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柔軟ロボットアームのオンライン衝突検知と制御に関する研究

柔性机械臂在线碰撞检测与控制研究

基本信息

批准号：
14750160
负责人：
澤田祐一
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

機械的に柔軟な構造をもつマニピュレータ(柔軟マニピュレータ)の使用においては,外界との相互作用,例えばその存在を予測し得ない物体(人,物,他のロボットなど)との衝突やマニピュレータが作業対象を把持する時に生じる接触など,は避けて通ることのできない現象である.本研究の目的は,柔軟マニピュレータに対する予測できない衝突や接触を,マニピュレータの挙動の観測データを基に検知し,その情報を基に,マニピュレータを安全かつそのダメージを最小にするように停止させる制御方法を開発することである.平成16年度の研究では,平成14,15年度に実施した衝突検知に関する理論研究,シミュレーション及び検出実験の結果を踏まえ,衝突検知アルゴリズムを1リンクの柔軟マニピュレータに適用し,衝突検知およびマニピュレータの停止を行う衝突制御に関する総合研究を実施した.製作した1リンク柔軟マニピュレータの実験装置にて制御実験を行い,ノーマル運転の制御系と衝突時のための制御系の切り替えでは良好な結果を得た.また,衝突位置の検出に関しても,第1,2モード関数の比とその近似逆関数を用いた新たな衝突位置推定法を考案し,高い精度で衝突位置を得ることが出来ることを確認した.さらに,未知入力である衝突による外力(衝突入力)によって推定誤差が影響を受けないオブザーバを用いた衝突入力の間接的推定法も確立した.この方法によって得られる衝突入力の推定値を衝突検出のための原信号として用い,先に開発したモード関数比に基づく衝突位置推定法をこれに導入することで,より高精度の衝突位置推定が可能となった.一方,確率システムに対してロバスト性を考慮できるリスク感応型制御の導入も試みており,良い感触を得ている.

The soft structure of the machine is used in the interaction between the outside world and the environment. For example, the existence of the object is predicted. The object (person, object, other object) is conflicted with the object. When the object is controlled, the contact is generated. When the object is controlled, the phenomenon is avoided. The purpose of this study is to develop a control method for soft, safe, and safe detection of collision, contact, and movement based on information. The research was conducted in 2016, and the theoretical research on conflict detection and control was carried out in 2014 and 2015. The results of conflict detection and control were analyzed, and the comprehensive research on conflict detection and control was carried out. The production of soft and soft equipment to control the implementation of the process, the operation of the control system and conflict time to control the system to change the results. A new method for estimating collision position is used to examine the collision position with high accuracy. In addition, the unknown input force is used to determine the external force (conflict input force) and the estimated error is affected by the conflict input force. This method is used to estimate the collision input force and the collision output signal. First, it is necessary to develop the correlation ratio and base collision position estimation method. On the one hand, to ensure the accuracy of the system, the quality of the system should be considered.