限を施した後の値は順運動学で作業座標系に再度変換され,仮想物体の位置・姿勢が修正される.本手法によって,作業座標系で安定した力制御(アドミッタンス制御)が可能になった.この成果は2023年の日本ロボット学会学術講演会で発表済みである.
2021年度からの研究期間全体を通じて,無駄時間を含む商用位置指令型ロボットにおいて安定した力制御を実現できた.構築した手法は従来のスライディングモード制御を拡張した考え方にもとづくものであり,微分包含式で記述され,後退オイラー法により実装される.これにより,状態量やその微分量を明示的に制限し,指令位置を出力とする,新たなメカトロニクス制御技術群の基盤が得られたといえる.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] An Admittance Controller with a Jerk Limiter for Position-Controlled Robots2024

    • 著者名/発表者名
      Ryusei Mae and Ryo Kikuuwe
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 36 ページ: 483-493

    • DOI

      10.20965/jrm.2024.p0483

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 躍度制限によるアドミッタンス制御の不安定化抑制手法の多次元拡張2023

    • 著者名/発表者名
      前龍生,菊植亮
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
  • [備考] 研究代表者のホームページ

    • URL

      https://home.hiroshima-u.ac.jp/kikuuwe/

  • [備考] Youtubeチャンネル

    • URL

      https://www.youtube.com/user/kikuuwe

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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