非駆動関節を有する３自由度マニピュレータの非ホロノミック拘束下における可制御性

荒井　裕彦

日本ロボット学会誌，Vol.14，No.5，pp.751-758，1996．

［和文要旨］

本論文では，第３関節がアクチュエータもブレーキをもたない非駆動関節である３自由度の平面マニピュレータの可制御性について論ずる．マニピュレータのモデリングを行い，非駆動関節によって生ずる第３リンクの動力学的拘束が２次の非ホロノミック拘束となることを示す．任意の初期状態から出発して有限時間内に任意の目標状態に到達可能な入力および軌道の例を実際に作るという構成的方法によって，系の可制御性を証明する．本論文における可制御性の証明は直観的な理解が容易であり，また同時にその結果がマニピュレータの軌道計画に直結しているという特長をもつ．構成された軌道によってマニピュレータが目標状態に到達可能であることをシミュレーションによって示す．

Controllability of a 3-DOF Manipulator with a Passive Joint under a Nonholonomic Constraint

Hirohiko Arai

Journal of the Robotics Society of Japan，Vol.14，No.5，pp.751-758，1996．

[Abstract]

Controllability of a manipulator with a passive joint which has neither an actuator nor a holding brake is investigated. The manipulator has 3 degrees of freedom in a horizontal plane and the third joint is passive. It is shown that the dynamic constraint on the third link is 2nd-order nonholonomic. The controllability is proved by constructing examples of the input trajectories from arbitrary initial states to arbitrary desired states. The proof is intuitively understandable, and the construction of the input directly leads to the trajectory planning. Simulations show that the manipulator can reach the desired position and velocity by the constructed input.

[Keywords]

manipulator, passive joint, dynamics, nonholonomic constraint, controllability