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

基本信息

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

项目摘要

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，我们开发了一种七自由度冗余机械臂的高速、高精度控制方法。由于机器人控制受惯性波动、重力、摩擦力等影响，传统上采用逆动力学，需要大量计算，并且对未知参数波动不具有鲁棒性。在这里，我们使用扰动观测器实现了关节坐标系中的线性系统，该扰动观测器可以通过简单的计算来估计扰动。随着机器人关节数量的增加，坐标变换中使用的逆运动学所需的计算量也随之增加。因此，我们采用了利用静力学关系进行坐标变换的方法。该方法使用工作坐标系中的惯性矩阵，但波动较大，惯性矩阵的计算量较大。因此，通过在工作坐标系中使用扰动观测器，我们能够减少惯量计算。在冗余机器人控制中，关节的自由度大于工作座椅的自由度，因此可以实现多种姿势。为了改变其姿态，必须向零空间发出指令，但传统方法需要大量计算。在这里，我们通过在工作坐标系中使用扰动观测器，显着减少了计算量。利用开发的冗余机器人控制程序，我们开发了双臂机器人控制程序。双臂机器人是通过机器人尖端抓取物体来控制的。此时，通过对物体施加任意的内力，通过模拟就可以使物体沿着指定的轨迹移动。为了实现类似于人类的灵活运动，我们开发了使用相机的视觉伺服程序。这涉及到将相机连接到机器人的尖端并根据目标物体的特征来控制它。现阶段我们使用的是一只手，我们计划将其应用到双臂机器人上。