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ヒューマノイドロボットの超高分解能エンコーダを用いた制振制御と柔軟な力制御の構築

利用超高分辨率编码器构建仿人机器人减振控制和柔性力控制

基本信息

批准号：
15J08495
负责人：
犬飼健二
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J08495/
关键词：
ヒューマノイドロボット力制御高分解能エンコーダ減速機構

项目摘要

本研究はヒューマノイドロボットの関節アクチュエータの制御において人と安全に接触可能である柔軟な制御の実現を目的とするものである。ヒューマノイドロボットの関節のアクチュエータに多く用いられる減速機構を有するサーボモータは、高出力かつ高トルクが得られる一方で、減速機構がモータ本体の摩擦や慣性を増幅するために外力に対して関節が動きづらくなるために物理的な接触に対して不向きである。そこで外力に対して柔軟に応答可能な高帯域な力制御系を構築する。提案制御では関節の角度センサに高分解能エンコーダを用いることで、高精度な角速度および角加速度情報を得ることが可能となり、この高精度な加速度情報をもとに力の推定を行い柔軟な力制御を行う。高分解能エンコーダを用いることで高精度な力推定を行えるため、トルクセンサを必要としないというメリットが得られる。トルクセンサを用いた力制御ではセンサ自体が歪むことで力を計測するため機構の剛性の低下を招いてしまい、制御帯域が低くなることが懸念されるが、提案手法ではそのデメリットを解消できる。ロボットに多く採用されているハーモニックギアを有する機構に高分解能エンコーダを取り付け実験を行い、外力に対して柔軟に応答可能であることを実証した。提案制御は2慣性系という一般化されたモデルを対象とした制御法となってるため、ロボットのみにとどまらず広く産業機器へ応用できる可能性を秘めている。

This study aims to improve the flexibility of the joint and control of human contact and safety. The speed reduction mechanism has a high output and a high output. The friction and inertia of the speed reduction mechanism increase. The external force of the joint moves. The physical contact does not move. The force response to external forces may be high in the range of force control system construction. The angle of the joint is controlled by the high resolution energy, the high accuracy angular velocity and the high accuracy angular acceleration information. High resolution power estimation with high accuracy For example, if the force of the mechanism is low, the rigidity of the mechanism is low, and the control range is low, the suspense is high, and the proposal method is low. For example, if a device has a high resolution energy, it can be used to adjust the motion of the device, and if a force is applied, it can be used to adjust the flexibility of the device. The proposed control system is generalized, and the proposed control method is classified into two categories.