冗長性を持つ高安全・高性能ロボットシステムの制御系設計

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平成26年度の成果として、まずは冗長性を持つ多剛体系の新たな制御アルゴリズムにつき下記の冗長性解消法の検討が挙げられる。ロボットアームの制御の分野で、従来もっとも良く知られた冗長性解消法は2-ノルム最適化に基づくMoore-Penroseの擬似逆行列法であったが、その従来法の限界を克服する方法論として以下の３つの方法を提案し検討した。A. Continuous Cascaded Generalized Inverse(cCGI-)法：すべての動作領域における制御入力の連続性を保証しつつ、従来法よりも動作領域を広げることのできる方法B. Extended Cascaded Generalized Inverse （eCGI-）法： 2-normに基づく冗長性解消法としては最も大きく動作領域を広げられるが、全域における制御入力の連続性は保証されない（=その結果として、動的な運動制御における振動などの問題を引き起こす可能性のある）方法C. 2-norm最適化と∞-norm最適化の2つの方法を切替える方法：これは、特に二関節筋相当のアクチュエータを持つ２リンクのロボットハンドなどの生体機構と類似のハードウェア構成を持つアクチュエータ冗長性の解消法として有用である。本方法における制御入力の連続性も数学的に証明されている。その実験的検証は、現在後輩の大学院生に引き継いで継続して作業している。つぎに、新たな駆動機構の提案として、ヒトの構成に似たばね定数が可変なアームの駆動機構の実装方法を検討した。アクチュエータ数を節約しつつヒトのアームと似た可変ばね定数と二関節同時駆動の可能な力伝達の機構を設計しロボットアームに実装した。その設計どおりの性能が出ていることを実験を通じ確認し、その理論的背景、設計法とともに対外発表文献にまとめた。