水上インテリジェントロボットシステムの機構と制御に関する研究

近年,ロボット技術の発達とともに,様々な環境下でのロボットの利用が検討されている。本研究で提案するインテリジェント・ロボット・システムは,船舶の整備等の水上での作業を想定し,水上に浮遊するビークルとそれに取り付けられたマニピュレータからなるが,ビークルが慣性座標系に固定されていないため,マニピュレータの反力の影響をビークルが受け,マニピュレータを動かすと,ビークルも動いてしまう。また,重力・浮力・抵抗・波等の様々な複雑な外力のの影響を受け,マニピュレータ/ビークル系と外界との間に動的な相互干渉が生じるため,その制御は難しく,今日まで,ほとんど検討されていない。そこで,本研究では,以下の研究を行い,水上インテリジェント・ロボット・シテムの機構と制御アルゴリズムを検討した。(1)インテリジェント・ロボット・システムの機構の検討マニピュレータとビークルの協調制御を可能とするロボットの機構を提案し,システムのTranslatabilityとRotatabilityに基づき,ビークルのアクチュエータ配置を評価する方法を提案し,シミュレーションでその効果を検討した。(2)マニピュレータとビークルの協調制御アルゴリズムの提案水上ロボットには,重力・浮力・抵抗・波等の様々な複雑な外力が働くが,それを厳密にモデル化するのは難しい。そこで,ビークルの安定性は十分確保されていると仮定し,マニピュレータ先端のエドエフェクタの位置と姿勢を制御するアルゴリズムを提案した。(3)実験装置の開発ならびに実験提案するシステムの有効性を調べるため,2自由度の多関節型マニピュレータと水上に浮遊するビークルからなるシステムを開発し実験を行ない,提案した制御アルゴリズムの有効性を確認した。

近年,ロボット技術の発達とともに,様々な環境下でのロボットの利用が検討されている。本研究で提案するインテリジェント・ロボット・システムは,船舶の整備等の水上での作業を想定し,水上に浮遊するビークルとそれに取り付けられたマニピュレータからなるが,ビークルが慣性座標系に固定されていないため,マニピュレータの反力の影響をビークルが受け,マニピュレータを動かすと,ビークルも動いてしまう。また,重力・浮力・抵抗・波等の様々な複雑な外力のの影響を受け,マニピュレータ/ビークル系と外界との間に動的な相互干渉が生じるため,その制御は難しく,今日まで,ほとんど検討されていない。そこで,本研究では,以下の研究を行い,水上インテリジェント・ロボット・シテムの機構と制御アルゴリズムを検討した。(1)インテリジェント・ロボット・システムの機構の検討マニピュレータとビークルの協調制御を可能とするロボットの機構を提案し,システムのTranslatabilityとRotatabilityに基づき,ビークルのアクチュエータ配置を評価する方法を提案し,シミュレーションでその効果を検討した。(2)マニピュレータとビークルの協調制御アルゴリズムの提案水上ロボットには,重力・浮力・抵抗・波等の様々な複雑な外力が働くが,それを厳密にモデル化するのは難しい。そこで,ビークルの安定性は十分確保されていると仮定し,マニピュレータ先端のエドエフェクタの位置と姿勢を制御するアルゴリズムを提案した。(3)実験装置の開発ならびに実験提案するシステムの有効性を調べるため,2自由度の多関節型マニピュレータと水上に浮遊するビークルからなるシステムを開発し実験を行ない,提案した制御アルゴリズムの有効性を確認した。