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2013 年度 実績報告書

全身操縦型パワー拡大ロボットを可能にする各種力制御の微分包含式ベースト実装理論

研究課題

研究課題/領域番号 24360098
研究機関九州大学

研究代表者

菊植 亮  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90362326)

研究分担者 金岡 克弥  立命館大学, 公私立大学の部局等, 教授 (90360247)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード力制御 / 力順送型マスタスレーブ / アドミッタンス制御 / ロボット / 微分包含式 / パワー拡大
研究概要

平成25年度は,人間のパワーを拡大する操縦型ロボット(力順送型マスタスレーブシステム)の実現を目的として各種要素技術の研究開発を行った.
【1】力順送型マスタースレーブシステムを力の微分量の利用によって安定化する手法について詳細な実験を行い,その効果を明らかにした.現在,論文投稿を準備中である.
【2】研究代表者らが以前考案したノイズ除去フィルタ「PSMF(Parabolic Sliding Mode Filter)」を修正することによって,ノイズ低減効果と位相遅れのより良いトレードオフ関係を持つ新しいフィルタを構築した.その新しいフィルタの各種特性について,国内学会の講演会で発表予定である.これによって,力順送型マスタスレーブシステムの透過性を向上できる可能性がある.
【3】歯車減速機の摩擦をキャンセル制御の手法を2つ提案した.一つはすべり前弾性変位が比較的大きい減速器に適したものであり,新しい摩擦モデルにもとづいている.もう一つはすべり前変位が比較的小さい減速器に適用できるものであり,静止摩擦状態においても外力に反応しやすくなるように,振動的なトルク信号(ディザー)を用いている.順送型マスタスレーブ制御に限らず,力制御全般との組み合わせが可能である.この成果については,論文一編が採録ずみである.
【4】パワー増幅に適した大出力の腕部マスタスレーブ実験装置の開発を行った.また,脚部マスタスレーブ実験装置を再設計・再組立を行っている.
【5】マスタロボットの特異姿勢の取扱い,および,人間の感覚運動系の周波数特性に着目したノイズ除去フィルタの適用方法について,特許出願を行った.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

脚部マスタスレーブ実験装置のスレーブ側脚ロボットの開発の過程において,機構の見直しが必要であることが判明し.再設計のために当初の計画より完成が遅くなっている.それ以外の点については,順調に成果が出ている.

今後の研究の推進方策

マスタスレーブ実験装置に新しいノイズ除去フィルタを実装し,安定性だけでなく,「透明性」(スレーブ側に加わる反力をマスタ側に伝達する性質)を向上させることができるかどうか,実験的に確認する.また,脚部マスタスレーブ実験装置を完成させたうええ,各種要素技術を実装し,実証実験を行う.

次年度の研究費の使用計画

採録が決定した論文の投稿料の引き落とし時期が平成26年度にずれこむことになったため.
論文の掲載時期が決定しだい,支払うことにする.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] A Sliding-Mode-Like Position Controller for Admittance Control with Bounded Actuator Force2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kikuuwe
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics

      巻: 19 ページ: 1489-1500

    • DOI

      10.1109/TMECH.2013.2286411

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 並列粘弾塑性摩擦モデルにもとづく波動歯車減速機の摩擦補償2014

    • 著者名/発表者名
      岩谷正義,菊植亮,山本元司
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 未定 ページ: 未定

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improving Velocity Feedback for Position Control by Using a Discrete-Time Sliding Mode Filtering with Adaptive Windowing2014

    • 著者名/発表者名
      Shanhai Jin, Ryo Kikuuwe, and Motoji Yamamoto
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 未定 ページ: 未定

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Multistate Friction Model Described by Continuous Differential Equations2013

    • 著者名/発表者名
      Xiaogang Xiong, Ryo Kikuuwe, and Motoji Yamamoto
    • 雑誌名

      Tribology Letters

      巻: 51 ページ: 513-523

    • DOI

      10.1007/s11249-013-0187-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Differential-Algebraic Method to Approximate Nonsmooth Mechanical Systems by Ordinary Differential Equations2013

    • 著者名/発表者名
      Xiaogang Xiong, Ryo Kikuuwe, and Motoji Yamamoto
    • 雑誌名

      Journal of Applied Mathematics

      巻: 2013 ページ: 320276

    • DOI

      10.1155/2013/320276

    • 査読あり
  • [学会発表] Frequency Response Characteristics of Parabolic Sliding Mode Filters2014

    • 著者名/発表者名
      Zhan Shi, Ryo Kikuuwe and Motoji Yamamoto
    • 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2014
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      20140525-20140529
  • [学会発表] A Method for Compensation of Friction in Geared Actuators2013

    • 著者名/発表者名
      Myo Thant Sin Aung,Ryo Kikuuwe, Motoji Yamamoto
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130904-20130906
  • [学会発表] 粘弾塑性要素の並列結合にもとづく摩擦モデルを用いた波動歯車減速機の摩擦補償2013

    • 著者名/発表者名
      岩谷正義,菊植亮,山本元司
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130901-20130906
  • [学会発表] 非線形フィルタと位相進みによるパワー増幅マスタスレーブ制御の振動抑制2013

    • 著者名/発表者名
      公文知裕,菊植亮,金岡克弥,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2013
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      20130522-20130525
  • [産業財産権] マスタスレーブシステム2013

    • 発明者名
      金岡 克弥,菊植 亮
    • 権利者名
      学校法人立命館
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願 2013-230820
    • 出願年月日
      2013-11-07
  • [産業財産権] マスタスレーブシステム2013

    • 発明者名
      金岡 克弥,菊植 亮,公文 知裕
    • 権利者名
      学校法人立命館
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願 2013-169669
    • 出願年月日
      2013-08-19

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公開日: 2015-05-28  

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