高速打撃動作における多関節マニピュレータのハイブリッド軌道生成

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1、日本ロボット学会誌Vol.24No.4,pp.515～522,2006515学術・技術論文高速打撃動作における多関節マニピュレータのハイブリッド軌道生成妹尾拓∗並木明夫∗石川正俊∗HybridTrajectoryGenerationofanArticulatedManipulatorforHigh-speedBattingTakuSenoo∗,AkioNamiki∗andMasatoshiIshikawa∗Speedingupofrobotmotionprovidesnotonlyimprovementinoperatin

2、gefficiencybutalsodexterousmanipulationusingunstablestateornon-contactstate.Toproducehigh-speedmanipulation,wehavedevelopedarobotsystemwith1[kHz]visionsensors.Inthispaper,ahybridtrajectorygeneratorisproposedsoastogethighperformanceoutofhigh-speedrobotsystem.Thisalgo

3、rithmconsistsofbothmechanicalhigh-speedmotionandsensor-basedreactivemotiontotargetmovement.Asanexampleofhigh-speedmanipulation,aroboticbattingtaskhavebeenachieved.Inaddition,performanceevaluationbasedonmanipulatordynamicsandsystemconstraintisanalyzed.KeyWords:High

4、-speedManipulation,RoboticBatting,HybridTrajectoryGenerationいは操作対象の速度に対応した実時間でのセンサフィードバッ1.はじめにクは不可欠である．並木らは1[ms]の視覚システムを導入する現在のロボットマニピュレーションにおいて欠けている要素ことで，高速マニピュレーションシステムを開発している[5]．の一つに，「俊敏さ」が挙げられる．ロボットの高速化は作業効視覚を高速化することで，単なる速いサーボ制御だけではなく，率の向上につながるという点だけではなく，対象との間

5、に生じ高次の運動計画やタスク設定を適切かつ瞬時に処理できることるダイナミクスを積極的に利用した器用な操り[1]を実現するを示している[6]．ための要因となることからも重要な指標といえる．これらハードウェアの改良に加えて，ロボットの応答性能を川村らは高速なマニピュレータFALCONを開発した[2]．ア改善するためには動作軌道とセンサ情報をどのように統合するクチュエータをすべてベースに設置することで手先慣性を小さかが重要な役割を果たす．従来のシステムでは反応速度の遅れくし，そして駆動部分の質量を極端に軽くすることで最高速度を補

6、償するために，物体の動きの予測や学習などフィードフォ13[m/s]，最高加速度43[G]を達成している．金子らは高速なワードに重点が置かれていた[7][8]．また，人間も同様に体性ロボットハンドを開発した[3]．バネ機構を用いて力学的エネル感覚や視覚の遅れを遠心性コピーで補うことで，高速な動作をギーをためてから瞬時に放出することで，100[G]もの加速度を実現している[9]．センサの処理速度が向上した高速ロボットシ実現している．このように，従来のロボットの高速化は運動系ステムでは，センサ情報からアームの位置を一意に対応付け

7、るに焦点が当てられていた．ミラー則[10]のようなセンサベーストな軌道生成は有効である一方，マニピュレーション能力は腕や指を含めた運動機能だが，運動速度の高速化まで意識したアルゴリズムは見当たらなけでなく，視覚や触覚を中心とした感覚機能との協調によってい．環境の変化に対応しながらも，とにかく迅速にロボットを生み出される．ロボットアームの制御に必要なサーボレートが動かすためには，運動速度と反応速度の両者の高速性を最大限1[kHz]程度であることを考えると[4]，例えば，視覚センサとしに利用するアプローチが必要である．て一般的

8、に用いられているCCD（30[Hz]）では，センサ処理そこで本稿では，高速なロボットシステムに適した動作戦略の遅れがボトルネックとなり運動能力を十分に引き出せていなとしてハイブリッド軌道生成アルゴリズムを提案する．この軌かった．特に接触を伴う高速動作では不確実性が大きくなるた道は外界の状態にかかわらずと