Assist of Human Intentional Movement using 3-DOF Skill-Assist Robot with Passive Joint

被动关节三自由度技能辅助机器人辅助人类意向运动

• 批准号: 22K12203
• 负责人: 小塚 裕明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12203/
• 关键词: 機械学習; 人間機械協調

本研究では，事故や高齢などが原因で手先や前腕を動かす動作が不自由な患者の動作を支援するために，受動関節を用いて人の動作を検知し，人の動作と協調して補助を行う，パラレル形スキルアシストアームを開発してきた．同装置では，3つあるアクチュエータのうち1つは励磁を切ることで受動関節状態として人の動作を検知し，残り2つを位置制御して位置決めの補助を行う．ただし，補助を行っているときは，アーム姿勢や動作方向により，最適な関節が受動，駆動状態になるようアクチュエータの励磁を入れ替える．これまで，同励磁の切り替え時に振動が生じる問題があった．そこで，これを改善するため，本年度までにアームを小型化して低慣性化した．さらにアクチュエータを電流制御して補助を行うよう改良し，PID制御パラメータの調整を行った．そのうえで，アクチュエータを受動状態に切り替えるときに同関節が振動するため，それを防止するように，励磁を切るときに緩やかに電流値をゼロにするよう改良した．さらに，安定かつ自然な補助を目指し，アーム自重を補償するため，すべてのアクチュエータに自重補償トルクを出力させた．位置制御する駆動状態の関節では，指令トルクに自重補償トルクを付加することで，制御が不安定になる原因の1つである定常偏差を防止した．また，受動状態の関節にも自重補償トルクを付加することで，同関節が自重により不自然に回転することを防止した．以上により，既定の目標軌跡にそった滑らかな動作補助を確立した．

In this study, the reason for the accident was that the hand first moved the front wrist, the movement of the front wrist was not free, the patient's movement was supported, and the affected joint was movedを用いて人の动を検知し, 人の动と综合して subsidizes を行う, パラレルスキルアシストアームを开発してきた. Same device as 3つあるアクチュエータのうち1つはexcitingをcutることでpassive joint The state is the action of the person, the action is known, the position control is the position control, the position is determined, the assistance is the line.ただし, auxiliary を行っているときは, アームposition やaction direction により, most suitable The joint is moved, and the active state is activated.これまで, the same excitation のcut り え time に vibration が じ る problem が あ っ た． This year's improvement has been improved, and this year's progress has been made in miniaturization and low inertia.さらにアクチュエータをCurrent control して subsidize を row うよう improvement し, PID control パラメータの adjustment を row った．そのうえで, アクチュエータを passive state に Cut り substitute えるときに Same joint が vibration するため,それを prevents するように, excitation を cuts るときにslows やかにcurrent をゼロにするよう improves した．さらに, stabilize the natural な subsidize を eye finger し, アーム self-respect を compensation するため, すべてのアクチュエータに Self-weight compensation トルクをOutput させた. Position control is used to control the joints in the active state, and the command tool is used to compensate for the dead weight of the tool.することで, control the cause of instability になるの1 つであるsteady deviation をprevention した．また, the self-weight compensation of the joint in the passive state, the self-weight compensation of the joint, the self-weight of the same joint, the unnatural return of the joint, and the prevention of it. As mentioned above, the established target trajectory is smooth and the movement support is established.