手先操作能力および関節角変位を評価指標とする冗長マニピュレータの制御方法

以手部操纵能力和关节角位移为评价指标的冗余机械臂控制方法

基本信息

批准号：
06856030
负责人：
近藤直
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

植物を対象としたロボットにおいては、障害物が対象物の手前に存在することも多いため、視覚センサで対象物だけでなく障害物を的確に認識し、マニピュレータで迅速に移動経路を決定するアルゴリズムが必要となる。この問題を解決するためには、7自由度以上の冗長マニピュレータが有利であることが知られているが、その逆運動学の解法は一般に困難であり、農作業を対象とした効率的な制御方法はまだ開発されていない。そこで本研究では、マニピュレータ手先の可操作度、手先の直線移動可能な距離および関節角変位の3つのパラメータを評価指標とし、効率的に農作業可能な冗長マニピュレータの制御方法を検討した。本研究では、2つの直動関節と5つの回転関節を有する7自由度マニピュレータを用い、トマト収穫を対象作業として実験を行った。まず、視覚センサを用いてリアルタイムで対象物および障害物の検出を行い、その位置検出結果を基にし、マニピュレータが通過可能な中間点を算出した。さらにマニピュレータがその中間点を経由し、吸着パッドを用いたエンドエフェクタによって、果実を収穫する実験を行った。その結果、以下のことが明らかとなった。1.マニピュレータの作動領域を2つの直動関節のストロークの比率で分割してマップを作成し、分割した領域の中央の点について、あらかじめ代表解を求める方法を採ったため、計算速度の短縮が可能であった。2.その解を求める際の拘束条件に(1)マニピュレータ手先の可操作度、(2)手先の直線移動可能な距離、(3)関節角変位を用いたため、適切なマニピュレータ手先の経路が得られた。3.上述の方法で求めた代表解に、実際の目標座標と分割した領域の中央の点との座標の差をオフセットとして加えることにより、作動領域内のいかなる点においても高い操作性を保ちながら、効率的にマニピュレータは移動できた。

在靶向植物的机器人中，通常存在障碍物，因此需要一种算法来准确地识别物体，而且还使用视觉传感器识别障碍物，并快速使用操纵器确定运动路径。众所周知，具有7度自由度或更高程度的冗余操纵器可以解决此问题，但是相反的运动型解决方案通常很困难，并且尚未开发出农业工作的有效控制方法。因此，在这项研究中，我们研究了一种控制冗余操纵器的方法，该方法可以通过使用三个参数有效地在耕作中起作用：操纵器的操纵能力，操纵器的线性运动距离以及关节角度位移作为评估指标。在这项研究中，我们使用具有两个线性关节和五个旋转接头的七度手动操纵器进行了实验，并在收集番茄上使用了目标工作。首先，使用视觉传感器实时检测对象和障碍物，并根据位置检测结果，计算了操纵器可以通过的中间点。此外，进行了一个实验，其中操纵器通过中点通过中点，并使用吸附垫使用末端效应器收集果实。结果，以下清晰了：1。通过将操纵器操作区域除以两个线性接头的笔划比，并为分隔区域中心的点获得了代表性解决方案，从而创建了图。 2。因为（1）操纵器尖端的操作水平，（2）手动尖端的线性运动距离，以及（3）在找到溶液时，将关节角位移用作约束，获得了适当的操纵器尖端路径。 3。通过添加实际目标坐标与分隔区中心的点之间的差异，以偏移使用上述方法获得的代表解决方案，操纵器能够有效地移动，同时在操作区域内的任何点保持高可操作性。