可変形態移動機構のコンプライアンス制御に関する研究

变形运动机构柔顺控制研究

• 批准号: 16650036
• 负责人: 村田 智
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16650036/
• 关键词: 剛性分布制御; 可変剛性関節; 非円形歯車; 集団的最急降下法; 動力学シミュレーション; 閉リンクロボット; 可変形態移動機構; コンプライアンス制御; 可変剛性ばね; クローラー; 自律分散制御

前年度に製作したモジュラークローラロボットに対する剛性分布制御に対し,閉リンク機構の運動学・動力学を解くことなく,剛性の目標値を直接指示する剛性分布制御の最適化アルゴリズムを開発した.この方法は,走行時,停止時などの異なる要求に対し,各関節の目標剛性値を新たに考案した集団的最急降下法により最適化するものである.動力学シミュレータをもちいた最適化シミュレーションにより,きわめて滑らかで効率の良い走行のための剛性分布および急峻な停止運動を実現する剛性分布などを求めることができた.また,ロボットの可変剛性関節として,前年度は板バネの支持点を制御する方式の関節を設計試作したが,擦動摩擦が多い,特性の予測が難しい,剛性の可変範囲がせまい,などの欠点があったため,これを克服するべく,別の方式の開発をおこなった.すなわち,ヒトが拮抗筋構造により剛性制御を可能にしていることに着目し,非線形弾性特性を持つ機構系を二つ用いて,それらを直接拮抗させ接続することにより,男性可変な関節を設計製作した.非線形弾性特性を持つ要素が二つあればよいため,原理的には容易に可変剛性関節を構成できる.しかしながら設定可能な剛性範囲を幅広く取るためには,非線形性が強い弾性要素が必要であり,単一の機械要素(特殊なバネなど)によってこれを実現することは難しい.実際にこれまでにもさまざまな研究がなされているが,試作レベルを超えることができないのが現状である.そこで本研究では,非円形歯車の利用によりこの問題の解決を図る.非円形歯車とはピッチ曲線を任意の曲線とすることで,簡潔な機構で任意の不等速回転を得ることのできる要素である.これを任意の弾性要素の変位の非線形伝達に利用することで,小型で摩擦が少なくかつ幅広い特性変化範囲を持つ非線形弾性要素を作り出すことができた.

In the past year, the rigid distribution control system has been developed to solve the kinematics and dynamics of closed mechanism, and the rigid distribution control optimization has been directly indicated by the rigid target value. This method is based on the different requirements of running and stopping time, and the target rigidity value of each joint is newly considered. Dynamics: Optimization of the stiffness distribution of the rigid distribution. The joint design trial of the flexible rigid joint of the plate in the previous year was carried out. The friction between the plate and the support point was increased. The prediction of the characteristics was difficult. The flexible range of rigidity was increased. The shortage of the support point was overcome. The development of other methods was carried out. For example, the structure of the antagonistic ribs may be rigid, the structure may be rigid Non-linear characteristics of the two elements of the support, the principle of the easy to change the rigid joint of the composition. It is necessary to set the rigid range and amplitude of the rigid range, and it is difficult to set the non-linear and strong mechanical elements (special). In the meantime, the research on this topic is still going on, trying to make it happen. This study is aimed at solving the problem of the utilization of non-circular tooth wheel. Non-circular curved line arbitrary curved line simple mechanism arbitrary variable speed return element. The position of any non-linear element is used for small friction, and the amplitude of the non-linear element is changed.

项目成果

メカニカルソフトネスを持つクローラの開発とコンプライアンス分布による制御

开发具有机械柔软性和使用柔顺分布控制的履带式机器人

• 发表时间: 2004
• 期刊: 第22回日本ロボット学会学術講演会予稿集 (CD-ROM)
• 作者: 松田壮史;村田 智
• 通讯作者: 村田 智

非円形歯車を用いた拮抗駆動型可変剛性関節機構

使用非圆齿轮的竞争驱动变刚度关节机构

• 发表时间: 2005
• 期刊: 第23回日本ロボット学会学術講演会講演概要集
• 作者: 松田壮史;村田智
• 通讯作者: 村田智

Stiffness Distribution Control for Closed Link Robot with Mechanical Softness

具有机械柔性的闭环机器人刚度分布控制

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc.IEEE International Conference on Robotics and Automation (Accepted)
• 作者: Takeshi Matsuda;Satoshi Murata
• 通讯作者: Satoshi Murata

剛性分布制御? 可変軟性を備えたリンク系ロボットの運動生成

具有可变灵活性的连杆机器人的运动生成？

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第18回自律分散システムシンポジウム資料
• 作者: 松田壮史;村田智
• 通讯作者: 村田智

非円形歯車を用いる非線形弾性要素

使用非圆齿轮的非线性弹性元件

• 发表时间: 2005