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Improvement of the performance of a multi-legged robot driven with one degree-of-freedom by a new morphology

新形态改善单自由度驱动多足机器人性能

基本信息

批准号：
21K14107
负责人：
南斉俊佑
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Tokyo Denki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

令和4年度では，実機開発・制御系設計について取り組んだ．実機開発では，入力角度の制限のない実機を開発した．関節の衝突が起きないようリンクを2層構造とし，入力角度の境界点では特異姿勢となるため，姿勢を復元させるバネ機構を設計した．また，鉤爪状の脚機構および転倒防止機構について，形状による摩擦の影響を実験的に調査し，前進方向に摩擦の少ない機構を提案した．そして，開発した実機の運動性能について実験を実施し，その結果と理論値を比較した．その結果，誤差率が3～8%とおおむね良好な結果を得ることができた．制御系設計では，前年度設計したPID制御による軌道追従制御系では，安定化可能領域が狭いという問題があったため，この改善を目指し姿勢補償とPD制御系を組み合わせた制御系を設計した．制御系のポイントは，フィードフォワード制御器とPD制御による追従制御系，姿勢補償器を組み合わせることである．ロボットが参照軌道に対して大きい姿勢誤差を持つとき，姿勢補償器によりLISAの向きを修正し，逆に小さい時，PD制御によりLISAの軌道を制御する．設計した制御系の有効性を数値シミュレーションにより検証し，軌道追従制御が可能であることに加えて，前年度設計した制御系よりも安定化可能領域が広くなったことを確認した．そして，設計した制御系を実機実験により検証し，設計した制御系を実装した．今後は，制御系設計について，最適制御における2点境界値問題を設定し，運動特性を考慮した先進的な制御系の設計を目指す．

In the fourth year of the order, the development of the machine and the design of the control system were carried out. The machine is open, the angle of entry is limited, and the machine is open. Joint conflict starts with two-layer structure, entry angle, boundary point, special posture, posture, recovery, and mechanism design. For example, the claw shaped foot mechanism and the fall prevention mechanism are investigated, and the shape of the foot mechanism and the fall prevention mechanism are investigated. In addition, the development of the sports performance of the real machine has been carried out, and the results have been compared with theoretical values. The error rate is 3~8% and the result is good. The design of the control system is similar to the design of the PID control system in the previous year. There are narrow areas of possible stabilization problems. This improvement refers to the combination of posture compensation and PD control system. Control system control system The attitude error of LISA is corrected by the attitude compensator when the reference orbit is large, and the PD control is controlled when the LISA orbit is small. The design of the control system has a number of characteristics. The design and control system is implemented in a timely manner. In the future, the design of the control system will be based on the optimal control system. The 2-point boundary value problem will be set, and the motion characteristics will be considered.