多自由度クレーン型マニピュレータの動作制御に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750223
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山本 元司 九州大学, 工学研究院, 助教授 (90202390)
• Keywords: クレーン型マニピュレータ / 動作制御 / 順動力学 / 逆動力学 / 振動抑制 / 位置・姿勢制御 / ワイヤ懸垂系

Research Abstract

本研究では従来の走行型クレーン機構を3組用いることで,3本のワイヤにより3次元の位置・姿勢制御が可能となる"多自由度クレーン型マニピュレータ"に対する動作制御手法の開発を目的とした.このうち今年度はこのクレーン型マニピュレータを用いて吊り荷を搬送するときに外乱などにより生じる懸垂系の揺れを抑制することに焦点をあて,このため以下の主要な2つの技術を開発した.
1)順動力学および逆動力学計算法を開発
制御手法の検証のためには計算機シミュレーションが有効であるが,このためにはまず多自由度クレーン型マニピュレータの順動力学および逆動力学の計算法を確立しておく必要がある.ここではワイヤに仮想的な弾性モデルを導入することで効率よく順動力学計算を行う手法と,ワイヤの幾何学的条件に着目して線形方程式により解析的に動力学を計算する手法を開発した.この研究の一部は裏面の論文"Inverse Kinematics Analysis for Incompletely Restrained Parallel Wire Mechanism"において公表している.
2)振動抑制のための目標軌道生成法を開発
多自由度クレーン型マニピュレータでは吊り荷の3次元の位置・姿勢制御が可能であるが,吊り荷の搬送中に揺れを生じる可能性があることが問題となる.そこで,開発した逆動力学計算法を用いて,動力学的になめらかな吊り荷の目標軌道を生成する手法を開発した.また,この軌道生成を実時間で実行できる効率的な手法を裏面の論文"走行型クレーンの振動抑制のための実時間目標軌道修正"において提案した.

Research Products

• [Publications] Motoji Yamamoto and Akira Mohri: "Inverse Kinematics Analysis for Incompletely Restrained Parallel Wire Mechanisms"Proc.of the 2000 IEEE/RSJ Int.Conf.on Intelligent Robots and Systems. Vol.1. 108-114 (2000)
• [Publications] 柳井法貴,山本元司,毛利彰: "走行型クレーンの振動抑制のための実時間目標軌道修正"第18回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 105-106 (2000)
• [Publications] 柳井法貴,山本元司,毛利彰: "逆動力学計算に基づく天井走行クレーンのフィードバック制御"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2001予稿集. (発表予定). (2001)