車上マニピュレータの運動を考慮した車両部の姿勢制御

1.目的 ほ場での重量野菜の収穫作業を目的とした農業ロボットの開発を行っている。このロボットは、収穫ハンド、油圧マニピュレータ及び走行車両で構成される。収穫作業を行う場合、マニピュレータの運動により、車両の姿勢が変化する。このため、マニピュレータが正確な位置決め動作を実現するには、マニピュレータの運動によって生じる車両の振動を検出し、姿勢を制御する必要がある。今年度の研究では、このための基礎研究としてマニピュレータの運動によって生じる車両の姿勢変化を計測し、そのデータを基に解析を行った。2.実験方法及び実験 実験では、マニピュレータに軸道追従運動させ、マニピュレータが車両に与えるトルクを計測すると同時に車両の挙動を現有の加速度計・角速度系及びレーザー変位計で計測した。制御と計測のために設備品とし購入したエムティティ社製DSPボードを使用した。3.実験結果及び考察 まず、マニピュレータの運動によって生ずるトルクの作用により振動する車両の姿勢について、動力学的なシステムを導出し、計測データから各パラメータを同定した。次に、マニピュレータが収穫動作を行った場合の車両の姿勢変化について、実際の計測値と同定したパラメータを用いてシュミレーションした結果と比較し、作成したモデルが適切であることを確認した。このモデルを用いて、パソコン上でマニピュレータの運動を制御することで、車両の姿勢を一定に保つための方法を検討した。4.まとめ 今年度の研究では、実機のモデル科とシステム同定及びパソコン上での制御シュミレーションまでを行った。今後は、シュミレーションで得た制御アルゴリズムの有効性を実験により証明し、制御上の問題点を明らかにしていきたいと考えている。

1.目的 ほ場での重量野菜の収穫作業を目的とした農業ロボットの開発を行っている。このロボットは、収穫ハンド、油圧マニピュレータ及び走行車両で構成される。収穫作業を行う場合、マニピュレータの運動により、車両の姿勢が変化する。このため、マニピュレータが正確な位置決め動作を実現するには、マニピュレータの運動によって生じる車両の振動を検出し、姿勢を制御する必要がある。今年度の研究では、このための基礎研究としてマニピュレータの運動によって生じる車両の姿勢変化を計測し、そのデータを基に解析を行った。2.実験方法及び実験 実験では、マニピュレータに軸道追従運動させ、マニピュレータが車両に与えるトルクを計測すると同時に車両の挙動を現有の加速度計・角速度系及びレーザー変位計で計測した。制御と計測のために設備品とし購入したエムティティ社製DSPボードを使用した。3.実験結果及び考察 まず、マニピュレータの運動によって生ずるトルクの作用により振動する車両の姿勢について、動力学的なシステムを導出し、計測データから各パラメータを同定した。次に、マニピュレータが収穫動作を行った場合の車両の姿勢変化について、実際の計測値と同定したパラメータを用いてシュミレーションした結果と比較し、作成したモデルが適切であることを確認した。このモデルを用いて、パソコン上でマニピュレータの運動を制御することで、車両の姿勢を一定に保つための方法を検討した。4.まとめ 今年度の研究では、実機のモデル科とシステム同定及びパソコン上での制御シュミレーションまでを行った。今後は、シュミレーションで得た制御アルゴリズムの有効性を実験により証明し、制御上の問題点を明らかにしていきたいと考えている。