車輪型倒立振子ロボットのモデルベースシステム開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560540
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 島田 明 芝浦工業大学, デザイン工学部, 教授 (50554218)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 車輪倒立振子 / ロボット / 摩擦補償 / システム同定技術 / 障害物回避 / 適応外乱オブザーバ

研究概要

車輪で移動可能な倒立振子型ロボットの開発に関する研究を行った。その特徴は、モデルと総称して呼ぶ運動方程式やロボットの構造・振る舞いを表すブロック図を用いて理論的、体系的にロボットを開発する手法を示すことである。内蔵するモータの特性や独自の機械的な拘束条件まで考慮した数式の導出やシステム同定と呼ばれる実験で性質を捉えたこと、部屋に設置したセンサ情報からロボット及び障害物の位置を推定して制御する方法についても、独自のマルチレート制御法を設計し、実装実験を行い、安定した制御性能を確認できた点が本研究の成果である。また、同ロボットの運動性能を上げる技術として適応外乱オブザーバと称する技術を提案した。

研究成果

• [雑誌論文] Friction Compensation for Two Wheeled Inverted Pendulum Robot Using System Identification (2014)
  • 著者名/発表者名: Danai Phaoharuhansa, Akira Shimada
  • 雑誌名: International Journalof Advances in Science and Technology (IJAST) 巻: Special Issue ページ: 1-7
  • 査読あり
• [学会発表] Trajectory Tracking for Wheeled Inverted Pendulum Robot using Tilt Angle Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Danai Phaoharuhansa, Akira Shimada
  • 学会等名: IECON2013
  • 発表場所: Austria Center Vienna(ウィーン)(査読あり)
  • 年月日: 2013-11-12
• [学会発表] 結合倒立振子の位置制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坪井康太郎,島田明
  • 学会等名: 電気学会産業計測制御研究会
  • 発表場所: 千葉大(IIC-13-116,MEC-13-116,査読なし)
  • 年月日: 2013-03-08
• [学会発表] Position Control on Wheeled Inverted Pendulum Robot (2013)
  • 著者名/発表者名: Danai Phaoharuhansa , Akira Shimada
  • 学会等名: IEEJ Technical Meeting
  • 発表場所: 千葉大(IIC-13-115 MEC-13-115,査読なし)
  • 年月日: 2013-03-08
• [学会発表] An Adaptive Disturbance Observer Design on Motion Control Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Shimada, Danai Phaoharuhansa
  • 学会等名: The International Conference on Advanced Mechatronic Systems (ICAMechS2012),Journal of Advanced Mechatronic Systems
  • 発表場所: 東京農工大(IEEE, etc.,査読あり)
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Control on Inverted-Pendulum Robot with Unknown Parameters and Disturbance (2012)
  • 著者名/発表者名: Danai Phaoharuhans,島田明
  • 学会等名: 第30回日本ロボット学会学術講演会,日本ロボット学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(RSJ2012AC2G1-3,査読なし)
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Obstacle avoidance for multi-link inverted pendulum robot using virtual impedance (2012)
  • 著者名/発表者名: Danai Phaoharuhansa, Akira Shimada
  • 学会等名: SEATUCM2012, Robotics and Mechanical Engineering
  • 発表場所: タイ国KMUTT(OS05,査読あり)
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] An Approach to SysML and Simulink Based Motion Controller Design for Inverted Pendulum Robots (2011)
  • 著者名/発表者名: Danai Phaoharuhansa, Akira Shimada
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2011 in Tokyo
  • 発表場所: 早稲田大(査読あり)
  • 年月日: 2011-09-16
• [備考]
  • URL: http://www.sic.shibaura-it.ac.jp/~ashimada/