地雷探知ロボットの歩行による地雷原移動技術の研究

步行探雷机器人雷场移动技术研究

基本信息

批准号：
15710130
负责人：
内田洋彰
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kisarazu National College 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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

報告者の研究グループで開発中の地雷探知用6足歩行ロボットの不整地歩行を実現する姿勢制御手法について検討した.対象とした歩行ロボットは,千葉大学で開発された実用レベルのCOMET-IIIとしている.一昨年度までの研究で,駆動アクチュエータの油圧システムに存在するむだ時間が問題となっていた。本年度は,昨年度姿勢制御手法として提案した脚リンクの駆動トルクを入力とし,脚リンクのダイナミクス,脚先が歩行面と接触した場合の接触力を考慮して胴体姿勢を出力とする数学モデルを用いた,姿勢制御手法の有効性を実機において検討した。具体的には,制御系設計ツールと機構解析ソフトを用いて3Dシミュレーションにより有効性が確認されている最適サーボ系を用いた姿勢制御手法についてである。実機に実装したところ,プログラムミス,センサ入力の正確な値検出等のバグのため実機においての有効性は現在まで確認できていない。今後も引き続き,有効性を確認するため継続して検証を行う。上記研究課題と平行して,むだ時間の時間遅れに対してはフィードフォワード入力が有効であるので,フィードフォワードを用いた地雷探知用6足歩行ロボットの歩行制御手法について,制御系設計ツールと機構解析ソフトを用いて3Dシミュレーションにより検討を行った。具体的には,油圧アクチュエータのむだ時間を含んだ各脚リンクのダイナミクスを3次遅れ系と仮定し,各脚リンクの目標軌道をこの逆関数に入力し,得られる出力をフィードフォワードとする。しかし,3次の進み系では得られる入力が大きくなりすぎ,アクチュエータは飽和してしまったので,歩行速度の周波数帯域でのゲインと位相がほぼ一致する1次の進み系でフィードフォワード制御器を構成した。その結果,むだ時間の影響が小さくなり,目標軌道に追従する制御系となることが,3Dシミュレーションにより確認された。今後は,フィードフォワード制御器を姿勢制御に組み込み,アクチュエータのむだ時間の影響を小さくする姿勢制御手法について検討していく予定である。

记者的研究小组检查了姿势控制方法，以实现目前正在开发的地面检测的地面检测地面上的不均匀行走。目标步行机器人是千叶大学开发的实用级别III。直到去年前一年的研究表明，驱动执行器液压系统中剩下的时间一直是一个问题。今年，我们使用一种数学模型研究了真实机器中姿势控制方法的有效性，该数学模型使用腿链路的驱动扭矩，该模型去年被提议作为姿势控制方法，并考虑到腿部链路的动态和接触力时使用躯干姿势的输出，当时腿部的触点与步行面接触时。具体而言，这是使用最佳伺服系统的态度控制方法，该方法已通过3D模拟使用控制系统设计工具和机制分析软件有效。当在实际机器上实施时，由于程序错误中的错误和对传感器输入值的准确检测，尚未确认它在实际机器上是否有效。我们将继续进行验证以确认其有效性。与上述研究主题同时，FeedForward输入对于延迟时间延迟有效，因此使用控制系统设计工具和机械设备分析软件研究了使用FeedForward进行六腿步行机器人进行地雷检测的步行控制方法。具体而言，假定每个腿链路的动力学，包括液压执行器的时间，是第三阶延迟系统，并且每个腿链路的目标轨迹都输入到此逆函数中，并且将结果输出向前馈送。但是，由于所获得的输入在三阶前进系统中变得太大，执行器饱和，馈电控制器是在一阶前进系统中构建的，在一阶前进系统中，步行速度频率带中的增益和相位大致相同。结果，通过3D模拟证实，死者时间的影响变小，控制系统遵循目标轨迹。将来，我们计划考虑一种将馈电控制器纳入态度控制并减少执行器延迟时间的影响的方法。