スマートアクチュエータの制御とロボットへの応用
研究代表者 中村 太郎 研究員
Desirable angle
Mechanical equilibrium model
Dynamic Models of Artificial Muscles
Model of load system of arm
Output angle Contraction of
artificial muscles
Load torque joint Desirable
rigidity Desirable angle
Mechanical equilibrium model
Dynamic Models of Artificial Muscles
Model of load system of arm
Output angle Contraction of
artificial muscles
Load torque joint Desirable
rigidity
Pd
d Kjd
F
理工学研究所 共同研究第２類
はじめに
近年,人間との共存を目指したロボットが開発されている.
そこで,人間と安全に接触できるアクチュエータとして, 軸方向繊維強化型人工筋肉を開発した.
[繊維] Micro Carbon fiber [素材]Latex rubber
さらに,本アクチュエータを用いたマニピュレータの開発もおこなったが, 人工筋肉の柔軟性による振動がアームに生じてしまう.
図.1 軸方向繊維強化型人工筋肉
図.3 人工筋肉マニピュレータ MR流体(Magneto-Rheological Fluid)
によるブレーキを関節に適用した.
人工筋肉マニピュレータと MR ブレーキ
図.2 MRブレーキ
軽量 柔軟 高出力
特徴
MRブレーキの制御手法の検討が必要
マニピュレータの非線形動特性モデルからアプローチする.
マニピュレータの非線形動特性モデル
人工筋肉の静特性 人工筋肉の動特性
アームの負荷系
電磁弁の応答速度，管路内の空気の移動 人工筋肉内の圧力変化，人工筋肉内の体積変化
空気圧応答の遅れを考慮
モデルによるシミュレーションと実機との比較
アームの目標角度，手先負荷，関節剛性の 変更の影響も再現
図.5 シミュレーションと実機実験の結果
(アームの目標角度90[deg], 手先負荷0[N], 関節剛性0.3[Nm/deg])
図.4 マニピュレータモデル
-151530456075900 105
0 2 4 6 8 10
Time[s]
Angle[deg]
Desirable Angle[deg]
Angle(Experiment)[deg]
Angle(simulation)[deg]
今後の展望
・MRブレーキの制御手法をシミュレーションにより検討する
・より誤差の少ないマニピュレータの開発
