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2013 年度 実績報告書

幾何学的に拘束された人間の自然な動作の解析とロボット制御への応用

研究課題

研究課題/領域番号 23560292
研究機関九州大学

研究代表者

M・M SVININ  九州大学, 学内共同利用施設等, 教授 (90274125)

キーワードモーションプランニング / 拘束運動 / 最適制御 / 非ホロノミックなシステム / 人間機械システム / バーチャルリアリティ / 人間らしい動作 / ハプティックインターフェイス
研究概要

The study of natural reaching movement is very important in the design of control systems for modern skillful robots. We start this research with analyzing human-like reaching movement and constructed two modes, the minimum variance model and the minimum effort model, describing and predicting the invariant features of these movements. It has been shown that these two different models predict the same outcome if the model of the control plant is stable. The theoretical models have been verified under experiments in virtual environments with the use of haptic interface and a simulator incorporating different holonomic constraints. In the second part we dealt with non-holonomic constraints and considered reaching movement for a rolling robot actuated either by internal rotors or a pendulum. This system is not differentially flat and not nilpotent and the conventional motion planning methods are not applicable. It was found that kinematically assigned trajectories may not be dynamically realizable and this requires the development of new techniques. It was established that the optimal control results in the Euler’s elasticae but the numerical implementation is sensitive to the initial guess. To alleviate these difficulties, a motion planning strategy employing a nilpotent approximation, iterative steering, and the geometric phase approach has been developed and verified under simulation. In addition, two spherical rolling robots, one actuated by internal rotors and one by pendulum, have been designed and their motion abilities have been verified under initial experiments.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] A Motion Planning Strategy for a Spherical Rolling Robot Driven by Two Internal Rotors2014

    • 著者名/発表者名
      A. Morinaga, M. Svinin, and M. Yamamoto
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Robotics

      巻: vol.30, No. 4(in press)

  • [雑誌論文] Optimal short-term policies for protection of single biological species from local extinction2013

    • 著者名/発表者名
      E. Cruz-Rivera, O. Vasilieva, and M. Svinin
    • 雑誌名

      Ecological Modelling

      巻: 263 ページ: 273-280

    • DOI

      10.1016/j.ecolmodel.2013.05.013

    • 査読あり
  • [学会発表] Motion Planning Algorithms for Spherical Rolling Robots2013

    • 著者名/発表者名
      M. Svinin
    • 学会等名
      2nd International Conference on Applied Mathematics and Informatics
    • 発表場所
      San Andres, Colombia
    • 年月日
      20131124-20131129
    • 招待講演
  • [学会発表] On the Geometric Phase Approach to Motion Planning for a Spherical Rolling Robot in Dynamic Formulation2013

    • 著者名/発表者名
      M. Svinin, A. Morinaga, and M. Yamamoto
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      20131103-20131108
  • [学会発表] 重心移動による駆動方式を有する球型ロボットの研究2013

    • 著者名/発表者名
      盛永明啓, M. Svinin,山本元司
    • 学会等名
      第31回日本ロボット学会学術講演会論文集
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      20130904-06
  • [学会発表] Numerical design of optimal short-term policies for protection of single biological species2013

    • 著者名/発表者名
      E. Cruz-Rivera, O. Vasilieva, M. Svinin
    • 学会等名
      IX Congreso Colombiano de Métodos Numéricos
    • 発表場所
      Cali, Colombia
    • 年月日
      20130821-20130823
  • [学会発表] A Dynamically Realizable Reconfiguration Strategy for Steering a Spherical Rolling with Two Internal Rotors2013

    • 著者名/発表者名
      M. Svinin, A. Morinaga, and M. Yamamoto
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
    • 発表場所
      Takamatsu, Japan
    • 年月日
      20130804-20130807
  • [学会発表] 慣性ロータを用いた球型移動ロボットの動作実験2013

    • 著者名/発表者名
      福井教文,盛永明啓, M. Svinin,山本元司
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会論文集
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      20130522-25
  • [図書] On the Iterative Steering of a Rolling Robot Actuated by Internal Rotors, in Current Trends in Applied Mathematical Science (O. Vasilieva, G. Olivar, eds.), Springer Proceeding in Mathematics and Statistics2014

    • 著者名/発表者名
      A. Morinaga, M. Svinin, and M. Yamamoto
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      Springer
  • [図書] Motion planning algorithms for a rolling sphere with limited contact area (in Russian) in Mobile robots: robot-wheel and robot-ball (A. Borisov, I. Mamaev, and Yu. Karavaev, Eds), RCD Series on Mobile Systems and Robotics2013

    • 著者名/発表者名
      M. Svinin and S. Hosoe
    • 総ページ数
      51-80
    • 出版者
      RCD Publishers

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公開日: 2015-05-28  

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