体操運動簡易モデル “アクロボット” の開発

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体操運動簡易モデル “アクロボット” の��
��制御工学科
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アクロボットを利用した非線形制御法の有効性検証
weight
【要約】
アクロボットとは、受動関節を有する劣駆動2 リンクマニ
ピュレータの一種であり、鉄棒やつり輪といった様々な体操競
技の運動や屈伸運動の簡易モデルとして利用可能なシステムで
ある。しかしながら、その構造上、アクロボット実験装置を実
際に製作することは困難であり、ほとんどの研究では実機実験
に至っていないか、あるいは、アクロボットに似た構造の実験
装置が用いられている。本研究では、２つのリンクのバラン
スを工夫し、アクロボット実験装置を製作する。
一方、アクロボットは非線形性が非常に強く、1 次近似線
形化モデルに対して設計される固定コントローラでは、安定性
を維持できる角度が限られる。そこで、本研究では、アクロ
ボットの非線形性を積極的に補償した各種の非線形制御法によ
り広い動作領域で姿勢制御を実現することを目的とする。
link 2
encoder
link 1
joint 2
(active)
geared DC motor
with encoder
joint 1
(passive)
slip
ring
counter
weight
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【きっかけ】
高専では実践的な技術者の育成が求められている。そのため、当該研究室では、卒業研究
において、学生自身が設計・製作したロボットを動かすことで、制御技術を実践的に習得さ
せることを目指した。
【プロセス】
科学研究費補助金への申請を行い、採択された後、卒業研究生の協力の下、アクロボット
実験装置を完成させた。同時に、非線形制御法の一種であるゲインスケジューリング制御に
関する理論的な研究を、京都大学、南山大学、九州工業大学の教員と共同で行い、製作した
アクロボット実験装置に適用する
ことでその有効性を示した。
【成果】
本研究では、製作が困難とされて
いるアクロボット実験装置を自作
し、その姿勢制御を実現すること
ができた。しかし、up/up モード
に関しては、さらに安定化可能な
動作領域を広くすることができる
と考えられ、今後の検討課題と
なっている。
up/down mode
up/up mode
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端