宇宙ステーション塔載ロボットアームの自律化・高機能化による作業効率化の研究

空间站塔塔机械臂自主化、高功能化提高工作效率研究

• 批准号: 03J07036
• 负责人: 安孫子 聡子
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J07036/
• 关键词: 振動抑制制御; 無反動制御; 適応制御; パラメータ推定; オンライン同定

有人宇宙活動の危険性が再認識される中で,宇宙ロボットの利用はその打開策として大きく注目されている。しかし,現在使われている宇宙ロボットシステムは,決して作業効率の高いものとは言えない.そのため,宇宙飛行士に代って複雑な作業を遂行しうるロボットの開発や,その制御方法の構築が求められている.このような背景を受けて,本研究では,国際宇宙ステーション(ISS)に搭載されるマクロ・マイクロ型マニピュレータシステムJEMRMSの自律化・高機能化による作業効率化の研究を行ってきた.JEMRMSは作業領域の広い親アームと,精細作業に適した子アームからなる.しかしながら,腕の長い親アーム(マクロ部)は,親アームと子アーム(マイクロ部)が動的に干渉しているために,運用時に動作反動などにより振動してしまうことが指摘されている.そこで,本研究では,マクロ部とマイクロ部の動的な干渉を利用した振動抑制制御,および反動ゼロ空間を利用した無反動制御を適用し,作業効率の向上を目指してきた.それらの成果は,国際学会等において成果発表を行っている.一方,これらの制御法が,精度良く遂行されるためには,システム全体の正確な動的パラメータを予め取得している必要がある.しかし,ロボットが把持する対象物の慣性パラメータに誤差がある場合では,上記の制御を用いた場合であっても,目標軌道を逸脱したり,親アームの振動を励起してしまうことが懸念される.ここでは,ロボットが把持する対象物の慣性パラメータに誤差がある場合でも,振動抑制と位置決め制御を行いうる適応制御法について提案した.適応制御を用いることにより,力学パラメータの誤差によらずマクロ部の振動を漸近収束させることができ,結果として目標点への位置決め制御も可能となることを証明した.次いで,適応制御を拡張し,振動収束のプロセス中に未知の慣性パラメータを推定する方法について提案した.この際,振動のモードと推定できるパラメータとの関係を特異値分解法によって明らかにし,振動現象に支配的なパラメータのみを選択的に推定これらの情報から,把持対象物の質量等の動的パラメータを推定する手法を提案した.

随着载人航天活动的危险再次被认识到，使用太空机器人作为解决方案引起了广泛关注。然而，目前使用的太空机器人系统并不能说具有很高的工作效率。因此，在这种背景下，开发能够代替宇航员执行复杂任务的机器人并为其构建控制方法是很困难的。在这项研究中，我们研究了如何通过使其自主且高度适合工作来提高将安装在国际空间站（ISS）上的宏观/微观机械手系统JEMRMS的工作效率。然而，具有长臂的父臂（宏观部分）可能会由于操作过程中的运动反应而振动，因为父臂和子臂（微观部分）动态地相互干扰，因此，在本研究中，宏观部分。我们的目标是通过应用利用微观截面与微观截面之间的动态干涉的振动抑制控制和利用零后坐空间的无后坐控制来提高工作效率。这些努力的成果已在国际上发表。另一方面，这些控制方法有为了让机器人能够准确地进行控制，需要提前获得整个系统的准确动态参数，但是，如果机器人所抓取的物体的惯性参数存在误差，即使存在误差。由于机器人所抓取的物体的惯性参数存在误差，因此担心它可能会偏离目标轨迹或引起母臂振动，我们提出了一种可以进行定位控制的自适应控制方法。 ，动态参数可以是我们证明了可以在不依赖于仪表误差的情况下渐近收敛宏观部件的振动，从而可以控制定位到目标点。接下来，我们将自适应控制扩展到We提出了一种估计惯性参数的方法此时，我们阐明了振动模式与可以使用奇异值分解方法估计的参数之间的关系，并有选择地仅估计了振动现象中占主导地位的参数，根据这些信息，我们可以计算出振动的质量。我们提出了一种估计动态参数的方法。

项目成果

Performance Improvement of JEMRMS in Light of Vibration Dynamics

根据振动动力学改进 JEMRMS 的性能

• 发表时间: 2005
• 期刊: 8th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (発表予定)
• 作者: Satoko ABIKO;Kazuya Yoshida
• 通讯作者: Kazuya Yoshida

Satoko ABIKO, Kazuya Yoshida: "On-line parameter identification of JEMIRMS based on vibration dynamics for precise end-point control"Proc.of the 24rd International Symposium on Space Technology and Science. (発表予定). (2004)

Satoko ABIKO、Kazuya Yoshida：“基于振动动力学的 JEMIRMS 在线参数识别，用于精确的终点控制”第 24 届国际空间技术与科学研讨会（即将发表）。

安孫子聡子, 吉田和哉: "宇宙用ロボットアームJEMRMSの適応制御"日本ロボット学会第21回学術講演会. 3I24 (2003)

Satoko Abiko、Kazuya Yoshida：“空间机器人手臂JEMRMS的自适应控制”日本机器人学会第21届学术会议3I24（2003）。