高速ロボットアームの加減速制御

高速机械臂加减速控制

基本信息

批准号：
61550303
负责人：
池田雅夫
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1986
资助国家：
日本
起止时间：
1986 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

空気圧式ゴム製アクチュエータから成る2軸ロボットアームを購入し、滑らかな加減速制御について研究を行なった。制御法としては、まず、研究代表者らが電動や油圧式も含めた一般のロボットアームに対して提案してきた方法を適用し、その有効性を改めて確認した。この方法は加速度の変化の2乗積分を最小にし、ロボットアームの移動中および停止の際の振動軽減に大きな効果がある。次に、空気圧式ロボットアームの特徴を生かした制御法の開発を試みた。このアームは、人間の骨が筋肉によって引っ張られているように、2つのゴム製アクチュエータの内部空気圧によって生ずる力で両側から引っ張られる構造になっている。したがって、アームの位置は両側の空気圧の差で決まり、1つの位置を実現する空気圧の組合せは無数にある。そのなかで、両側の空気圧を下げて使用するとコンプライアンスが大きくなり、逆に上げるとコンプライアンスは小さくなる。この特徴を加減速制御に使うことを考え、種々の実験を行なった。そして、空気圧を低くして使うとアームの移動中の振動は極めて少ないが、停止時の位置精度が悪くなること、空気圧を高くするとその逆であることを定量的に確かめた。この結果より、アームの移動中は空気圧を低く、停止位置に近付くにつれて高くする方法を提案したい。現在のハードウエアでは動作中は両側の空気圧の和が一定となるので、この方法の有効性を確認するには至っていない。今後のハードウエアの改良を期待する。本研究で用いた空気圧式アクチュエータは、電動や油圧式に比ベて非線形性が強く、その特性を正確に同定することは困難である。そこで、システム同定なしに、入力と出力のデータを蓄積し、それを直接用いるディジタル制御法を開発しつつある。この方法は、計算機の一層の発達によって、実用性が高まるものと期待できる。

我们购买了由气动橡胶执行器组成的两轴机器人臂，并进行了有关平滑加速和减速控制的研究。作为控制方法，首席研究人员首先将提出的方法应用于包括电气和液压在内的一般机器人臂，并确认了这些方法的有效性。这种方法最大程度地降低了加速变化的平方整合，并对在机器人臂的运动和停止过程中的振动降低具有显着影响。接下来，我们尝试开发一种控制气动机器人臂特征的控制方法。手臂的设计原本是由两个橡胶执行器的内部气压产生的力从两侧拉出的，就像人骨头被肌肉拉动一样。因此，手臂的位置取决于两侧的气压差异，并且有无数的空气压力组合可以达到一个位置。其中，降低两侧的气压将提高依从性，同时增加气压将降低依从性。考虑使用此功能进行加速/减速控制，进行了各种实验。此外，可以定量确认，虽然手臂以较低的气压移动，但手臂运动过程中的振动极小，但是停止时的位置准确性会降低，而当气压增加时，相反的位置是正确的。基于此结果，我们想提出一种方法，以降低手臂移动时降低气压，并在接近停止位置时增加。使用当前的硬件，两侧的空气压力在操作过程中保持恒定，因此尚未确认它是有效的。我们期待将来改进硬件。本研究中使用的气动执行器比电力和液压的致动器更非线性，并且很难准确识别其特性。因此，我们正在开发数字控制方法，该方法累积输入和输出数据并直接使用它们而无需系统标识。由于计算机的进一步开发，可以预期这种方法变得更加实用。