大学校及び設置科 北海道職業能力開発大学校制御技術科
課題実習の前提となる科目または知識、技能・技術 機構学、CAD、制御工学、電気・電子工学、情報処理、安全衛生
課題に取り組む推奨段階 電気・電子工学、制御工学終了後
課題によって養成する知識、技能・技術

装置の設計・製作を通して、制御技術・機械設計・電子回路・プログラミングの実践力を身に付けます。

製作の目的と概要

 本課題では、人型ロボットハンドをマスタースレーブ方式で開閉動作させることを目的に、第一段階としてPID制御則を用いた一本指用駆動装置の開発を行いました。機構部には本年度の総合制作実習で開発された5本指ハンド用の指一本、コントローラーにはPIC®F1320を用い、制御プログラムはC言語で制作しました。

成果

 図1に製作した制御回路の略図を示します。マスター側の指の動きをポテンショメーターで検出し、コントローラーに入力します。同時にスレーブ側(ロボットハンドの指)の位置をポテンショメーターで検出し、コントローラーで偏差を求めます。偏差があればスレーブ側のモーターに操作量を出力します。この動作をPID制御則に従い偏差が0になるまで続ける構造です。
 PID定数の調整には限界感度法を用いました。しかしこの方法では必ずしも最適解が得られないため、求められた定数の近傍で調整しています。
 写真1は試作装置ですが、奥が制御対象の指です。写真2に2種類製作した関節駆動部の角度センサ取付部を示します。1はポテンショメーターの位置がモーター軸に並行、2は直交させています。それぞれ一長一短はあるのですが、いずれもマスターの動作に追従してスレーブ側を開閉動作させることができました。
 5本指まで拡張するのが今後の課題です。
ロボットハンド用駆動装置の試作(H20)の画像1
写真1 試作装置
ロボットハンド用駆動装置の試作(H20)の画像2
写真2 角度センサー取付部
ロボットハンド用駆動装置の試作(H20)の画像3
図1 制御回路略図