Robot Platform Project(RPP) "Spur" "YP-Spur" rev. 4 [ ] Robot Platform Project(RPP) WATANABE Atsushi 1.,,., Fig. 1.,,,,,.,,,..,,..,,..,,,,. "

Size: px

Start display at page:

Download "Robot Platform Project(RPP) "Spur" "YP-Spur" rev. 4 [ ] Robot Platform Project(RPP) WATANABE Atsushi 1.,,., Fig. 1.,,,,,.,,,..,,..,,..,,,,. ""

しのぶとどろき
5 years ago
Views:

1 Robot Platform Project(RPP) "Spur" "YP-Spur" ev. 4 [.8.9] Robot Platform Project(RPP) WATANABE Atsushi.,,., Fig..,,,,,.,,,..,,..,,..,,,,. "",,, Spur.,, Robot Platform Project, "YP-Spur".,,, 98 99,. [][3][4].,,, [5]., Robot Platform Project * ). * ) Robot Platform Project Fig.,, YP-Spur.3.., Spur,.. "" "",, (Power Wheeled Steering/PWS). Figure " LR-", PWS. PWS,,,,.,,, PWS, ω r (t), ω l (t), R r, R l, ()T,. ( ) ( Rr = R r T R l R l T ) ( ωr (t) ω l (t), (x, y, θ),,,. θ(t) = x(t) = y(t) = t t t ω(τ)dτ + θ() v(τ)cos[θ(τ)]dτ + x() v(τ)sin[θ(τ)]dτ + y() ) () ()

(message queue) ms x, y, x, y, Fig. " LR-" PWS,.,,., PWS, 3, ( ),.,, 3,., "",,.,, "Spur". 3. YP-Spur, Spur,. MICHI 98, (),, Spur.,. MC689CPU., " 9 ". Spur 99. 68CPU,. L-Spur 99, 9.

2 (message queue) ms x, y, x, y, Fig. " LR-" PWS,.,,., PWS, 3, ( ),.,, 3,., "",,.,, "Spur". 3. YP-Spur, Spur,. MICHI 98, (),, Spur.,. MC689CPU., " 9 ". Spur CPU,. L-Spur 99, 9. Spur T85CPU, Liberos., "Spur", Spur L-Spur. T85CPU (T-Loco ). vxv_tools 5,,. Spur, SH. SHSpur ef,ef ef,ef encoded ms ms Fig. 3, l 5 ms x, y,, l encoded, l 5 ms, l, l YP-Spur 5 7., SH.,,. MRspur 8 9,,. SHSpur. YP-Spur,, Robot Platform Project, SHSpur,.,,,., URG SCIP. (VV ),,.

3 4. YP-Spur YP-Spur,,. Figure 3, YP-Spur. ypspur-coordinater, Spur.,, ypspurcoordinater,. ypspur-coordinater,,,.,, 5.. sh_vel, ypspur-coordinater,,, PI. PI,, PWS,. PWS, []. [5].,, PWS. 5. YP-Spur YP-Spur 6,,,. Spur_line Spur_circle Spur_spin Spur_stop_line Spur_stop Spur_vel,,.,,,.,,,.,, Fig. 3,,. v re f (t + t),, v max, a max,. v re f (t + t) < v max (3) vre f (t + t) < a max (4) t, t, t., ω re f (t + t), ω max, α max,. 6. ω re f (t + t) < ω max (5) ωre f (t + t) < α max (6) t YP-Spur, t,, η(t), φ(t), ω di f f (t),. η(t) φ(t) ω di f f (t), K η, K φ, K ω, () ( d dt ω)re f (t),. ( d dt ω)re f (t) = K η η(t) K φ φ(t) K ω ω di f f (t) (7), t,, ω re f (t), ω re f (t + t) = + t ( K η η(t) K φ φ(t) K ω ω di f f (t) ) (8), η(t), η max, (9)., φ(t), (). η(t) < η max (9) π < φ(t) < π () v re f (t), v re f (t),. ( ) v re f (t) = v re f (t) sign v re f (t) (),,,

4 ,., (),,.,, (),,..,,,. α g (α =..3, g ),, v max_by_ω (t) = α g,. 6. q(t) d(t) () Desired Line Spur_line(,,.536 ) Fig. 5 : (, ), (, ) Desired Line Spur_line(,, ) - Fig. 4 YP-Spur, YP-Spur, Fig. 4 d(t), q(t),,, (8). η(t) = d(t) φ(t) = q(t) (3) ω di f f (t) =, " LR-",, Fig. 5, 6., " LR-", YP-Spur..,.3m/s,.5rad/s.,., (), θ(t), v re f,, y(t) = t t v(τ)sin[θ(τ)]dτ v re f θ(τ)dτ, x, d dt η(t) vre f φ(t) Fig. 6 : (, ), (, )., d dt φ(t) = ω di f f (t) =.,, ω re f (t), (7),. d 3 dt 3 φ(t) = K η v re f d φ(t) K φ dt φ(t) K ω d φ(t) (4) dt (4),,,,, K η, K φ, K ω,,.,.,

5 ,. (9, ),,,,.,,. (4), x φ (x), Desired path Spur_circle( 3,, ) d 3, K η dt 3 φ (x) = (v re f ) vre f φ (x) K φ d (v re f ) dt φ (x) K ω v re f d dt φ (x) (5) φ (x) = φ( x v re f ) (5),,,,,.,,.,,.,. (5),., [6],,, Fig. 8 : (, ), (, ).3m Desired path Spur_circle(,, ) Fig. 9 : (, ), (, ) m η(t) = d(t) φ(t) = q(t) (6) ω di f f (t) = ω required 6. Fig. 7 r q(t) d(t) YP-Spur, YP-Spur, Fig. 7, d(t), q(t),,, (8). r,., ω max ( < ω max ) r + d(t) ω required = r+d(t) ( r + d(t) ) < ω max ω max ( > ω max ) r + d(t) ω required,,., " LR-",, Fig. 8,9., " LR-", YP-Spur..,.3m/s,.5rad/s.,.,,

6 Fig. r d(t + T) q(t + T) Spur,,,,, K η, K φ, K ω, (5),. Spur, Fig.,, T d(t + T ), q(t + T ), (8). η(t) = d(t + T ) φ(t) = q(t + T ) ω di f f (t) = (7), T,., T, T. 7. YP-Spur,,,.,., PWS 3,,,., Spur, 3,., YP-Spur, θ(t), θ re f, ω re f (t)., α max, ω re f (t). θ(t) + t+t t ω(t +t ) = dt = θ re f d dt = α max,. ω re f (t + t) = sign(θ(t) θ re f ) α max θ(t) θ re f (8), v re f (t).,,. 7. Fig. q(t) l(t) d(t) YP-Spur, YP-Spur, Fig.,,, ω re f (t), v re f (t).,.,,., v re f (t) (9), d(t), q(t),, l(t), () (8).

7 re f v (t + t) = sign( l(t) ) amax l(t) (9) 構築することが可能になっている. 今後も, 利用形態や他の技術の進歩にあわせて, 走行制御コマンド系および走行制御系を整備していくことは, 移動ロボットに関する研究を行って { d(t) vre f (t + t) < vmax otherwise () φ (t) = q(t) ωdi f f (t) = ω (t) 一方, 直線上での停止コマンドの実行中, 停止する直線との距離が近いときには, ロボットの位置は停止する直線の水平方向には制御されておらず, 外から力が加わればその位置が変化する場合がある. ただし, 停止する直線との距離が十分長ければ, ロボットは初め直線追従と同様に動作するので, 指定した位置の点に向かって進む. この場合, 停止する直線に近づいた際に外乱が働かなければ, 最終的には指定した位置の近傍で停止することが期待できる. η (t) = 8. おわりに本稿では, 移動ロボット走行制御コマンド系および走行制御系, "Spur"の考え方と, 年度現在の知能ロボット研究室の標準走行制御系である, "YP-Spur" の実装について報告した. 本稿で説明した内容の多くは, 研究室の先人たちが残した多くの論文ソースコードなどの財産を参考にしたものである. 現在の"Spur"は, 計算機技術の発展に伴って, 走行制御系の大部分をラップトップコンピュータ上で動作させる構造に変化した. 実際の使用例でも, 軌跡追従制御の代わりに, 画像処理や測域センサデータ処理で得られた情報に基づいた制御をいく上できわめて重要である. 参考文献 [] S. Yuta, Y. Kanayama. An implementation of MICHI - A locomotion command system for intelligent mobile robot, in Proc. of International Conference on Advanced Robotics, pp. 7-34, 985 [] S. Iida, S. Yuta, Control of Vehicle with Power Wheeled Steerings Using Feed-forward Dynamics Compensation, in Proc. of Annual Conference on the IEEE Industrial Electronics Society, pp , 99 [3] 飯田重喜, 油田信一. 車輪型移動ロボットのための走行制御コマンド系と軌跡制御方式, in Proc. of 第回日本ロボット学会ロボットシンポジウム, pp. 85-9, 99 [4] 飯田重喜. 車輪型移動ロボットの走行制御システムに関する研究, 筑波大学大学院博士課程工学研究科学位請求論文, 99 [5] 坪内孝司. 車輪移動体の制御, in Proc. of 日本ロボット学会主催第 43 回講習会ロボット工学入門シリーズ移動技術編移動ロボットのやさしい解説, pp , 995 [6] 渡辺敦志. 繰り返しシミュレーションとヒューリスティック最適化による制御系のパラメータ決定手法広い速度域に対応した移動ロボットの直線追従パラメータ生成 In Proc. of the 9 年度第回山彦シンポジウム訂正内容初稿 p.4, 6 安定性の議論を修正 p., Fig. 3 中に制御通信周期を追加 p., Fig. 3 中の制御通信周期を修正実装して動作させるなど, 柔軟に移動ロボットのシステムを Fig. 年度プラットフォーム整備のための作業日, "山彦"シリーズと"ビーゴ"シリーズ, および筑波大学知能ロボット研究室メンバー

Gmech08.dvi

Gmech08.dvi 63 6 6.1 6.1.1 v = v 0 =v 0x,v 0y, 0) t =0 x 0,y 0, 0) t x x 0 + v 0x t v x v 0x = y = y 0 + v 0y t, v = v y = v 0y 6.1) z 0 0 v z yv z zv y zv x xv z xv y yv x = 0 0 x 0 v 0y y 0 v 0x 6.) 6.) 6.1) 6.)