両手ロボットの協調制御に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63550178
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 内山 勝 東北大学, 工学部, 助教授 (30125504)
• キーワード: ロボット工学 / 双腕マニピュレ-タ / ハイブリッド制御 / 力制御 / 協調制御 / 負荷分配 / ロバスト保持 / 線形計画法

研究概要

今年度の研究は主として、前年度得られた負荷分配の理論的枠組みの中で、負荷分配係数を自動的に決定し、対象物を頑強に保持し続ける(ロバスト保持)ためのアルゴリズムの導出とその実験的な検証に向けられた。前年度得られた理論の大変位相対運動への拡張は、今後の研究課題として残された。今年度の成果を要約すると以下のようになる。
1.両手で対象物を保持するための条件を手と対象物の間の接触保持条件より求めた。この接触保持条件は摩擦円錐を摩擦角錘で近似することにより線形連立不等式の形で求められた。この連立不等式より、対象物を保持し続けるための負荷分配係数の範囲が決定される。
2.こうして決定された負荷分配係数の範囲から制御に用いる負荷分配係数を自動的に決定するアルゴリズムを導いた。アルゴリズムは2種類導き、ひとつは保持力を変化させりいもの、もうひとつは保持力を適応的に変化させるものである。いずれのアルゴリズムも接触保持条件を満足する負荷分配係数をヒュ-リスティックに決定する。
3.以上のアルゴリズムを昨年度開発した両手ロボット制御システムにインプリメントし、実験を行った。その結果、維持力を変化させないアルゴリズムは、負荷分配を行わない従来の方式と比較して、対象物のロバスト保持のために極めて有効であることが実証された。負荷分配を行いつつ保持力も適応的に変化させるアルゴリズムについては、保持力を変化させる部分のアルゴリズムが不十分であったため、その効果を十分に発揮させることができなかった。この問題は解決は今後の研究に委ねられる。

研究成果

• [文献書誌] 中村幸生: "組立作業における双腕マニピュレ-タの力制御" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演界'89講演概要集. 212-213 (1989)
• [文献書誌] 山下敏明: "双腕マニピュレ-タの適応負荷分配" 第7回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 837-838 (1989)
• [文献書誌] Masaru Uchiyama: "Asymmetric Hybrid Control of Positions and Fores of a Dual Arm Robot to Share Loads" Proc.First Int.Symp.on Sxperimental Robotics. (1990)
• [文献書誌] Masaru Uchiyama: "A Unified Approach to Load Sharing,Motion Decomposing,and Force sensing of Dual Arm Robots" Robotisd Research:The 5th International Symposium. (1990)
• [文献書誌] Masaru Uchiyama: "Development of a Flexible Dual-Arm Manipulator Testbed for Space Robtics" IEEE Int.Workshop:on Intelligent Robots and Systems '90. (1990)
• [文献書誌] Masaru Uchiyama: "Adaptive Load Sharing Control for Cooperating Two Manipulators to Hold Qbjects Robustly" 3rd Int.Symp.on Roibotics and Manufacturing. (1990)
• [文献書誌] R.Mehrotra and M.R.Varanasi 編集,Masaru Uchiyama 分担執筆: "Multirobot Systems,執筆部分:A Symmetric Hybrid Position/Force Control Scheme for the Coordination of Two Robots" IEE Computer Society Press, (1990)