3次元柔軟物体の変形作業に関する研究

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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.