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Development of a Coordinate Control Scheme for an Automatic Inspection System with Different Types of Autonomous Marine Robots

不同类型自主海洋机器人自动检测系统坐标控制方案的开发

基本信息

批准号：
21K04503
负责人：
平雄一郎
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Sojo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、海中・海面ロボットから構成される船舶・海洋構造物の自動点検システムの実現に必要不可欠である海中・海面ロボットの協調動作制御法の開発を目指している。第一年度には、海中ロボットと海面ロボットの間に結合されたケーブルを多関節剛体リンクサブシステムとみなした海中・海面ロボットシステムの数学モデルを導出した。しかし第二年度前期において、より詳細な数値計算・解析を実施したところ、良好な近似性能を得るためにケーブルサブシステムを高自由度（多リンク・多関節）に拡張した場合には、その数学モデルは格段に複雑な構造を有するものとなり、それを用いた協調動作コントローラのリアルタイム実装は困難であることが予想された。そこで第二年度中期では、ケーブルサブシステムの数学モデルに依存しないコントローラの設計を試みた。まず海面ロボットに対しては、ケーブル張力が計測可能である点に着目し、その張力を直接補償する動作制御法を開発した。つぎに海中ロボットに対しては、張力計測が容易でないことを想定し、ケーブルの影響のために動作制御結果が芳しくないことを前提とした。そして、報告者が提案しているロボット本体の制御性能に関係なく良好な性能が得られる海中マニピュレータ（腕・手）動作制御法を応用することを着想した。具体的には、ケーブルに接続された部分（本来のロボット本体）と、点検用カメラを搭載した部分（マニピュレータ部分）から構成される海中ロボットに対し、前述の動作制御法を用いることにより、ケーブルの影響を受けずに安定した海中点検を実現する手法である。なお、その成果の一部を国際会議において公表した。さらに第二年度中・後期では、当初の計画通り、第三年度における実験解析に向けて、ロボット部品を購入し、実験準備に着手した。

The subject of this research is the automatic point detection of ships and marine structures in the sea and on the sea surface. The ムの実に is necessary and must not be owed to the である海中・海面ロボットのcoordinated action control method の开発を Eye refers to している. The first year's には, the sea ロボットと海surface ロボットの间にcombination されたケーブルをmulti-jointed rigid bodyリンクサブシステムとみなした海・海面ロボットシステムのMATHEMATICS モデルをderivedした.しかしThe first period of the second year において、よりDetailed numerical value calculation and analysis を実事したところ、GoodなApproximate performance and high degree of freedom (multiple joints and multiple joints)拡张したoccasionには、そのMATHEMATICSモデルはlattice segmentにFU雑なstructuralを有するものとなり、それをIt is difficult to coordinate the movements of コントローラのリアルタイム実装はであることが yu want to された.そこでSecond year mid-term test, ケーブルサブシステムのMATHEMATICS モデルにdependence しないコントローラのDesignをtrialみた.まず海面ロボットに対しては, ケーブルtensionがmeasurementpossibleであるPointに目し,そのtensionをDirect compensationするactioncontrol法を开発した.つぎに海中ロボットに対しては, Tension measurement is easy, でないことをscenario, The effect of the ケーブルののために action control result が香しくないことをpremise とした.そして、Reporter がProposal しているロボットThe control performance of the body にRelationship なくGood performance がThe movement control method of the sea of られるマニピュレータ (wrist and hand) is することを Consideration した. The specific parts of には, ケーブルに涚された (original のロボット body) and , The point is composed of the した part (マニピュレータ part) equipped with カメラをれる海中ロボットに対し, the aforementioned movement control method いることにより, The influence of the ケーブルのを is affected by the けずに stabilization した海中Point検を実appears する Technique である.なお、そのAchievements のPart をInternational Conference においてpublic table した.さらにThe middle and late stages of the second year, the original plan, the third year における実験analysis, the にけて, the purchase of ロボットparts を, and the preparation of 実験 preparations.