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J-GLOBAL ID：202002254120114667   整理番号：20A2640524

マルチステアリング・ヘビ型ロボットのリアプノフの安定性理論に基づく全身経路追従フィードバック制御法

A Whole-body Path-following Feedback Control Method for a Multi-steering Snake-like Robot Based on Lyapunov Stability Theory

著者 (3件)： 鏡堂裕輝 (青山学院大学大学院理工学研究科) ,  山口博明 (青山学院大学理工学部) ,  米澤直晃 (青山学院大学理工学部)
資料名： 計測自動制御学会論文集  (Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers)
巻： 56  号： 9  ページ： 442-453(J-STAGE)  発行年： 2020年 
JST資料番号： S0104A  ISSN： 0453-4654  CODEN： KJSRA  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 本論文では,リアプノフの安定性理論に基づく多重ステアリングヘビ型ロボットのための新しい全身経路追従フィードバック制御方式を提示した。本移動器では,回転関節を通してチェインに接続した複数のリンクを備えた。各リンクには,その中間点にステアリングシステムを備えた。本移動器では,そのステアリングシステムの周期的操作を通して,関節の周期的駆動を運動力に変換した。本制御法は全リンクのエンドポイントに関係し,望ましい経路の追従を可能にした。これは,本移動器の全身運動が経路の形状により特定できることを意味した。本移動器の全ての車輪はパッシブであり,それにより本移動器は他のいくつかの方向に移動できない特異姿勢を備えた。本移動器は,望ましい運動を維持しながら特異姿勢を避けることが求められ,このことは経路が生物学的ヘビ型走行形を表現するセルペノイド曲線のように蛇行することを意味した。本制御法において,経路を追従するトップリンクの先端を引き起こすための関節部の望ましい角速度を,全ステアリングシステムの角度制御により経路を追従し全リンクの端部を引き起こすための関節部の望ましい角速度と等しくすることができた。言い換えれば,本移動器では,トップリンクの望ましい運動と,他のリンクの望ましい運動を同時に実現することを容易にする特殊な構造を備えた。本制御法の漸近安定性をリアプノフの第2手法により保証した。特に,高次Lie導関数を必要とする連鎖形式に基づく他の制御法と比較し,本制御入力計算コストを画期的に低減した。計算機シミュレーションと2つの手法に対する制御入力計算時間の比較により,本制御法の有効性を検証した。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *操舵装置 ,  *移動ロボット ,  *理論 ,  追跡 ,  フィードバック制御 ,  周期的形態 ,  角速度
準シソーラス用語： *リアプノフの安定性理論 ,  *ヘビ型ロボット ,  経路追従

著者キーワード (5件)： 非ホロノミックシステム ,  波状運動 ,  ヘビ型ロボット ,  経路追従 ,  Lyapunov第二法

分類 (2件)： ロボットの運動・制御  (IC04012J) ,  システム設計・解析  (IA02030D)

引用文献 (28件)：

• 1) 鏡堂,山口,米澤,新谷:複数のステアリングを有するヘビ型ロボットのリアプノフの第2法に基づく全身経路追従フィードバック制御法,第61回自動制御連合講演会講演論文集,11D-2 (2018)
• 2) 広瀬茂男:生物機械工学 - やわらかいロボットの基本原理と応用 - ,工業調査会 (1987)
• 3) S. Hirose: Biologically Inspired Robots: Snake-Like Locomotors and Manipulators, Oxford University Press (1993)
• 4) 遠藤,広瀬:ローラーウォーカーに関する研究 - システムの構成と基本的動作実験 - ,日本ロボット学会誌,18-2, 270/277 (2000)
• 5) G. Endo and S. Hirose: Study on Roller-Walker-Improvement of Locomotive Efficiency of Quadruped Robots by Passive Wheels, Advanced Robotics, 26, 969/988 (2012)

タイトルに関連する用語 (7件)： マルチ ,  ステアリング ,  ヘビ型ロボット ,  リアプノフの安定性理論 ,  全身 ,  経路追従 ,  フィードバック制御