3次元柔軟物体の変形作業に関する研究

3D柔性物体变形功研究

基本信息

批准号：
12750228
负责人：
和田隆広
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,これまで実現が困難とされてきた,柔軟物体の変形作業の自動化に挑戦してきた.まず,3次元柔軟物体のモデリングを行い,変形作業に適した簡略モデルを導出した.導出したモデルを用いて,3次元物体の変形作業の定式化を行った.具体的には,変形制御を,柔軟物体上の複数点の同時位置決め制御として定式化を行った.さらに,作業は柔軟物体上の位置決めすべき点(以降,位置決め点と呼ぶ)を直接操作できず,物体上の他の点(以下,操作点と呼ぶ)を適切に操作することによって実現しなければならない.本研究ではこの作業を,間接同時位置決めと名付け,作業戦略を提案した.変形作業の制御手法を,1)繰り返し制御,2)変形形状PIDフィードバック制御の2通り提案した.1)繰り返し制御則は,センサ,アクチュエーションの非共配置により,不安定となりやすい問題点を克服できる.また,2)変形形状PIDフィードバック制御は,リアルタィム変形形状フィードバックにより,高速な変形制御を可能とした.良制御則共に,柔軟物体のモデル化誤差が非常に大きい場合でも,目標となる変形形状を実現できることが,シミュレーションおよび実験により示された.また,リアプノフの安定性解析を行い,モデル化誤差が存在しても,目標変形形状に対する漸近安定性が保証できることを理論的に示した.しかしながら,ロバスト性の定量的な解析は明らかにしておらず,今後も課題としたい.さらに,本研究では柔軟物体を把持する方法は幾何学的な拘束によっているより柔軟なハンドリングを実現するためには,グラスピング手法の検討が重要である.安定な把持を実現する手法を検討し,理論的な枠組みを構築する事が今後の課題である.

在这项研究中，我们提出了挑战，要自动化灵活对象的变形工作，直到现在，这被认为很难实现。首先，我们对三维灵活对象进行了建模，并得出了一个适合变形工作的简化模型。使用派生模型，我们制定了三维对象的变形工作。具体而言，我们将变形控制作为对柔性对象上多个点的同时定位控制。此外，必须通过不直接操纵要定位在柔性对象上的点（以下称为定位点），而必须通过适当地操纵对象上的其他点（以下简称以下称为操作点）来实现这项工作。在这项研究中，我们建议这项工作是间接同时定位，并提出了工作策略。我们提出了控制变形工作的两种方法：1）重复控制，2）变形形状PID反馈控制。 1）重复控制规则是由于传感器和作用的非co置位而导致的。可能会发生的问题可以克服。此外，2）变形形状PID反馈控制可以通过实时变形反馈进行高速变形控制。通过模拟和实验表明，即使灵活对象的建模误差非常大，也可以实现目标变形形状。此外，进行了Lyapunov的稳定性分析，理论上证明，即使存在建模误差，也可以保证对目标变形形状的渐近稳定性。但是，尚未阐明对鲁棒性的定量分析，我们希望将来继续解决。此外，在这项研究中，为了获得由于几何约束而获得更灵活的处理，考虑一种玻璃方法很重要。未来的挑战是考虑一种实现稳定抓地力并建立理论框架的方法。