生き物のような滑らかな触感を実現する超高速高精細ロボット制御システム

超高速、高清机器人控制系统，实现类似生物的流畅触感

基本信息

批准号：
17760200
负责人：
長谷川晶一
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Electro-Communications (2006)Tokyo Institute of Technology (2005)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は,モータ特性を完全に同定し,温度センサを用いることなくモータの逆起電力を用いた速度計測と超高速制御回路によって応答の良い制御を行う計画であったが,モータの同定が難しく十分な性能を得るに至らなかった.一方,多自由度のロボットによる力覚提示に必要な分散動力学計算手法について進展が見られたため,こちらを中心に報告する.ペットロボットなど,生き物のような感触を再現するためには,機構そのものの動力学特性ではなく,表現したい対象の動力学特性を提示する必要があるしかし生き物のような多数の物体が組み合わさって構成された機構の動力学特性を計算することは容易ではなく,本研究が必要とする10〜100kHzでの制御ループの中でそのまま行うことは難しい.そこで複雑な機構全体の計算は低い更新頻度で行い,ローカルインピーダンス制御だけを高速に行うことが考えられる.このためには,複雑な機構のモデルから特定の場所のインピーダンスを求める必要がある.本研究では,動力学シミュレータを利用することで,機構の任意の場所のインピーダンスを高速に計算できることを発見した.動力学シミュレータは,任意の状態の機構モデルについて,機構内に働く拘束力と機構を構成する剛体の加速度を計算できる.機構に外力を加えた状態と加えない状態でシミュレーションを行うことで,機構に加わる外力と加速度の関係を求めることができる.ローカルインピーダンスは,外力と加速度・速度・位置の関係のことなので,この計算により,ローカルインピーダンスが求められることになる.この手法を用いることで,任意の複雑な動力学モデルを低速にシミュレーションし,任意の場所のインピーダンスを求めるソフトウェアを構築した.今後はこのソフトウェアを実際の機構に適用する研究を進めたい.

本财年，计划完全识别电机特性，并利用电机的反电动势进行速度测量，而不使用温度传感器，并使用超高速控制电路进行良好响应的控制，但这方面已经取得了进展。多自由度机器人力感呈现所必需的分布式动力学计算方法，因此我们将主要报道这一点，以便重现这种感觉。需要呈现的是要表达的对象的动态特性，而不是机构本身的动态特性，但是，计算由许多物体（例如生物）组成的机构的动态特性是很容易的。很难直接在 10 至 100 kHz 的控制环路中执行此操作，而这是本研究所需的。因此，我们的想法是在低更新频率下对整个复杂机构进行计算，并在高速下仅执行局部阻抗控制。这是可以做到的。为了做到这一点，有必要从复杂机构的模型中计算特定位置的阻抗。在这项研究中，我们发现通过使用动力学模拟器，可以快速计算出复杂机构中任何位置的阻抗。动力学模拟器可以通过对机构施加外力和不施加外力的情况进行模拟，计算出作用在机构上的约束力和构成机构的刚体的加速度。可以找到施加在机构上的外力与加速度之间的关系。局部阻抗是外力与加速度、速度和位置之间的关系，因此通过此计算可以找到局部阻抗。通过使用此方法，我们有构建的软件可以低速模拟任意复杂的动态模型，并找到任意位置的阻抗。未来，我们希望继续研究将该软件应用于实际机构。