可変拘束機能をもつ超冗長系のダイナミクスベースト制御

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は,可変拘束機能をもつ超冗長機械システムに関する研究における第2年度に当たり,非ホロノミック拘束をもつ超冗長機械システムであるヘビ型ロボットを対象として,非接地部の導入および非接地部の動的変化を考慮した可変拘束機能をもつヘビ型ロボットの制御について研究を行った.まず拘束条件の変化を考慮したヘビ型ロボットのモデリングを行なった.体幹の持ち上げをロボット体幹と環境の間の速度拘束式の有無に置き換えることで3次元運動を2次元運動として扱った.本年度は,車輪と環境との間に存在する速度拘束の有無が動的に変化するような,拘束可変機能をもつヘビ型ロボットのモデリングを行なった.この際,接地部分の動的変化を新たな冗長性である「モード選択」という自由度として表現することでロボットをハイブリッドシステムとして定式化している.導出したモデルに対して,まずは非接地部を導入した場合に生じる冗長性の特徴の解析とそれを利用することで推進時に生じる諸問題を解決するような制御則を提案した.この際,ヘビ型ロボットの実機を製作し,実機を用いた実験によって制御則の有効性を検証した.次に接地点,すなわち車輪と環境との間に存在する速度拘束の有無が動的に変化するような,拘束可変機能をもつヘビ型ロボットの制御について研究を行った.拘束の動的な変化によって生じる新たな冗長性である「モード選択」を利用した制御方策を提案し,モード選択によって評価関数の最小化が実現できることをシミュレーションによって示した.さらに,体形曲線を生物規範であるserpenoid曲線,モード選択の評価関数を車輪の拘束力とした場合の推進形態について,生物のsinus-lifting滑走との比較を行なった.その結果,生物のヘビのsinus-lifting滑走は拘束力だけでなく,他の要因も考慮した適応推進である可能性があることがわかった.