誤差履歴線形和学習制御に基づく超多自由度ロボットの運動制御

基于误差历史线性和学习控制的超多自由度机器人运动控制

• 批准号: 07J10592
• 负责人: 松浦 大輔
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J10592/
• 关键词: 超多自由度ロボット; 冗長性活用制御; 最適運動制御; 弾性機構; 閉ループ機構; 剛性分布制御; 柔軟性制御; 達成支援性; 運動可能性; 柔軟運動

人間の日常生活空間や自然環境,災害現場などの複雑な作業空間において,予測困難な障害を克服しつつ与えられた目標運動を達成できる器用さを備えた機械装置を開発するため,運動空間の自由度を遙かに上回る多数のアクチュエータを具備する超多自由度ロボットに,ねじりコイルばねを付加した回転関節の直列連鎖を有する弾性閉ループ機構を組み込み,複数のリンクの位置・速度に加えて任意の物体との接触点における作用力の分布をも制御可能とする,柔軟性制御則を構築した.まず,冗長弾性閉ループ機構を電磁アクチュエータを有する2本の直列連鎖(アクチュエータ部)とねじりコイルばねを有する直列連鎖(ばね部)に分け,アクチュエータ部の順運動学解析で得られたばね部端点の位置と,各ねじりコイルばねに蓄えられる弾性エネルギーの総和の最小化に基づき,ばね部の関節角を求めた.次に,ばね部の各リンクに加わる外力とそれにより生じる変位との関係を表す出力剛院を定式化し,その関節角による偏微分から与えられた出力剛性分布指令値との残差を最小化するばね部関節角変位を求めた.この関節角変位をアクチュエータ部の関節角入力へ逆運動学解析を用いて変換し,ロボットを駆動するが,出力位置が所望の点から外れるのを防ぐため,誤差履歴線形和学習制御に基づく学習制御則を同時に適用し,関節入力を補正する.以上が構築した制御則の概要である.本制御則の有効性を,試作平面10R冗長弾性閉ループマニピュレータロボットを用いた実機実験により検証した.ロボットを柔軟性制御則を用いて制御し,複数の剛性分布指令値を与えた際の各リンクにおける出力剛性分布が所望の値となっていることを確認した上で,2台のロボットを用いて複数の形状・材質の物体に対する把持実験を行った.提案手法の適用により,ロボットが多様な物体の把持を的確に行えることが確認され,提案手法の妥当性,有効性を確認した.

为了开发具有灵巧性的机械设备，可以实现给定的目标运动，同时难以预测在人类日常生活空间，自然环境和灾难站点等复杂工作空间中的障碍，这是一个超多种自由机器人，该机器人配备了大量的执行器，这些机器人远远超出了与弹性旋转的旋转式旋转的旋转式旋转的旋转式旋转的旋转式的旋转式的旋转式的旋转，这些杂物均超出除了多个链接的位置和速度外，与任意对象接触的工作力量处于接触点。构建了灵活的控制定律，这也允许控制。首先，将冗余的弹性闭环机制分为两个系列链（执行器切片），该链带有电磁执行器和一个带有扭转线圈弹簧的串联链（弹簧部分），并根据弹簧端子的位置通过弹簧末端的位置确定了弹簧端点的位置，该位置是通过弹簧式弹簧和弹簧弹簧弹簧的弹簧能量的弹簧分析获得的。接下来，显示了弹簧部分中应用于每个链接的外部力量与上述引起的位移之间的关系。弹簧段的关节角位移是为了最大程度地减少剩余值，其因接头而给出的部分衍生物给出的输出刚度分布命令值。使用逆运动学分析将该关节角位移转换为执行器部分的关节角度输入，并驱动机器人驱动，但是为了防止输出位置脱离所需点，基于误差历史记录线性总和学习控制的学习控制规则同时应用了关节输入。这是构建的控制规则的轮廓。该控制规则的有效性由原型平面解释。使用现实世界实验使用10R冗余弹性封闭环机器人机器人进行了验证。使用灵活的控制规则对机器人进行控制，并确认给出了多个刚性分布命令值时每个链路的输出刚度分布后，两个机器人被用来掌握多种形状和材料的对象。通过应用提出的方法，可以证实机器人可以准确掌握各种物体，并确认了该方法的有效性和有效性。

项目成果

弾性冗長閉ループロボットの剛性分布制御

弹性冗余闭环机器人刚度分布控制

• 发表时间: 2008
• 作者: 甘利友也;松浦大輔;岩附信行;岡田昌史
• 通讯作者: 岡田昌史

Redundancy Utilization of Hyper Redundant Robots Based on Movability and Assistability

基于可动性和辅助性的超冗余机器人的冗余利用

• 发表时间: 2007
• 期刊: CD-ROM Proc. of IEEE/RSJ 2007 International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2007) 1
• 作者: Daisuke Matsuura;Nobuyuki Iwatsuki and Masafumi Okada
• 通讯作者: Nobuyuki Iwatsuki and Masafumi Okada

Motion Control of Hyper Redundant Robots by Learning Control Based on Linear Combination of Error History and Initial Configuration Optimization with Backward Learning

基于误差历史线性组合和反向学习初始配置优化的学习控制超冗余机器人运动控制

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing Vol. 2, No. 6
• 作者: Daisuke Matsuura;Nobuyuki Iwatsuki
• 通讯作者: Nobuyuki Iwatsuki

運動可能性と目標運動達成支援性に基づく超多自由度ロボットの器用さの評価と最適制御

基于运动可能性的超级多自由度机器人灵巧度评估与优化控制及支持实现目标运动

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本機械学会論文集C編 74巻740号
• 作者: 松浦 大輔;岩附 信行
• 通讯作者: 岩附 信行