特異姿勢を利用したロボットの巧みな作業動作

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23760230
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 浦久保 孝光 神戸大学, その他の研究科, 助教 (10335424)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2014-03-31
• Keywords: ロボティクス / 機械力学

Research Abstract

２０１１年度は，多リンクロボットの特異姿勢付近での動力学特性を調べるため，２リンクロボットアームおよび４リンク脚型ロボットを対象として研究を進めた．２リンクロボットアームについては，重量物の持ち上げ動作において，特異姿勢を用いることで必要トルクを小さく抑えることができる．必要トルクを最小化する動作を，従来とは異なる最適化手法を用いて計算し，より厳密な最適動作を求めた．これにより特異姿勢の有用性を再確認するとともに，その動力学的効果の大きさについて定量的な知見を得た．さらに，得られた最適動作を実機検証するために，２リンクロボットアーム実験機の設計および開発を行った．４リンク脚型ロボットについては，その跳躍動作において，特異姿勢を用いることで同様な省トルク効果が得られることを数値シミュレーションで確認した．２リンクアームの場合と同様な最適化計算の結果，最適跳躍動作においては，着地期の最終時刻付近（足先が地面を離れる直前）で脚がほぼ特異姿勢となっており，特異姿勢を用いない場合の動作に比べて大幅な省トルクを達成している．これは，持ち上げのような引っ張り（収縮）動作のみならず，押し出し（伸展）動作においても，その作業動作達成に有用な特異姿勢の動力学特性が期待できることを示唆する結果である．２リンクロボットアーム実験機の製作にあたっては，豊橋技術科学大学真下智昭助教の協力のもと進め，製作打ち合わせのため，二度の豊橋技術科学大学への出張を行った．また，特異姿勢付近での非線形な動力学特性の解析方法について意見交換を行うための国内会議への参加を行った．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

数値シミュレーションによる特異姿勢の動力学特性の解明については，扱う対象ロボットの順番変更を行ったが，順調に研究は進展している．実験機による実機検証については，２リンクロボットアーム実験機の製作が一旦完了した段階で，使用モータが故障するというトラブルに見舞われ，モータ修理の可否確認，代替モータの手配に時間がかかり，実験機が動作可能な状態となるのが２０１１年度末となった．このため，年度内の実機検証ができず研究の遅れが生じている．

Strategy for Future Research Activity

上述のモータ故障によるトラブルのため，２０１１年度は２リンクロボットアームによる持ち上げ動作実験を完了できておらず，学会等での発表にも至っていない．まずは，この実験を完了させ，２リンクアームを持つモバイルマニピュレータにおける特異姿勢の動力学的効果の解明へと研究を進める．モデル構築や数値シミュレーションに比較的時間のかかる脚型ロボットの跳躍動作については，当初計画より先に２０１１年度に研究を進展させているため，２リンクアーム実験の遅れを十分に取り戻すことができる．また，これらの研究進展結果を国内外の学会等で発表し，積極的な意見交換を行い，研究の進展に結び付ける．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

持ち上げ動作実験に使用する２リンクロボットアームの製作が遅れた結果として，このアームを流用予定であった２リンクアームを持つモバイルマニピュレータの実験機製作が未着手となっている．このため，「次年度使用額」として２０１２年度に一部の研究費を使うことで，この製作を進める．また，２０１２年度は，海外共同研究者であるカーネギーメロン大学金出武雄教授を訪問し，２０１１年度の研究成果および今後の研究進展について議論する計画である．