非駆動関節とフレキシブルアームを有する超高速マニピュレータの制御

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本研究は,人間の運動制御技能を実現できる超高速マニピュレータとしての非駆動関節とフレキシブルアームを持つ超高速マニピュレータの制御法の研究開発を目的としている.本年度では,このようなマニピュレータについて,実モデルのための最適軌道の生成法に関する研究,高速インパクト動作を考慮した運動制御方法の考案,及びゴルフスイングロボットを用いた検証実験を行い,以下の成果を得た.1)素振り動作について,学習による動力学モデルの改善,改善された動力モデルに基づいた最適軌道の生成,この最適軌道に基づいたフィードフォワード+フィードバック制御による運動実験を繰り返すことにより,フレキシビリティ,非駆動関節によるクラブの固定状態と自由回転状態の遷移及び動力学モデルパラメータの誤差を考慮した実モデルのための実最適軌道生成法を提案した.これをゴルフスイングロボットに実装してスイング運動の実験を行うことによって,最終的にフィードフォワードのみの制御により実モデルに合った精度の高い最適運動軌道を実現できることを確認した.2)非駆動関節とフレキシブルアームを有する超高速マニピュレータにおけるインパクト制御問題を取り上げ,運動量保存則によるインパクト過程を定式化し,これも含んだ実モデルの運動学習,実モデルに基づいた運動軌道の最適化およびインパクト実験を繰り返すマニピュレータの運動制御方法を提案した.これをゴルフスイングロポットに実装してポールの実打実験を行い,所定のインパクトと滑らかなスイング運動の制御が実現できた.