方向依存性に起因する非線形摩擦と重心のずれを考慮した全方向移動ロボットの軌道制御

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760380
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 江丸 貴紀 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30440952)
• 連携研究者: 小林 幸徳 北海道大学, 大学院工学研究院, 教授 (10186778) ; 王 碩玉 高知工科大学, 工学部, 教授 (90250951)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 制御システム / 全方向移動ロボット / 軌道制御 / 非線形補償器

研究概要

本研究はオムニホイール（全方向に移動可能な特殊構造を有する車輪）を用いた全方向移動ロボットをより安全に，より使いやすくすることを目的としたものである。主な研究成果は以下の通りである：1)オムニホイールの方向依存性に起因する非線形摩擦を精度良くモデル化できた。これにより位置や速度をより精密に制御することが可能となった。2)移動ロボットの重心のずれをモデル化し，それに対する制御法を提案した。このモデルは強い非線形性を持つため，非線形要素を効果的に補償する新しい制御器を提案し，その有効性をシミュレーションおよび実験により確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Straight Line Segments Extraction and EKF-SLAM in Indoor Environment (2014)
  • 著者名/発表者名: Jixin LV, Yukinori KOBAYASHI, Ankit A. RAVANKAR and Takanori EMARU
  • 雑誌名: Jounal of Automation and Control Engineering 巻: Vol. 2, No. 3 ページ: 270-276
  • DOI: 10.12720/joace.2.3.270-276
  • 査読あり
• [雑誌論文] Force Redistribution Method for Compensating Actuator Breakdown of Vibration-Isolation Tables Supported with a Redundant Number of Pneumatic Actuators (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi MAEDA, Yohei HOSHINO, Daisuke YOSHIDA, Yukinori KOBAYASHI and Takanori EMARU
  • 雑誌名: Journal of System Design and Dynamics 巻: Vol. 7, No. 4 ページ: 355-366
  • DOI: 10.1299/jsdd.7.355.
  • 査読あり
• [雑誌論文] アクチュエータ故障に対する冗長支持空気圧除振台の出力再分配法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前田拓巳,星野洋平,吉田大輔,小林幸徳,江丸貴紀
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(C編) 巻: 79巻, 801号 ページ: 1317-1326
  • DOI: 10.1299/kikaic.79.1317.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motion Control of a Ball Throwing Robot with a Flexible Robotic Arm (2013)
  • 著者名/発表者名: Yizhi GAI, Yukinori KOBAYASHI, Yohei HOSHINO and Takanori EMARU
  • 雑誌名: International Journal of Computer, Information Sciences and Engineering 巻: Vol. 7, No. 7 ページ: 79-87
  • URL: http://waset.org/publications/16363/
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal control of the dynamic stability for robotic vehicles in rough terrain (2013)
  • 著者名/発表者名: Guoliang ZHONG, Yukinori KOBAYASHI, Takanori EMARU and Yohei HOSHINO
  • 雑誌名: Nonlinear Dynamics 巻: 13(published online)
  • DOI: 10.1007/s11071-013-0847-2.
  • 査読あり
• [雑誌論文] System modeling and tracking control of mobile manipulator subjected to dynamic interaction and uncertainty (2013)
  • 著者名/発表者名: Guoliang ZHONG, Yukinori KOBAYASHI, Yohei HOSHINO and Takanori EMARU
  • 雑誌名: Nonlinear Dynamics 巻: 25(published online)
  • DOI: 10.1007/s11071-013-0776-0.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sky-Hook with Adaptive Disturbance Cancellation Control for Flexible Structures with an Active Vibration Control Unit (Translated Paper) (2012)
  • 著者名/発表者名: Yohei HOSHINO, Kyohei KATAYAMA, Yukinori KOBAYASHI, Takanori EMARU and Yohsuke NAKANISHI
  • 雑誌名: Journal of System Design and Dynamics 巻: Vol. 6, No. 5 ページ: 626-640
  • DOI: 10.1299/jsdd.6.626.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Approaches Based on Particle Swarm Optimization for Problems of Vibration Reduction of Suspended Mobile Robot with a Manipulator (2012)
  • 著者名/発表者名: Guoliang ZHONG, Yukinori KOBAYASHI, Takanori EMARU and Yohei HOSHINO
  • 雑誌名: Journal of Vibration and Control 巻: 5(published online)
  • DOI: 10.1177/1077546312458534.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active Vibration Suppression of Flexible Sprayer-Boom by Sky-Hook with Adaptive Disturbance Cancellation Control Unit (2012)
  • 著者名/発表者名: Yohei HOSHINO, Kyohei KATAYAMA, Yukinori KOBAYASHI, Yohsuke NAKANISHI and Takanori EMARU
  • 雑誌名: Journal of System Design and Dynamics 巻: Vol. 6, No. 3 ページ: 251-262
  • DOI: 10.1299/jsdd.6.251.
• [雑誌論文] アクティブ制振ユニットによる柔軟構造物の適応スカイフック-外乱相殺併合制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 星野洋平,片山恭平,小林幸徳,江丸貴紀,中西洋介
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(C編) 巻: 78巻,789号 ページ: 1485-1496
  • DOI: 10.1299/kikaic.78.1485
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robot Mapping Using k-means Clustering Of Laser Range Sensor Data, Bulletin of Networking, Computing (2012)
  • 著者名/発表者名: Ankit A. RAVANKAR, Yohei HOSHINO, Takanori EMARU and Yukinori KOBAYASHI
  • 雑誌名: Systems and Software 巻: Vol. 1, No. 1 ページ: 9-12
• [雑誌論文] Modeling and Vibration Analysis of Flexible Robotic Arm under Fast Motion in Consideration of Nonlinearity (2011)
  • 著者名/発表者名: Haibin YIN, Yukinori KOBAYASHI, Yohei HOSHINO and Takanori EMARU
  • 雑誌名: Journal of System Design and Dynamics 巻: Vol. 5, No. 5 ページ: 909-924
  • DOI: 10.1299/jsdd.5.909.
• [雑誌論文] Decomposed Dynamic Control for Flexible Manipulator in Consideration of Nonlinearity -Flexible Dynamic Control- (2011)
  • 著者名/発表者名: Haibin YIN, Yukinori KOBAYASHI, Yohei HOSHINO and Takanori EMARU
  • 雑誌名: Journal of System Design and Dynamics 巻: Vol. 5, No. 2 ページ: 219-230
  • DOI: 10.1299/jsdd.5.219.
• [学会発表] 筋電パターン認識におけるリカレントニューラルネットワークの有用性の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 相澤優作,江丸貴紀,小林幸徳
  • 学会等名: 第46回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学,札幌市
  • 年月日: 2014-03-09
• [学会発表] Tracking of Mobile Robot and 3-D Grid Structure Recognition with Stereo Camera and RGB-D Camera (2014)
  • 著者名/発表者名: Chenyu WANG, Yukinori KOBAYASHI and Takanori EMARU
  • 学会等名: 第46回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学,札幌市
  • 年月日: 2014-03-09
• [学会発表] カルマンフィルタを用いた全方位移動ロボットの速度推定と制御性能改善 (2013)
  • 著者名/発表者名: 李鍾赫,江丸貴紀,小林幸徳
  • 学会等名: 第31回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 首都大学東京,東京
  • 年月日: 20130904-06
• [学会発表] A Novel Nonlinear Compensator Based on Digital Acceleration Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Masashi OKUMA, Takanori EMARU, Yohei HOSHINO, Yukinori KOBAYASHI
  • 学会等名: 9th annual IEEE International Conference on Automation Science and Engineering
  • 発表場所: Madison Concourse Hotel, Madison, WI, USA
  • 年月日: 20130817-21
• [学会発表] Motion Control of a Ball Throwing Robot with a Flexible Robotic Arm (2013)
  • 著者名/発表者名: Yizhi GAI, Yukinori KOBAYASHI, Yohei HOSHINO, Takanori EMARU
  • 学会等名: International Conference on Mechatronics and Robotics
  • 発表場所: Holiday Inn London - Wembley, UK
  • 年月日: 20130608-09
• [学会発表] Mass Identification by Digital Acceleration Control for Dynamic Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Koichi IMAOKA, Takanori EMARU, Yukinori KOBAYASHI, Yohei HOSHINO
  • 学会等名: 15th Asia Pacific Vibration Conference
  • 発表場所: International Convention Center, Jeju, Korea
  • 年月日: 20130602-06
• [学会発表] A New Algorithm To Detect Lines in Noisy Environment for Indoor Robot Mapping (2013)
  • 著者名/発表者名: Ankit RAVANKAR, Yohei HOSHINO, Takanori EMARU, Yukinori KOBAYASHI
  • 学会等名: 2013 JSME Conference on Robotics and Mechatronics
  • 発表場所: つくば市,つくば国際会議場
  • 年月日: 20130522-25
• [学会発表] ディジタル加速度制御とフィードフォワード制御の組み合わせによる柔軟ロボットアームの高性能化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高野直人,江丸貴紀,星野洋平,小林幸徳
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: つくば市,つくば国際会議場
  • 年月日: 20130522-25
• [学会発表] 重心のずれに対する全方位移動ロボットの速度制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 李鍾赫,江丸貴紀,星野洋平,小林幸徳
  • 学会等名: 第45回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学,札幌市
  • 年月日: 20130306-07
• [学会発表] ディジタル加速度制御則を用いたロボットアームの質量推定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 今岡広一,江丸貴紀,小林幸徳,星野洋平
  • 学会等名: 第45回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学,札幌市
  • 年月日: 20130306-07
• [学会発表] Clustering Based Loop Closure Technique for 2D Robot Mapping Based on EKF-SLAM (2013)
  • 著者名/発表者名: Ankit RAVANKAR, Yukinori KOBAYASHI, Takanori EMARU
  • 学会等名: 7th Asia international conference on Mathematical/Analytical Modelling and Computer Simulation
  • 発表場所: Harbour Plaza 8 Degrees, Hong Kong
  • 年月日: 2013-06-23
• [学会発表] Performance Improvement of PID-DAC- Nonlinear-Compensator by Applying Online System Identification (2012)
  • 著者名/発表者名: Takanori EMARU, Hiroto SASAKI, Yohei HOSHINO and Yukinori KOBAYASHI
  • 学会等名: International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
  • 発表場所: Gran Melia Victoria, Majorca, Spain
  • 年月日: 20121020-26
• [学会発表] Trajectory Tracking of Wheeled Mobile Robot with a Manipulator Considering Dynamic Interaction and Modeling Uncertainty (2012)
  • 著者名/発表者名: Guoliang ZHONG, Yukinori KOBAYASHI, Takanori EMARU and Yohei HOSHINO
  • 学会等名: International Conference on Intelligent Robotics and Applications
  • 発表場所: Concordia University, Montreal, QC, Canada
  • 年月日: 20121003-05
• [学会発表] ディジタル加速度制御系に基づく非線形補償器の提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大熊雅史,江丸貴紀,星野洋平,小林幸徳
  • 学会等名: JSME Conference on Robotics and Mechatronics
  • 発表場所: アクトシティ浜松,浜松市
  • 年月日: 20120527-29
• [学会発表] Slope Detection based on Orthogonal Assumption (2012)
  • 著者名/発表者名: Jixin Lv, Yukinori KOBAYASHI, Yohei Hoshino and Takanori EMARU
  • 学会等名: IEEE/SICE International Symposium on System Integration
  • 発表場所: Kyushu Univ. Fukuoka
  • 年月日: 2012-12-18
• [学会発表] 動的な重心のずれに対する全方位移動ロボットの軌道制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 李鍾赫,江丸貴紀,星野洋平,小林幸徳
  • 学会等名: 日本機械学会北海道支部北海道学生会第41回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 北海道大学,札幌市
  • 年月日: 2012-03-03
• [学会発表] オンラインシステム同定によるPID-ディジタル加速度制御併合制御系の性能向上 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木広人,江丸貴紀,星野洋平,小林幸徳
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学,東京
  • 年月日: 2011-09-07
• [備考]
  • URL: http://net-hm.eng.hokudai.ac.jp/~rd/