弾性ロボットマニピュレータの環境への衝突を考慮した制御に関する研究

弾性アームを有する1リンクマニピュレータにより環境面(壁)に接触することなく行う位置制御と環境面に接触しながら行う力制御を含む一連の動作において,環境面への衝突現象を抑えながら,一連の動作をスムーズに移行する制御方法を考えた.一つに制御系の切り替えを行わないとするモデル追従型力サーボ系を基にした制御方法,もう一つに環境面との接触時に制御系を切り替えることを前提とし,速やかに力制御へ移行できる最適接近速度を求める制御方法を考えた.以下にそれぞれにて得られた知見を述べる.1.環境への接近から力制御までの速やかな動作を実現するためには,接近速度が抑えられかつ接触によって発生する力に対してロバストな制御系が必要である.これらの特性を持つ制御系としてモデル追従型力サーボ系を構成した.しかし,この力制御系は環境面から離れている状態において,系全体の安定性を必ずしも保証しないので,接近時の安定化補償を行う.また,フレキシブルアームの特性を生かした力センサレス制御についても考察した.そして,数値シミュレーションおよび1リンクフレキシブルアームの実験機を用いた実験において,提案した制御器の有効性を確認した.同時に力センサレス制御の可能性も確認できた.2.フレキシブルアームにおいても,剛体マニピューレータにおいて提案された最適接近速度を計算することにより衝突力が緩和でき,環境への接近動作からスムーズな力制御への移行が可能であると考えた.ただし,衝突時にアームの弾性振動が励起され,衝突後の力の応答に影響を与えるため,アームの弾性振動を抑制する制御器を考えながら最適接近速度の計算を行った。そして,数値シミュレーションを行い提案した制御器および最適接近速度の有効性を検証した.現在,実験機を用いた検証実験を行っている最中である.

弾性アームを有する1リンクマニピュレータにより環境面(壁)に接触することなく行う位置制御と環境面に接触しながら行う力制御を含む一連の動作において,環境面への衝突現象を抑えながら,一連の動作をスムーズに移行する制御方法を考えた.一つに制御系の切り替えを行わないとするモデル追従型力サーボ系を基にした制御方法,もう一つに環境面との接触時に制御系を切り替えることを前提とし,速やかに力制御へ移行できる最適接近速度を求める制御方法を考えた.以下にそれぞれにて得られた知見を述べる.1.環境への接近から力制御までの速やかな動作を実現するためには,接近速度が抑えられかつ接触によって発生する力に対してロバストな制御系が必要である.これらの特性を持つ制御系としてモデル追従型力サーボ系を構成した.しかし,この力制御系は環境面から離れている状態において,系全体の安定性を必ずしも保証しないので,接近時の安定化補償を行う.また,フレキシブルアームの特性を生かした力センサレス制御についても考察した.そして,数値シミュレーションおよび1リンクフレキシブルアームの実験機を用いた実験において,提案した制御器の有効性を確認した.同時に力センサレス制御の可能性も確認できた.2.フレキシブルアームにおいても,剛体マニピューレータにおいて提案された最適接近速度を計算することにより衝突力が緩和でき,環境への接近動作からスムーズな力制御への移行が可能であると考えた.ただし,衝突時にアームの弾性振動が励起され,衝突後の力の応答に影響を与えるため,アームの弾性振動を抑制する制御器を考えながら最適接近速度の計算を行った。そして,数値シミュレーションを行い提案した制御器および最適接近速度の有効性を検証した.現在,実験機を用いた検証実験を行っている最中である.