TCP/IP通信方式による象の鼻型超多自由度ロボットアームの遠隔制御

TCP/IP通信方式远程控制象鼻形超多自由度机械臂

基本信息

批准号：
08750296
负责人：
馬書根
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Ibaraki 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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

象の鼻のような多数の自由度を有する多関節ロボットは、アーム全体の姿勢も制御できるため障害物を回避しやすく、アーム全体としての運動性能を改善しやすいなどの特異な機能性を持っている。申請者はこれまでこのような超多自由度ロボットアームを実現するため、'ワイヤ干渉駆動機構'を提案し、その有効性を計算機シミュレーション及び10自由度ワイヤ干渉駆動型ロボットの機械モデルより確認してきた。なおワイヤ干渉駆動型多関節ロボットアームの制御法についても検討を行い、超多自由度を有する象の鼻型ロボットを実時間制御することは困難であることを判明した。そこで、ここでは以下に示す研究を行なった。・象の鼻型ロボットの実時間制御システムの構築:ロボットを実際に使用する場合に、オンライン実時間制御を行わなければならない。そこで、計画計算系とサーボ制御系を別個の計算機により構築し、TCP/IP通信方式で計算機間の通信を行う分散制御方式を提案した。そのため、実時間制御にボトルネックとなっていた計画計算がサーボ制御系から取り除けて、象の鼻型ロボットの実時間制御が可能になり、その遠隔操作も可能になった。・構築された制御システムによる象の鼻型ロボットの実時間制御:実機実験を行い、構築された制御システムの適用可能性を検証した。その結果、計画計算をサーボ制御系から取り除き実時間制御にボトルネックとなっていた計画計算の問題を解決したものの、サーボ制御系と象の鼻型ロボット機械モデル間のデータやり取りも多くの時間を要し象の鼻型ロボットをゆっくり動かす場合のみ実時間制御が可能であったことを明らかにした。象の鼻型多関節ロボットアームは多数の自由度を持っているため、サーボ制御系と機械モデル間のデータのやり取りが多くの時間を必要とし、本研究で構成した制御システムは象の鼻型ロボットをゆっくり動かす場合のみ有効である。本研究を通じて、象の鼻型多関節ロボットの実時間制御を困難にした要因としては、計画計算の問題のみでなく、サーボ制御系にも問題があることを判明した。今後サーボ制御系を改良していき、象の鼻型ロボットを高速に動かすときも実時間制御が可能となるサーボ制御系を検討していく。

具有多个自由度的多接头机器人，例如大象的鼻子，具有独特的功能，例如能够控制整个手臂的姿势，从而易于避免障碍并改善手臂的整体运动性能。申请人提出了一种“电线干扰驱动机制”，以实现这种自由机器人臂的超级多学位，并通过计算机模拟和10度自由线干扰驱动机器人的机械模型确认了其有效性。此外，已经研究了一种控制电线干扰驱动的机器人臂的方法，并且已经发现，很难实时控制具有极大自由度的大象鼻子机器人。因此，这里进行了以下研究。 - 为大象鼻子机器人建造实时控制系统：实际使用机器人时，必须执行在线实时控制。因此，我们提出了一种分布式控制方法，其中使用TCP/IP通信方法使用单独的计算机和计算机之间的通信来构建计划和伺服控制系统。因此，可以从伺服控制系统中删除曾经是实时控制的瓶颈的计划计算，从而可以控制实时大象鼻子形机器人和对其遥控器的遥控器。 - 使用内置控制系统对大象鼻形机器人进行实时控制：我们进行了一个实验，以验证建筑控制系统的适用性。结果，尽管从伺服控制系统中删除了计划计算，并且解决了已成为实时控制的瓶颈的计划计算问题，但很明显，伺服控制系统与大象的鼻型机器人机器模型之间的数据交换也需要实时控制，并且只有在大象的鼻子机器人的机器人的机器人的鼻子型机器人才缓慢移动。由于大象的鼻子铰接机器人臂具有许多自由度，因此伺服控制系统和机械模型之间的数据交换需要大量时间，而在本研究中构建的控制系统只有在移动大象的鼻子形机器人缓慢时才有效。通过这项研究，发现对大象鼻型铰接式机器人进行实时控制的因素不仅是计划中的计算问题，而且是伺服控制系统的问题。将来，我们将继续改善伺服控制系统，并考虑一个伺服控制系统，即使在高速移动大象的鼻型机器人时也可以用于控制实时。