宇宙ステーション塔載ロボットアームの自律化・高機能化による作業効率化の研究

空间站塔塔机械臂自主化、高功能化提高工作效率研究

• 批准号: 03J07036
• 负责人: 安孫子 聡子
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J07036/
• 关键词: 振動抑制制御; 無反動制御; 適応制御; パラメータ推定; オンライン同定

有人宇宙活動の危険性が再認識される中で,宇宙ロボットの利用はその打開策として大きく注目されている。しかし,現在使われている宇宙ロボットシステムは,決して作業効率の高いものとは言えない.そのため,宇宙飛行士に代って複雑な作業を遂行しうるロボットの開発や,その制御方法の構築が求められている.このような背景を受けて,本研究では,国際宇宙ステーション(ISS)に搭載されるマクロ・マイクロ型マニピュレータシステムJEMRMSの自律化・高機能化による作業効率化の研究を行ってきた.JEMRMSは作業領域の広い親アームと,精細作業に適した子アームからなる.しかしながら,腕の長い親アーム(マクロ部)は,親アームと子アーム(マイクロ部)が動的に干渉しているために,運用時に動作反動などにより振動してしまうことが指摘されている.そこで,本研究では,マクロ部とマイクロ部の動的な干渉を利用した振動抑制制御,および反動ゼロ空間を利用した無反動制御を適用し,作業効率の向上を目指してきた.それらの成果は,国際学会等において成果発表を行っている.一方,これらの制御法が,精度良く遂行されるためには,システム全体の正確な動的パラメータを予め取得している必要がある.しかし,ロボットが把持する対象物の慣性パラメータに誤差がある場合では,上記の制御を用いた場合であっても,目標軌道を逸脱したり,親アームの振動を励起してしまうことが懸念される.ここでは,ロボットが把持する対象物の慣性パラメータに誤差がある場合でも,振動抑制と位置決め制御を行いうる適応制御法について提案した.適応制御を用いることにより,力学パラメータの誤差によらずマクロ部の振動を漸近収束させることができ,結果として目標点への位置決め制御も可能となることを証明した.次いで,適応制御を拡張し,振動収束のプロセス中に未知の慣性パラメータを推定する方法について提案した.この際,振動のモードと推定できるパラメータとの関係を特異値分解法によって明らかにし,振動現象に支配的なパラメータのみを選択的に推定これらの情報から,把持対象物の質量等の動的パラメータを推定する手法を提案した.

Some people re-understand the danger of cosmic activities, and the use of cosmic activities is open to the public. Now, the universe is changing, and we're going to have a higher rate of operation. The development and construction of control methods for space flight operators are required. With this background in mind, this research is aimed at studying the self-discipline and high-functionality of JEMRMS, a Makro-Makro-type microcomputer-based computer equipped on the International Space Station (ISS), to improve operation efficiency.JEMRMS is a broad family member in the operating field and a suitable tool for the sophisticated intelligence industry. The movement of the arm is not only the movement of the arm, but also the reaction of the arm when it is used. In this study, the use of vibration suppression, the use of reaction space, the use of reaction control, and the upward direction of operation rate were pointed out. The results of the International Society of Science and Technology are presented in the Chinese language. On the one hand, the control method is accurate and accurate, and the correct operation of the whole system is necessary. The inertia of the object is controlled by the object, and the error is recorded in the case where the object is controlled, and the vibration of the object is excited. In this case, vibration suppression and position control are proposed. The result is that the position of the target point is determined by the error of the mechanics. In the second place, the method of estimating the unknown inertia in the vibration beam is proposed. In this case, the method of estimating the motion of the object, such as the mass of the object, is proposed by using the method of special value decomposition to estimate the motion of the object dominated by the vibration phenomenon.

项目成果

Performance Improvement of JEMRMS in Light of Vibration Dynamics

根据振动动力学改进 JEMRMS 的性能

• 发表时间: 2005
• 期刊: 8th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (発表予定)
• 作者: Satoko ABIKO;Kazuya Yoshida
• 通讯作者: Kazuya Yoshida

Satoko ABIKO, Kazuya Yoshida: "On-line parameter identification of JEMIRMS based on vibration dynamics for precise end-point control"Proc.of the 24rd International Symposium on Space Technology and Science. (発表予定). (2004)

Satoko ABIKO、Kazuya Yoshida：“基于振动动力学的 JEMIRMS 在线参数识别，用于精确的终点控制”第 24 届国际空间技术与科学研讨会（即将发表）。

安孫子聡子, 吉田和哉: "宇宙用ロボットアームJEMRMSの適応制御"日本ロボット学会第21回学術講演会. 3I24 (2003)

Satoko Abiko、Kazuya Yoshida：“空间机器人手臂JEMRMS的自适应控制”日本机器人学会第21届学术会议3I24（2003）。