Development and control of a new haptic system that brings dexterity to hydraulically driven manipulators

开发和控制新型触觉系统，为液压驱动机械手带来灵活性

• 批准号: 20H02135
• 负责人: 野崎 貴裕
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02135/
• 关键词: 力制御; アドミッタンス制御; バックドライバビリティ; ロボット; マニピュレータ

本研究では基礎部において力情報を取得するという本手法の有用性を新たに開発する油圧駆動マニピュレータに実装したのち、把持操り作業を伴う実タスクを対象とした実証実験を実施し、その実用性を明らかにする。本研究期間ではこれまでに培ってきたロボットアームの制御技術と油圧駆動建設重機の制御技術とを基盤として、新たに提案する接触部位および接触力の測定手法を統合し、高減速駆動マニピュレータならびに油圧駆動マニピュレータの柔軟な力制御を実現する。本研究目的を確実に達成するため、本研究では四年間の研究期間を三つの小期間に分割するとともに各期間に小目的を設定し研究を遂行する。本年度は研究計画第二期 (2022年4月～2023年3月)に該当し、「Ｂ. 解が一意に求まらない場合の対応」に取り組んだ。外部からの負荷力を表すベクトルとマニピュレータのリンクとが２点以上で交わる場合、力センサの応答から導出される接触部位の候補は複数箇所となり、一意に定まらない。本研究計画第二期では二通りの方法によってこれを解決した。一つ目の解決策は時系列データの利用である。マニピュレータの姿勢を変化させることにより、接触点の候補部位が時々刻々と変化し、時系列データとして得られることとなる。この時系列データを解析することで、最も可能性の高い接触部位を特定することが可能となった。二つ目の解決策は反力推定値の利用である。高減速機構を伴うアクチュエータの場合、バックドライバビリティが低く、モータの応答から正確に反力を推定することが困難となる。しかし、本手法と組み合わせることで、推定反力が真値と異なる場合であっても観測可能なある程度以上の応答が得られれば接触部位の特定が可能となった。2022年度前期に反力推定精度を検証するための力センサの設置を行い、2022年度前期後半から後期にかけて反力推定により得られる力情報との統合に取り組んだ。

在本研究中，我们通过在新开发的液压驱动机械手上实现这种获取基本部分力信息的方法的实用性，然后针对涉及抓取和操纵工作的实际任务进行了演示实验，并证明了其实用性。揭示。在本研究期间，我们将基于我们迄今为止培育的机械臂控制技术和液压驱动重型建筑设备控制技术，整合新提出的接触点和接触力测量方法，并将整合新提出的方法测量接触点和接触力，实现驱动机械手的灵活力控制。为可靠地实现本研究目的，将四年的研究期分为三个子期，并为每个期设定子目标来开展研究。今年属于研究计划的第二阶段（2022年4月至2023年3月），我们研究了“B.找不到唯一解决方案时该怎么办”。当表示外部负载力的矢量与机械手的连杆相交于两个或多个点时，从力传感器的响应中得出多个接触位置候选，并且不能唯一地确定。在这个研究项目的第二阶段，我们使用两种方法解决了这个问题。第一个解决方案是使用时间序列数据。通过改变机械手的姿势，接触点的候选部位时刻变化，并作为时间序列数据获得。通过分析这些时间序列数据，可以识别最有可能的接触地点。第二种解决方案是使用反作用力估计。在具有高减速机构的致动器的情况下，反向驱动能力较低，因此难以根据电机的响应准确地估计反作用力。然而，通过将该方法与该方法组合，即使估计的反作用力与真实值不同，如果获得至少可观察到的响应，则也可以识别接触部位。 2022年上半年，我们安装了力传感器来验证反作用力估算的准确性，从2022年下半年开始，我们致力于整合从反作用力估算中获得的力信息。

项目成果

Massachusetts Institute of Technology(米国)

麻省理工学院（美国）

Massachusetts Institute of Technology(米国)

麻省理工学院（美国）

Improvement and Analysis of Position and Speed Estimator in Low Speed Range for IPMSM Based on Disturbance Observer

基于扰动观测器的IPMSM低速范围位置速度估计器的改进与分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryosuke Nakatsuka; Takahiro Nozaki
• 通讯作者: Takahiro Nozaki

Development of Optical Proximity/Contact Force/Shear Force Sensor

光学接近/接触力/剪切力传感器的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoaki Baba; Makoto Yoshihara; Ryo Kondo; Toshiyuki Murakami; Hermano Igo Krebs; Takahiro Nozaki
• 通讯作者: Takahiro Nozaki

Position and Speed Estimation in Low Speed Range for IPMSM Based on Disturbance Observer

基于扰动观测器的IPMSM低速范围位置和速度估计

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryosuke Nakatsuka; Takahiro Nozaki
• 通讯作者: Takahiro Nozaki