遠隔駆動式マニピュレータの手先性能を最適化する液圧パワートレインの設計原理の解明

阐明优化远程驱动机械手手部性能的液压动力系统的设计原理

• 批准号: 21H01297
• 负责人: 玄 相昊
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01297/
• 关键词: 油圧制御; ロボット; 油圧回路; 運動制御; 油圧; 制御

過酷な作業現場で長時間の器用な力仕事を行うマニピュレータの性能を高めるにあたり、駆動源を手先から離して置ける液圧駆動（水圧や油圧駆動）が有望である。本研究は、大小容量の各種ポンプとバルブをマトリクスで有機的に複合した液圧回路によって、手先の性能を最適化することを目的としている。具体的に、手先が発揮できる力と速度の大きさ、分解能、動特性にフォーカスした液圧複合回路の構成法を明らかにし、その能力を最大限に活かす制御アルゴリズムならびにアクチュエータ配置方法を理論的に導くことがゴールである。昨年度は「モジュラー油圧回路（MHSB）」を新たに考案し基本的な動作確認に成功したが、本年度は3つの成果を上げることができた。１．組立分解が可能なロボット；モジュラー油圧ロボットへMHSBを適用すべく検討を行った。3軸マニピュレータの実機の整備を行うとともに、圧力サーボを内部に含むカスケード制御にトライし、制御系全体を改善した。２．マトリクスが達成し得る流量・圧力制御の限界特性の調査、ならびに操作入力からマニピュレータの手先運動までのフォワードモデルの導出を行い、同時に市販ソフトウェアを用いたシミュレータを構築してモデルの妥当性を検討した。また、ロボットの状態を駆動ユニット側のセンサ情報から推定する状態推定法にも取り組み、光ファイバセンサを併用する方法を提案した。３．MHSBから着想を得て、従来の液圧駆動のマスタースレーブ方式のモジュラー化を検討した。当初想定していなかった方法であるが、ポンプがマスタシリンダに置き換わっただけで、本研究の中でトライする価値があると判断した。

A cool な job site で の な uneasily force shi long period of time line を う マ ニ ピ ュ レ ー タ の high performance を め る に あ た り, 駆 source を hand first か ら from し て buy け る liquid 圧 駆 move (water 圧 や oil 圧 駆 movement) が is expected to be で あ る. This study は, size, capacity of various ポ の ン プ と バ ル ブ を マ ト リ ク ス で organic compound に し 圧 た fluid loop に よ っ て, first hand の を performance optimization す る こ と を purpose と し て い る. Specific に, hand first が 発 swing で き る と speed の potent き さ, decomposition, dynamic characteristic に フ ォ ー カ ス し た liquid 圧 composite circuit の constitute を Ming ら か に し, そ の ability the most time live に か を す suppression ア ル ゴ リ ズ ム な ら び に ア ク チ ュ エ ー タ configuration method に を theory guide く こ と が ゴ ー ル で あ る. Yesterday annual は "モ ジ ュ ラ ー oil 圧 loop (MHSB)" を new た に し basic test case な action confirmed に successful し た が, this year's は 3 つ を の results げ る こ と が で き た. 1. Assembly decomposition が possible なロボット; Youdaoplaceholder0 モジュラ oil pressure ロボットへMHSBを applicable to すべく検 and を lines った. Three axis マ ニ ピ ュ レ ー タ の be machine line gearing up の を う と と も に, pressure サ ー ボ を contains internal に む カ ス ケ ー ド suppression に ト ラ イ し, suppression all を improve し た. 2 マ ト リ ク ス が reached し must る flow, pressure suppression の margin features の investigation, な ら び に operation into force か ら マ ニ ピ ュ レ ー タ の hand movement first ま で の フ ォ ワ ー ド モ デ ル の export line を い, at the same time に vendor ソ フ ト ウ ェ ア を with い た シ ミ ュ レ ー タ を build し て モ デ ル の justice を beg し 検 た. ま た, ロ ボ ッ ト の state を 駆 dynamic ユ ニ ッ ト side の セ ン サ intelligence か ら presumption す る state estimate に も み り group, light フ ァ イ バ セ ン サ を and す る method proposed を し た. Think 3. MHSB か ら を て, liquid 従 to の 圧 駆 dynamic の マ ス タ ー ス レ ー ブ way の モ ジ ュ ラ ー change を beg し 検 た. Wanted to settle し て い な か っ た method で あ る が, ポ ン プ が マ ス タ シ リ ン ダ に buy き in わ っ た だ け で, this study の で ト ラ イ す る 価 numerical が あ る と judgment し た.

项目成果

Hydraulic servo booster for serially configured modular robots

用于串联配置的模块化机器人的液压伺服助力器

• 发表时间: 2022
• 作者: Shingo Maeda;Sang-Ho Hyon and Tomoro Kai
• 通讯作者: Sang-Ho Hyon and Tomoro Kai

油圧回路MHSBによる3軸マニピュレータのトルク制御と位置追従制御

使用液压回路MHSB的3轴机械手的扭矩控制和位置跟踪控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Tsukasa Suwa;Yuki Sato;Takahiro Wada;山田友樹，梅舘拓也，岩本憲泰;甲斐 友朗，橋本 岬，玄 相昊
• 通讯作者: 甲斐 友朗，橋本 岬，玄 相昊

1本の光ファイバFBGセンサによるロボットアームの状態推定と制御

使用单个光纤 FBG 传感器估计和控制机器人手臂的状态

• 发表时间: 2022
• 作者: 伊藤直行，竹内大，徳武克浩，青山忠義，佐伯聡太，栗本秀，平田仁，長谷川泰久;前田真吾;渡邊悠希，玄相昊
• 通讯作者: 渡邊悠希，玄相昊

モジュラー油圧回路MHSBによる2リンクマニピュレータのトルク制御

模块化液压回路MHSB双连杆机械手的扭矩控制

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomoya Onodera;Noriyasu Iwamoto;Takuya Umedachi;Kazuto Mori;甲斐友朗，玄相昊
• 通讯作者: 甲斐友朗，玄相昊

Modular Hydraulic Servo Booster for Multi-Axis Robots

适用于多轴机器人的模块化液压伺服助力器

• 发表时间: 2021
• 作者: Kisuke Nonoyama;Masahiro Shimizu;Takuya Umedachi;S. Hyon，T. Kai
• 通讯作者: S. Hyon，T. Kai