非駆動関節を有する水平３軸マニピュレータの非ホロノミック拘束下におけるフィードバック制御

荒井　裕彦, 　谷江　和雄,　 城間　直司

日本ロボット学会誌，Vol.15，No.6，pp.943-952, 1997.

［和文要旨］

第１・第２関節が能動関節であり，第３関節がアクチュエータをもたない非駆動関節である３軸の平面マニピュレータのフィードバック制御手法を提案する．非駆動関節によって生ずる自由リンクの動力学的拘束は，加速度を含む２階の非ホロノミック拘束となる．自由リンクが任意の目標位置に到達するための位置決め軌道は，単純な並進および回転軌道要素を組合せて構成することができる．いずれの軌道要素も不安定となるため，誤差を抑制するフィードバック制御が必要である．系を平衡点へ漸近安定化する滑らかな状態フィードバック則は存在しないため，自由リンクを各軌道要素上で運動させながら安定化する非線形フィードバック制御則を考える．リンク撃心の挙動を考慮して系を分割し，各部分系を非駆動関節の並進加速度入力によって安定化する．提案した制御則によって自由リンクが目標軌道に追従し，目標位置への位置決めが実現できることをシミュレーションおよび実験により示す．

Feedback Control of a 3-Axis Planar Manipulator with a Passive Joint under a Nonholonomic Constraint

Hirohiko Arai, Kazuo Tanie and Naoji Shiroma

Journal of the Robotics Society of Japan，Vol.15，No.6，pp.943-952, 1997.

[Abstract]

Feedback control of a manipulator with a passive joint which has neither an actuator nor a holding brake is investigated. The manipulator has three axes in a horizontal plane, with the third joint being passive. The dynamic constraint on the free link is 2nd-order nonholonomic. A trajectory for positioning is composed of simple translational and rotational trajectory segments. The trajectory segments are stabilized by nonlinear feedback, considering the motion of the center of percussion of the free link. Simulations and experimental results show the effectiveness of the feedback control law.

[Keywords]

manipulator, passive joint, dynamics, nonholonomic constraint, nonlinear feedback control