可変インピーダンス制御に基づく人間とロボットの協調力制御

基于变阻抗控制的人机协作力控制

基本信息

批准号：
07750280
负责人：
池浦良淳
金额：
$ 0.58万
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

本研究では,人間と力伝達を伴って協調するためのロボットの可変インピーダンス制御を提案し,その有用性を検討した.まず,協調して物体を移動する人間どうしの実験から可変インピーダンス制御の構造とそのパラメータを求め,可変インピーダンス則をロボットに組み込み,人間とロボットの協調実験を行い,その有効性を検証した.以下に当研究により得られた結果をまとめる.1.人間の動作計測システムをレーザー変位計及び6軸力センサを用いて作成し,人間どうしが協調物体移動動作を行うときの位置及び力を計測した.これらのデータを受動性の観点から解析し,人間どうしでは,動作開始及び終了時に受動性が大きく,動作中は小さくなっていることがわかった.これより人間に協調するロボットの制御法は従来の一定パラメータのインピーダンス制御法ではなく,パラメータを変化させる可変インピーダンス制御でなければならないことが確認できた.2.インピーダンスパラメータをどのようなときにどのように変化させればよいか,人間どうしのデータより求めた.その結果,インピーダンスパラメータのうち粘性係数を速度の大きさに反比例するように変化させ,それ以外の慣性,剛性係数を一定にすればよいことがわかった。.3.以上の特性を産業用ロボットPUMA561に組み込み,人間とロボットの協調実験を行った.その結果,提案した可変インピーダンス制御法を組み込んだロボットに対して,人間は安定性及び即応性ともに従来の一定インピーダンス制御法より良好な協調作業ができることがわかった.

在本研究中，我们提出了机器人通过力传递与人类合作的可变阻抗控制，并检验了其实用性。首先，我们基于人类相互协作移动物体的实验检验了可变阻抗控制的结构及其参数。，将可变阻抗定律融入到机器人中，连接人类和机器人。我们与机器人进行了合作实验，并验证了其有效性。本研究获得的结果总结如下。1.我们使用激光位移计和六轴力传感器创建了人体运动测量系统，并测量了位置以及机器人进行协作物体运动时的力。从被动性的角度对这些数据进行了分析。但研究发现，人与人之间的被动性在运动开始和结束时较大，而在运动过程中较小。这说明与人类配合的机器人的控制方法并不是常规的参数恒定的阻抗控制方法。确认改变参数一定是可变阻抗控制。 2.我们根据人体数据确定何时以及如何改变阻抗参数结果，我们确定阻抗参数的粘度系数与速度的大小成反比。惯性和刚度系数，同时保持其他惯性和刚度恒定。 3.将上述特点融入到工业机器人PUMA561中，并进行了人机协作实验。结果表明，与采用本文提出的可变阻抗控制方法的机器人相比，人类比传统机器人具有更好的稳定性和响应能力。发现比恒定阻抗控制方法可以更好的协调。