並列的解法によるフレキシブルマニピュレータの制振について
Vibration Control of Flexible Manipulators by Using Parallel Solution Scheme

Abstract


 リンク機構の一般的な動力学方程式は,相対回転座標系に基づいて定式化され,各変数が相互に依存し合うために,対象となる機構が変化した場合には式の再導出が必要となる.そこで,リンク機構の形態に依存しない統一的な逆動力学計算法の開発を目的とし,有限要素法(FEM)を用いた並列的解法(PSS)が考案され,開・閉ループが連続的に発生する機構のフィードフォワード制御においても有効であることが確認された.
 他方,近年のロボットにはタスクを高速化し,かつ消費エネルギーを削減する目的で部材の軽量化が求められている.しかし,軽量化が招く部材剛性の低下により,部材に発生する曲げ振動が無視できなくなるため,その振動を制御することが重要な問題となる.そのため,フレキシブルアームの軌道制御や逆動力学計算などの研究が行われている.しかし,従来の動力学方程式が剛体リンク系を想定し,しかも相対回転座標系に基づいていることにより,その逆動力学計算過程は煩雑なものとなっている.一方,並列的解法は,FEMによって弾性たわみを考慮した軌道計算アルゴリズムを付加することで,柔軟リンク系に対しても適用可能となる.
 本報告では,本解法を用いたフレキシブルマニピュレータの制振手法について簡単な数値例とともに示し,その有効性の評価を行う.


In this paper, verification is done on the effects of a vibration control scheme using the formerly proposed inverse dynamics solution scheme. The solution scheme, with proper target trajectories as input data, can easily calculate inverse dynamics regardless of member stiffness and/or connectivity. Target trajectories are calculated by using another scheme, which is based upon the principle of virtual work, where member stiffness and damping effects are included in the trajectory data. Some numerical tests are carried out on a simple flexible link system, and the results show that the vibration control scheme can achieve good effects on the control.


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