シミュレータを用いたロボットアームの制御情報理工学部機械情報工学科 H410126 吉田亮１．研究背景・目的１．研究背景・目的研究背景 • 去年先輩が卒業研究でアームの遠隔操作に苦労していた • アームの操作を容易にする • そのためにシミュレーション上での自動化の実現を考える１．研究背景・目的研究目的 1.シミュレーター上でロボットアーム、ロボットハンドを作る 2.ロボットアーム、ハンドをマニュアルで制御する 3.自動ロボットアームの実現物体の検出、物体の把持、物体の移動の自動化 4.最終的にはシミュレーションで得たアルゴリズムをもとに実際のマシンで実現シミュレーターとしてODE(Open Dynamics Engine)を使用２．ロボットアームの全体設計２．ロボットアームの全体設計アーム：指：黄色部×3: サイズ（長さ20cm,幅8cm,奥行き2cm) サイズ(半径4cm,長さ100cm) サイズ(半径4cm,長さ90cm) 土台：サイズ（半径 20cm,長さ10cm）指：青色部×3: サイズ（長さ10cm,幅8cm,奥行き2cm) ２．ロボットアームの全体設計アームの接合ジョイント・左図のヒンジジョイントを使用。 • 可動域、回転軸(Axis)、中心点(Anchor)を設定できる。２．ロボットアームの全体設計ハンドの取り付け・指：黄色部と青色部を3 本ずつ生成し、それぞれをジョイントで結合する・ボール型の物体を囲むように持ち上げることを想定し、指はすべて板状にした２．ロボットアームの全体設計運動の制御 P制御関節角度の目標値と現在値の差に比例して操作量を変化させる制御方法。目標値と現在値の差に比例ゲイン(比例定数)をかけたものを速度にするキー入力で関節のパラメータを設定し、制御している３．手動によるアームの操作３．手動によるアームの操作1/4 • それぞれy軸方向に回転可能 • キー入力で一回で1度ずつ動く • 可動域は-135度から 135度３．手動によるアームの操作 3.手動によるアームの制御2/4 ・土台についているジョイントはZ軸方向を軸に回転可能・キー入力一回で1度ずつ動く・可動域は-135度から135度３．手動によるアームの操作 3.手動によるアームの操作3/4 • 逆運動学を実装した • 一回のキー入力でアームの先端を目標値までもってくることができる３．手動によるアームの操作３．手動によるアームの操作4/4 • 黄色の指は一回のキーボード入力で26度開きます。閉じる時は3.6度ずつ閉じる • 青色の指は物体を囲んで乗せることを考えたため、一回のキーボード入力で90度動く • 可動域はそれぞれ０度～ 90度４．自動制御４.自動制御 • マニュアル操作で対象物をつかんで運ぶことが可能になった。そのデータをもとに制御の自動化を実現する (1)物体を検知するためにセンサーを取り付け、距離、角度、高さの情報を取得する (2)センサーの情報をもとに、アームの先端を対象物に近づけ、つかむ、運ぶ、放すの一連の動作を自動で行う４．自動制御（１）センサーの実装と運用ボール・センサーを土台部に設置ロボットロボット • 物体との距離、高さ、幅、角度を検知する • シミュレーション上では見えないボール４．自動制御 (2)アーム制御の自動化アーム制御プロセスアーム制御命令プロセス間通信シミュレータセンサー情報データ・シミュレータとアーム制御のプロセスの分離・センサー情報をもとにアームを動かしたり、ボールを任意の位置に出現させることができる・将来的に機械自身に試行錯誤させ、物体をつかむのに最適なパラメータを求めさせるのが狙い５．結果・考察・改善点・展望５．結果・考察・改善点・展望ボールの直径つかめたか○or× 14cm × 15cm ○ 16cm ○ 17cm × 18cm × 結果ボール位置 (X, Y) ボールとの距離つかめたか ○or× (68, 68) 89cm × (69, 69) 90cm × (70, 70) 92cm ○ (75, 75) 99cm ○ (80, 80) 106cm ○ (85, 85) 113cm ○ (86, 86) 114cm ○ (87, 87) 116cm × • センサーの情報をもとにアームの先端を物体の近くにもっていき、つかみ運ぶことに成功した。 • 直径15cmと16cmのボールをつかむことに成功した • 距離が92cm～114cmの範囲内にあるボールをつかむことに成功した５．結果・考察・改善点・展望考察 • 直方体など他の物体もつかめるようにしたかったが、そこまでいたらなかった。・球型の物体の場合、一方向のセンサー情報だけで必要な情報を検知できた。しかし、それ以外の物体の場合は不十分もうひとつセンサーを取り付け別の角度からも物体検知すれば必要な情報を検知できる５．結果・考察・改善点・展望改善点・展望同一空間内にもう一台ロボットアームをつくり、物体情報を共有して一つの物体を２台のロボットアームで協力して持ち上げるセンサーを取り付けた車型ロボットなどにアームを取り付け移動型ロボットアームにするご質問をお願いします。