高速アームを用いた動的な線状柔軟物体の操り

概要

マニピュレーションを対象物体と操り手法の観点から考察すると， これまでに剛体の静的・動的マニピュレーションや柔軟物体の静的マニピュレーションが実現されてきた． これらのマニピュレーションについては，適切な戦略もしくは制御手法が提案されてきた． しかしながら，柔軟物体の動的マニピュレーションは実現されておらず， 適切な戦略や制御手法も提案されていない． そこで本研究では，高速アームを用いた線状柔軟物体の動的マニピュレーションを行う． その一例として，柔軟紐のダイナミックな紐結び操作の実現を目指す．

高速アームの軌道に，人間による紐結びを解析し，動作を抽出し，その運動を実装している． これまで柔軟物体のモデルは，分布定数系で表現されたモデルや柔軟物体を多リンク系と仮定し， 微分方程式で表現したモデルなどで記述されてきた．これらのモデルは複雑で， モデルパラメータに大きく依存し，軌道生成や制御手法の提案に有効であるとは言い難い． そこで本研究では，ロボットの高速性を利用することで， ロボットの運動から幾何学的な表現（代数方程式）で柔軟物体をモデル化できることを示している． そして，提案したモデルを用いて高速アームの軌道の妥当性を検討している． さらに，モデルが代数方程式であることから，紐の形状を指定したときに， その形状からアームの軌道を得ることも可能である． 高速性を利用することで，従来よりも比較的簡単なモデルが得られており， 制御も容易になると期待する．

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参考文献

1. 山川雄司，並木明夫，石川正俊 : 高速ロボットアームを用いた線状柔軟物体のダイナミックマニピュレーション， ロボティクス・メカトロニクス講演会2009／2A2-G07 (2009)
2. 山川雄司，並木明夫，石川正俊 : 高速アームによる柔軟紐のダイナミックな結び操作， 第10回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会／pp. 1227-1228 (2009)
3. 山川雄司，並木明夫，石川正俊 : 線状柔軟物体の柔軟性を利用したロボットアームによる高速結び操作， 第15回 ロボティクスシンポジア，pp. 114/119 (2010)
4. Y. Yamakawa, A. Namiki and M. Ishikawa : Motion Planning for Dynamic Knotting of a Flexible Rope with a High-speed Robot Arm, 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems/ pp. 49-54 (2010)