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佐々木 忍
Robotica, 12, p.309 - 322, 1994/00
被引用回数：2 パーセンタイル：32.49(Robotics)シリアルに結合された空間機構が作業空間および関節座標空間相互でいかにふるまうかを統一的に扱うことは、Roboticsの1つの重要なテーマである。本報は、機構的自由度、関節の種類、関節軸のねじれやオフセット等の基本的な属性を全て一般化すると共に、Recursiveな表現で問題を定式化し、空間的位置、姿勢をはじめヤコビアン等の計算(またシンボリックな自動生成)のみならず、冗長・非冗長なアーム解を効率的に誘導する方法を提案する。特異性(Singularity)や非線形変化に対しても十分ロバストなアプローチであることが数値実験で明らかとなる。
佐々木 忍
JAERI-M 93-168, 17 Pages, 1993/09
マニピュレータの運動学は、これまで複雑で扱いにくい計算を伴うとみなされてきたが、汎用的な漸化式の開発で問題は首尾よく解決した。本報は、このアルゴリズムを利用して自動的に機構方程式の生成を考える。このために、繰返し表現を数式処理系REDUCEに適用して、すべての機構学的属性を含む6関節アームの完全な機構モデルを導く。このような機構方程式の自動生成は、作業空間の解析と共に煩雑な計算からの解放に役立つであろう。
佐々木 忍
Mech. Mach. Theory, 28(5), p.685 - 697, 1993/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Engineering, Mechanical)本報は、6リンク・マニピュレータの逆問題を決定するアプローチについて提唱する。原モデルを残差二乗和を基本とする制約条件のない最適化問題へ書換えた後、この非線形系を最小二乗法や準Newton法により、精度よく誘導することにポイントをおく。計算機シミュレーションは、提案モデルが在来のNewton法と対比して収束特性を向上させ、特に形式的自由度の消滅が計算効率に大きく反映していることを示した。
佐々木 忍; 篠原 慶邦
Advances in Robot Kinematics,1991, 10 Pages, 1991/00
本報では、マニピュレータの指先位置と姿勢に関する表現を最適化手法と結びつけて、マニピュレータの逆問題を解く1つの有効な方法を提案する。そのキーポイントは、与えられた全ての関節変数を同時に取扱う通常の考え方から脱却し、その内の3変数にのみ着目することである。残り3変数は、最初の変数と従属関係にあるとみなす。この3つの変数から構成された評価関数の線形化モデルが解を決定するうえで重要な役割を演じる。加えて反復計算におけるstep巾の改造操作が、元の線形化モデルに対する限られた収束範囲を拡張させるのに特に有効である。計算機シミュレーションの結果は、その数値解の信頼性が高いことを示した。本報は、原理的に回転・旋回関節から構成されるあらゆるタイプの6リンク・マニピュレータに適用可能である。
佐々木 忍
JAERI-M 90-227, 13 Pages, 1990/12
多関節形ロボット・マニピュレータに対する逆運動学の解法は、多くの三角関係を含む非線型性のために取扱いが極めて困難であると考えられている。しかしながら、その主要な原因の1つとして、与えられた方程式系を漠然とした考えで時には力づくで処理しようとする論法の弱点に気がつかないことにあるのかもしれない。もっとも重要なことは、機構の関係式のなかで、できるだけ計算の負担を軽減するために効果的な定式化を行うグループを見つけだし、より簡潔な記述に置き換えるように留意することである。本報では、指先の位置・姿勢が個々の関節変数によりいかに影響されるかを解析的に調べて1組の有用な方程式系を与え、それが解の容易な誘導に役だったことについて言及する。この考え方は、あらゆる6リンク・マニピュレータに適用できる便利なものである。
佐々木 忍
計測自動制御学会論文集, 26(6), p.685 - 691, 1990/06
本報では、6-リンク形マニピュレータの逆運動学を解く方法として、指先位置に関する表現をその位置誤差から構成される目的関数の簡単な最適化問題に置き換えた1つの有用なアルゴリズムを紹介する。この手法のポイントは、全関節変数を一挙に取扱う通常のやりかたから脱却することである。すなわち、6変数を3つの独立変数と3つの従属変数に分け、最初の3変数を含む評価関数の導入とその最小化技法が目的の解を得る別の方法と考えられる。計算結果は、その数値解が線形化の仮定内で十分信頼性が高いことを示している。さらに実用上の目的から角度変位の適切な補正・改善に着目しながら、非線形領域への効率よい適用を行った。未知の非線形特性に対する補正操作そのものは、現段階でもっぱら経験に頼らざるを得ないが、この操作により解の収束が初期値のかなり大きな変動に対しても確認された。
佐々木 忍
JAERI-M 90-064, 30 Pages, 1990/03
今日まで、マニピュレータの逆問題に対していくつかの方法が提案され利用されてきた。筆者は先に、機構的関係式が仮想的なマニピュレータの導入により、6関節型マニピュレータの機構学方程式を4変数の方程式系に単純化できることを示した。これは逆問題の本質をさぐる斬新な方法といえる。一方、このような補助的な方法を適用する代わりに、このプロセスにおいて同次変換行列の反転操作を行うことにより同一の結果に到達することが明らかになった。本報では、こうしたリンク連鎖の計算が容易にできる逆行列の有用性に力点をおいて誘導過程を示す。
佐々木 忍
JAERI-M 89-137, 102 Pages, 1989/10
多関節形ロボット・マニピュレータに対する逆運動学の解法は、多くの三角関数を含む非線形性のために取扱いが極めて困難であると考えられている。もっとも一般的な接近方法は線形化を前提としたヤコビ行列を利用することである。しかしながら、この反復法には、解の初期値依存性や特異性といった解の特性に重要な影響を及ぼす数値問題がつねに伴う。こうした事実を考慮に入れて、これとは異なる観点からのアプローチが新しく提案されてきた。それらは運動学モデルの多項式変換、数理計画の最小化技法、ベクトルと幾何学的考え方、最適化問題と関連づけた関節変数の分離などが基礎になっている。計算機シミュレーションより、それぞれの手法は、複雑な逆問題を精確に解く有用なアルゴリズムと確認できた。本報はこれまでの基礎研究の成果をまとめたものである。
佐々木 忍
JAERI-M 89-121, 80 Pages, 1989/09
マニピュレータの動力学はロボット工学の分野においてもっとも重要な研究課題の1つである。動特性方程式とはいかなるものであるかを十分に理解するために、これまで多くの異なる方法が提案されてきた。しかしながら、6関節アームに対するこの方程式の完全な記述は、その誘導過程が極めて困難なため今日までほとんど報告されていない。本報では、代数的演算を正確に実行できる計算コードREDUCEを使って、Lagrangeの力学に基づく系統的な方法で動特性方程式を新しく誘導した。ここに示したすべての記述は、マニピュレータの制御アルゴリズムを構築する場合の有用な情報を提供するであろう。
佐々木 忍
JAERI-M 89-067, 20 Pages, 1989/06
本報ではマニピュレータの指先位置や姿勢に関する表現を最適化手法と結びつけてマニピュレータの逆運動学を解く1つの有効な方法を紹介する。そのキーポイントは、与えられたすべての関節変数を同時に取扱う固定観念から脱却し、その内の3変数のみ着目することである。残り3変数は最初の変数と従属関係にあるとみなす。この3つの変数から構成された評価関数の線形化モデルが解を決定する上で重要な役割を演じる。計算機シミュレーションの結果は、その数値解の信頼性が高いことを示した。本報は、原理的に回転・旋回関節から構成されるあらゆるタイプの6リング・マニピュレータに適用可能である。
佐々木 忍
計測自動制御学会論文集, 23(5), p.485 - 490, 1987/05
制御を前提に展開される空間リンク機構としてのマニピュレータの解析的研究は、その数式表現上2つの問題を提起する。すなわち、そこではデカルト座標系(作業空間)と関節座標空間との数学的対応を明確にすることであるが、関節座標への写像はごく特殊なケースを除き陽的な形の解析解は期待できない。通常こうした非線形運動学方程式を局所的に線形化し近似式を使って計算を可能にしている。本報では、6関節型ロボット・マニピュレータの運動学を回転演算子とベクトル演算で求め、この逆問題に対しては、多項式に一旦変換を行った。高次の代数方程式を精度よく解くため、Bairstow法を採用して、その実根から対応する各関節の回転角を引き出した。逆ヤコビ行列を使った線形化法に比べて、制約条件内で全ての実行可能解を発見でき、マニピュレータの腕姿勢の研究にも役立つと思われる。簡単な計算例で解の信頼性・多重性を明らかにした。
佐々木 忍
計測自動制御学会論文集, 23(3), p.274 - 280, 1987/03
本報は、6リンク・マニプレータの逆運動学を解くための新しい手法を提案したものである。まず、マニプレータの関節構造の特徴に着目して、原問題を4変数からなる方程式系で定式化し、最小化手法を用いて解を導くと共に、残り2変数を拘束条件から決定する。これが本手法の基本的な考え方である。本アルゴリズムの計算機シミュレーションの結果によれば、通常の逆ヤコビ行列に基づく線形化逐次反復法とくらべ、解の精度及び収束性が高く(計算例では、通常の1/5の計算時間)、実用上極めて満足のいくことを立証した。
佐々木 忍; 鍋島 邦彦
JAERI-M 86-180, 64 Pages, 1986/12
本報告は、機械的なオフセットを持った 6-リンクマニプレ-タの間節解を誘導する代数的手法を提案している。一般に、このような多リンク構造のマニプレ-タに対する厳密な間節解の導出は極めて困難な問題と考えられ、実用的な方法としては、線形化反復法を中心とした数値近似に限定される。通常の手法に比べ、ここに示した多項式表示法は、マニプレ-タ逆運動学の可能解を全て与える事が出きる。6-リンクマニプレ-タに対する解法のアルゴリズムは、計算コ-ドARM3としてプログラム化した。機械的なオフセットを伴なった関節挙動は十分な精度で得られた
佐々木 忍
JAERI-M 86-108, 60 Pages, 1986/07
本報告では多関節型マニプレータの運動学を取り扱っている。特に、マニプレータ関節構造の一タイプに対して、その逆問題を多項式表示に基づき厳密に解くアルゴリズムが提案されている。通常の手法に比べ、ここに紹介した方法は、指定した位置・方向に対するマニプレータ逆運動学の万能解を全て与える事ができる。6-自由度マニプレータに対する解法のアルゴリズムは、計算コードARM2の中に組み込んだ。運動学及び逆運動学の計算機シュミレーションの結果により、数値解が十分信頼できる事が立証された。本手法は、回転・旋回ジョイントをもつ他のマニプレータにも適用可能であろう。
