ノンホロノミックシステム論を用いたロボットハンドの操り制御

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保持した物体の位置・姿勢を操るロボットハンドの制御においては,操る物体(球)とロボットハンド(平板)の間のころがり接触によりシステムはノンホロノミックな拘束を受けるため,スタティックな連続状態フィードバックによって平衡点を漸近安定化できるとは限らず,これまでいくつかの軌道計画は報告されているものの,フィードバック安定化についはまだ議論されていなかった。本研究では,従来の方法では制御することができなかったノンホロノミックな拘束を受けるロボットハンドの操り制御の設計手法を確立するため,申請者の提案している“時間軸の変換を用いた補償器の設計法"を適用する方法を提案し,シミュレーションおよび実験によってその有効性を実証した。具体的には,1.ノンホロノミックシステムを座標変換とフィードバック時間軸変換を用いて時間軸状態制御形に変換する。2.時間軸状態制御系に従来の制御系設計法を用いて安定化補償器を設計する。の2段階からなる設計法を用いて補償器を設計し,申請したパーソナルコンピュータ上でシミュレーションを行ない,申請した機械部品と電子部品を用いて,駆動装置と接続した2枚の平板で球を挟み転がり接触させ,ロボットハンドと操る物体を模擬するシステムを製作し,実験を行った。その結果,提案する制御系設計法が有効であることが分かった。また,提案している方法で無視している板と球の間の滑べりと,速度入力の実現のダイナミクスが制御性能にどれだけ影響するかを実験により確認した。