重力場におけるノンホロノミックシステムの制御

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360223
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 三平 満司 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00196338)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中浦 茂樹 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20323793)
• Keywords: ノンホロノミックシステム / 出力零化 / ゼロダイナミクス / 跳躍ロボット / 連続跳躍 / デビルスティック / ジャグリング

Research Abstract

平成15年度においては,重力場におけるノンホロノミックシステムとして,1アクチュエータ跳躍ロボットによる連続跳躍の実現と,曲芸の1種であるデビルスティックの持続的な回転運動の実現を目指してきた.
1.1アクチユエータ跳躍ロボットによる連続跳躍運動
申請者が独自に提案した1アクチュエータ跳躍ロボットは,1つの直動型アクチュエータのみで鉛直2次元平面内を連続的に跳躍,前進を可能とする機構である.昨年度までに得られていた連続跳躍を行う制御系設計に対し,本年度においてはファジー制御則を加味することで,よりロバストな連続跳躍が可能となることを示し,学術雑誌において論文発表を行った.また,空気圧シリンダを直動型アクチュエータとして用い,小型の空気圧タンクを搭載した跳躍ロボットシステムを製作し検証実験を行ってきた.提案する制御則を用い,実験環境を出来る限り理想状態に近づけることで,最大10歩程度の連続跳躍が可能であることを実験的に確かめた.この成果に関しては,来年度において論文発表を行う予定である.
2.デビルスティックの持続的な回転運動
曲芸の1種目として知られるデビルスティックを持続回転させる動作は,手にした1本のスティックを自由に動かし,他方の飛遊しているスティックを定常的に回転させるものである.この運動に対して,人間がスティックを操作する際の挙動を観察することで得られた出力関数を設定し,出力零化を行うことでスティックの回転運動が引き起こされることを示した.しかし,残るゼロダイナミクスが不安定であるため,持続的な回転運動とはならないが,ゼロダイナミクスを解析することで安定な回転運動となるためのスティックの物理的条件などを導出した.これらの成果に関しては,国際学会にて発表を行った.来年度は,産業用ロボットマニピュレータを人間の腕に見立てた実験システムを構築し,検証実験を行う予定である.

Research Products

• [Publications] Son Kuswadi: "Adaptive Fuzzy Control of One Linear Actuator Hopping Robot"Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics. 7・2. 92-100 (2003)
• [Publications] Son Kuswadi: "A one linear actuator hopping robot : modeling and control"Advanced Robotics. 17・8. 709-737 (2003)
• [Publications] Yasuyuki Kawaida: "Feedback Control of Enduring Rotary Motion of Devil Stick"Proc.of the 42nd IEEE Conference on Decision and Control. 3396-3401 (2003)