特異姿勢を用いたロボットのダイナミック動作における力学と制御

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2022年度は、2021年度までの結果にもとづき、2リンクロボットアームの場合に対して、押し動作、引っ張り動作のどちらにも影響の大きい動的可操作性について詳細に解析を行った。動的可操作性楕円体について、手先に重量物を把持しているという条件の下で、その長軸、短軸の長さおよび方向を与える固有値、固有ベクトルを適切な近似を導入することで、解析的に表現した。これにより、リンクの長さや姿勢に応じた動的可操作性の変化が明らかとなった。さらに、重量物を水平面内で一定距離移動させるタスクを考え、2つのリンクの長さの比を変えた最適運動計画を行った。これにより、リンクの長さがより異なる場合の方が、作業遂行に必要な消費トルクが減少するとともに、アームを折りたたんだ特異姿勢の有用性が大きくなることを発見した。この最適運動計画の結果は、動的可操作性の解析結果とも対応しており、生物を含むリンク機構系において共通する特異姿勢付近の動力学的性質であると考えられる。また、冗長自由度を有する4リンクロボットの押し動作については、2021年度に足先を壁に叩き付け、その際の衝撃力によって跳躍することによって大きな運動量が得られることが分かったが、その実証に向けて実験機の改修を行った。2リンクアームの最適運動計画および動的可操作性の解析結果については国内会議発表1件を行い、国際会議1件に投稿した。また、4リンクロボットの実験改修については国内会議発表1件を行った。