双腕ロボットのモーションコントロール

双臂机器人运动控制

• 批准号: 07750494
• 负责人: 駒田 諭
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Mie University
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750494/
• 关键词: 冗長マニピュレータ; 外乱補償; ロバスト性; 外乱オブザ-バ; 逆運動学; 双腕ロボット; ビジュアルサーボ; ヌルスペース; 冗長マニピュレータ; 外乱補償; ロバスト性; 外乱オブザ-バ; 逆運動学; 双腕ロボット; ビジュアルサーボ; ヌルスペース

まず最初に、7自由度冗長ロボットアームの高速高精度制御法の開発を行った。ロボットの制御では慣性変動や重力、摩擦力などにより影響を受けるため、従来は計算量が多く、未知のパラメータ変動に対してロバストではない逆動力学が用いられてきた。ここでは、簡単な計算で外乱を推定できる外乱オブザ-バを用いて関節座標系で線形系を実現した。ロボットの関節数が増加すると座標変換で用いる逆運動学の計算量が増加する。そこで、静力学の関係式を用いて座標変換を行う方法を採用した。この方法は作業座標系での慣性行列を用いるが、変動が大きく慣性行列の計算量が多い。そこで、外乱オブザ-バを作業座標系でも用いることで、慣性の計算を低減することができた。冗長ロボットの制御では関節の自由度が作業座票の自由度よりも多いため様々な姿勢を実現することができる。姿勢を変化させるためにヌルスペースに指令を与えなければならないが、通常の方法は計算量が多くなっている。ここでは、作業座標系の外乱オブザ-バを用いることでこの計算量を大幅に低減した。開発した冗長ロボットの制御プログラムを用いて、双腕ロボットの制御プログラムの開発を行った。双腕ロボットはロボットの先端で物体を把握した状態で制御を行った。このとき、物体に対して任意の内力を加え、物体を指定された軌道上で移動させることがシミュレーションにより実現された。人間に近い柔軟な動作を実現するために、カメラを使ったビジュアルサーボのプログラムの開発を行った。これは、ロボットの先端にカメラを取り付け、対象物体の特徴量を基に制御を実現している。現段階は、片手で行っており、双腕ロボットへの適用を行う予定である。

首先，我们开发了一种高速，高精度控制方法，用于7度冗余机器人臂。在机器人控制中，受到惯性波动，重力，摩擦力等的影响，因此过去曾使用过对未知参数波动不明显的逆动力学。在这里，使用干扰观察者实现了线性系统，该观察者可以通过简单的计算来估计干扰。随着机器人中关节的数量的增加，用于坐标转换中使用的反运动学的计算量增加。因此，采用了使用静态关系方程进行坐标转换的方法。该方法在工作坐标系中使用惯性矩阵，但是波动很大，惯性矩阵很大，计算量很大。因此，通过在工作坐标系中使用干扰观察者，可以减少惯性的计算。在控制冗余机器人的过程中，关节的自由度大于工作座椅的自由度，因此可以实现各种姿势。尽管必须给出命令对零空间改变姿势，但通常的方法是计算密集的。在这里，通过使用工作坐标系中的干扰观察者大大降低了该计算量。使用开发的冗余机器人控制程序，开发了双臂机器人的控制程序。双臂机器人在抓住机器人尖端的物体时受到控制。目前，将任意内力应用于对象，并通过模拟将对象移动到指定的轨道上。为了实现与人类相似的灵活运动，我们使用摄像头开发了一个视觉伺服程序。这使摄像机可以连接到机器人的尖端，并根据目标对象的特征数量实现控制。在此阶段，机器人将用一只手使用，并将应用于双臂机器人。