ダイレクトドライブロボットのロバストな位置と力のハイブリッド制御
直驱机器人的鲁棒位置和力混合控制
基本信息
- 批准号:05750414
- 负责人:
- 金额:$ 0.51万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
- 财政年份:1993
- 资助国家:日本
- 起止时间:1993 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
ダイレクトドライブ(DD)ロボットは従来使われてきた柔軟でがたが存在する減速機を廃して関節を直接駆動することにより、正確な制御が実現できる。しかしその反面、パラメータの変動が大きいため安定な制御が難しいという問題が存在する。そこでここではロバスト制御と適応制御を組み合わせることでDDロボットの安定で高性能な制御を実現し、位置と力のハイブリッド制御の実験で提案する方法の検証をすることを目標とした。われわれが開発した外乱オブザーバを用いたロバスト制御法は従来のロボットの制御よりも良い性能が得られたが、ロボットのように姿勢によって慣性が大きく変動するような場合には不安定な応答となることがわかった。この不安定性を回避するには大まかな慣性の値を知っていれば良く、慣性の値を同定し、制御パラメータを適応的に変化させれば不安定になることはない。そこで外乱オブザーバを用いたロバスト制御に適応制御を加えることで広いパラメータ変動に対して安定な制御を実現した。さらにロボットの制御では逆運動学で慣性行列を計算しなければならないが、計算量が多いため一定の値とすることを考えた。しかし、姿勢の大きな変化によって実際の慣性行列が大きく変化し、不安定となることがわかった。そこで制御ループの数回に1回毎に慣性行列の更新を行うことで、計算量が少なく性能的にも十分な実験結果となった。この方法はロボットの自由度が大きくなるほど計算量の低減の効果が大きい。
直接驱动(DD)机器人可以通过直接驱动关节来实现精确控制,消除了传统使用的灵活且嘎嘎作响的减速器。然而,另一方面,存在由于参数波动大而难以进行稳定控制的问题。因此,我们的目标是通过鲁棒控制和自适应控制相结合来实现DD机器人的稳定和高性能控制,并通过位置和力的混合控制实验来验证所提出的方法。我发现,我们开发的使用干扰观测器的鲁棒控制方法比传统的机器人控制具有更好的性能,但在惯性根据机器人姿势变化很大的情况下,响应不稳定。为了避免这种不稳定,只要知道粗略的惯量值就足够了,通过识别惯量值并自适应地改变控制参数,就不会出现不稳定的情况。因此,通过使用扰动观测器将自适应控制添加到鲁棒控制中,我们实现了对大范围参数变化的稳定控制。此外,为了控制机器人,必须使用逆运动学来计算惯性矩阵,这需要大量的计算量,因此我们考虑使用常数值。但发现由于姿态变化较大,实际惯性矩阵变化较大,导致不稳定。因此,通过控制环每隔几次更新惯量矩阵,就能以少量的计算量和足够的性能获得实验结果。随着机器人自由度的增加,这种方法在减少计算量方面更加有效。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
菅野 賢志: "外乱オブザーバを用いたロバスト適応制御-パラメータ推定誤差に関する考察-" 平成6年電気学会全国大会講演論文集. (発表予定). (1994)
Kenji Kanno:“使用扰动观测器的鲁棒自适应控制 - 对参数估计误差的考虑 -”1994 年日本电气工程师学会全国会议论文集(即将发表)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
森本 希: "外乱オブザーバを用いたロボットの作業座標系での質量行列の取扱い方" ロボテクス、メカトロニクス講演会´93講演論文集. 1138-1143 (1993)
Nozomi Morimoto:“如何使用扰动观测器处理机器人工作坐标系中的质量矩阵”机器人和机电一体化会议 93 讲座记录 1138-1143 (1993)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
大河内 好明: "近似逆運動学を用いた作業座標における3軸ロボットの位置制御" 電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 343-343 (1993)
Yoshiaki Okochi:“使用近似逆运动学对工作坐标中的 3 轴机器人进行位置控制”电气工程学会东海分会会议记录 343-343 (1993)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
宮上 武士: "3軸ロボットの逆運動学の簡略化とその影響" 平成6年電気学会全国大会講演論文集. (発表予定). (1994)
Takeshi Miyakami:“3 轴机器人逆运动学的简化及其效果”1994 年日本电气工程师学会全国会议论文集(待提交)(1994 年)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
菅野 賢志: "質量推定機構と外乱オブザーバによるロバスト制御" 電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 338-338 (1993)
Kenji Kanno:“使用质量估计机制和干扰观测器的鲁棒控制”日本电气工程师东海分会会议记录 338-338 (1993)。
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