空気圧式剛性可変フィンガを有するバルーン駆動型ロボットハンドの開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23760246
• 研究機関: 龍谷大学
• 研究代表者: 永瀬 純也 龍谷大学, 理工学部, 助教 (70582245)
• キーワード: 予測機能制御 / バルーン / ロボットハンド / 力制御 / 角度制御

研究概要

本研究は，操り動作と柔軟把持動作，および摩擦力を利用した動作と滑り動作に対してそれぞれ存在する，相反する要求仕様の問題を解決するために、フィンガの表面剛性をタスクに応じてアクティブに変化させることのできる表面剛性可変型ロボットハンドの開発を
目的とする。当該年度は，主にフィンガの把持力制御系および関節角度制御系の開発・評価を実施した．把持力制御系に関しては，前年度においてPredictive Functional Control系を用いた力制御系を開発したものの，速応性および追従特性に問題があった．そこでそれらを解決するために外乱オブザーバ併用型のPredictive Functional Control系を新たに開発した．制御実験の結果，外乱オブザーバを付加することによって，速応性については，整定時間に関して30％以上の向上が見られ，また，追従特性については，追従誤差に関して50％以上の向上が確認され，提案手法の有効性が示唆された．また関節角度制御系に関しては，無駄時間補償型のPredictive Functional Control系を用いた角度制御系を開発した．スミス補償型PID制御系との比較実験を行った結果，速応性に関しては約50％の向上を確認，また高い非線形補償特性を示し，本ロボットハンドにおける，PID制御に対するPFC制御の優位性を実証した．

研究成果

• [雑誌論文] Predictive Functional Control of Tendon-driven Actuator using Pneumatic Balloon (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun-ya Nagase, Toshiyuki Satoh, Norihiko Saga and KoichiSuzumori
  • 雑誌名: Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing 巻: Vol. 7, No. 4 ページ: 752-762
  • 査読あり
• [雑誌論文] Predictive Functional Control with Disturbance Observer for Tendon-driven Balloon Actuator (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun-ya Nagase, Toshiyuki Satoh, Norihiko Saga and Koichi Suzumori
  • 雑誌名: International Journal of Computer, Infor- mation Science and Engineering 巻: 7 ページ: 627-632
  • 査読あり
• [学会発表] Comparison between PFC and PID Control System for Tendon-driven Balloon Actuator (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun-ya Nagase, Kazuki Hamada, Toshiyuki Satoh, Norihiko Saga and Koichi Suzumori
  • 学会等名: 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society(IECON2013)
  • 発表場所: Vienna(Austria)
  • 年月日: 20131110-20131113
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://mec3342.mecsys.ryukoku.ac.jp/nagase/index.html