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160608輪講
- 2. 紹介する論文 “空気圧アクチュエータによる拮抗冗長ロボットアー ムの手先位置制御” ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2014, 3P2- K06(1)-"3P2-K06(3)", 2014-05-24 一般社団法人日本機械学会 冨永 毅, 井上 貴浩
- 3. 論文の構成 1. 緒言 2. 3リンクアームのモデリング 3. 3リンクアームの制御性能比較 4. シミュレーション 5. 考察と緒言
- 4. 1. 緒言 現在ロボットは幅広く普及しており, 人との接触が 不可避であり, 安全性が求められている. 空気圧アクチュエータは軽量で小型だが比較的大 きな出力を得られる.
- 5. 1. 緒言 空気圧アクチュエータは電動アクチュエータと比較すると, コンプライアンス制御が容易, 出力重量比が高いなどのメ リットがある. 一方, 応答性が悪い, 高精度の位置制御が困難などのデメ リットがある. 以上を踏まえて, 産業用途で多く利用されている電動モー タを各関節軸に直接配置した駆動系と空気圧アクチュエー タを各関節に拮抗配置した駆動系との運動性能評価をお こなう.
- 6. 2. 3リンクアームのモデリング 2.1 空気圧アクチュエータによる拮抗駆動機構 本研究で取り扱うロボットアームは3関節を有する xy平面を可 動領域とする構造. 関節1つに1対のアクチュエータを配置, 合計6個のアクチュ エータを第1リンクに設置している.
- 7. 2. 3リンクアームのモデリング 2.2 運動方程式の導出 第 リンク長を 各重心位置位置ベクトルを 各リンクの関節角度を
- 8. 2. 3リンクアームのモデリング 2.2 運動方程式の導出 ・各重心位置 ここで とし, はそれぞれ の略記とする.
- 9. 2. 3リンクアームのモデリング 2.2 運動方程式の導出 ・システム全体の運動エネルギーK ここで を各リンクの質量, を各リンクの慣性モーメントとする.
- 10. 2. 3リンクアームのモデリング 2.2 運動方程式の導出 ・重力によるポテンシャルエネルギー 以上より, 3リンクアームにおけるラグランジアン は
- 11. 2.3 3リンクアームのモデリング 2.2 運動方程式の導出 (6)式に各関節とアクチュエータ軸の粘性項を加えると, 以 下の運動方程式が得られる. は各アクチュエータへの制御入力で, は粘性摩擦係数
- 13. 3. 3リンクアームの制御性能比較 3.1 制御方法 手先位置と目標値間で PID制御を行うが, 第1関節は x座 標に関して, 第2関節は y座標に関するフィードバックを行 う. 第3関節は 0°を保つように制御する
- 14. 3. 3リンクアームの制御性能比較 3.1 制御方法 ・DCモータによる直駆動の場合の制御式 は各座標における目標との偏差で はそれぞれ比例, 微分, 積分ゲイン は第3リンクの角度とし, は第3リンクの目標角
- 17. 4. シミュレーション ロボットの初期手先位置 x=0.3m, y=-0.3√3m からステップ入力として目標座標 =0.3m =0mを与えた.
- 18. 4. シミュレーション 4.1 y座標の時間変化の比較 <拮抗駆動の特徴> オーバーシュートが起きていない. 重力無しのほうが早く収束する. <モータ直駆動の特徴> 重力の有無が過渡特性に影響がない.