卒業研究について(募集要領)

卒業研究の概要・方針

研究室では主にメカニカル系の適応制御に関する分野を大学院生と共に研究しています。適応制御実現の為には理論的な基礎知識や高度なプログラミングテクニックが必要になります。したがって、卒業研究では学習可能な程度の制御理論を使った計算機制御システムの実現を考えています。研究室の特徴でもありますがグループ(3名程度)でハードとソフト両面を含んだコンピュータ制御システムの実験が行えるテーマを考えています。卒業研究を通し、計算機のハードソフト、モータ制御用電子回路、センサ技術などコンピュータ応用制御システムの構築とグループワークを体験して貰います。最終的にはC言語を使用したシステム制御ソフトの完成を目指します。 したがって、各研究テーマにはソフトウエアの開発者が必要になります。将来、制御・コンピュータ情報処理関連に就職を希望する学生を歓迎します。 なお、テーマの最終決定は年度初めを予定している。

卒業研究 III の進め方

 前期はゼミナール形式で行う。各班が自主的に計画、活動し、テーマの可能性を模索し絞り込む。毎週、進捗状況と次週の予定を日誌に記録する。卒研と並行し就職活動を行う。ハードウエア製作、回路製作などは夏季休暇を利用する。後期はシステム制御実験が行えるように、各人持ち味を発揮し協力する。12月に概要をまとめた後、卒業論文を仕上げ発表会に備える。

ゼミの進め方

 ゼミⅡでは、卒業研究につなげる準備と来春の就職活動を考慮し、主に制御工学、マイコンの基礎学習とC言語実習 (Borland C++ Builder) を行います。また、卒業研究に関連したグループテーマを設定し、グループ単位で文献調査、報告書作成・プレゼンなどを実施することにより文章の書き方や発表法を学びます。

 

2017年度研究テーマ(予定)

・パーソナルモビリテフィの安定化制御

・二輪型倒立振子系のピッチング角安定化制御とその応用

・遠隔操作によるロボットアーム制御システムの開発

・USBカメラによる位置検出とビジュアルサーボへの応用

・スリップを生ずるモータシステムのモーションコントロール

組込マイコンによる制御システムの開発(エンベデッドシステム設計)

OpenGLによる視覚化制御シミュレーション

・マスタ・スレーブハンドシミュレータとその応用

・医療・救援・サービスを目的としたビークル型ロボットの遠隔制御

・外乱オブザーバによるDCモータ逆起電力推定とセンサレス速度制御

・その他

 

過去に実施した主な卒業研究テーマの概略

0.着座型倒立モビリティの安定化制御および車輪型倒立振子の安定化制御 

セグウエイのような車輪型モビリティを安定化する研究である。このような対象は制御が難しい対象の一つである。制御の学習には安定化問題が良い題材で好評である

                                   

内容 1)実験セット製作 2)I-PD制御 2)LQ制御  

 

1.型倒立振子の安定化制御および2重倒立振子の安定化制御 

倒立振子は非線形性を有した不安定なシステムである。このような対象はロケットに代表される飛行物体や2足歩行ロボットなど制御が難しい対象の一つである。制御の学習には安定化問題が良い題材で好評である

                      

内容 1)実験セット製作 2)I-PD制御 3)LQ制御  

 

2.OpenGLによる視覚化制御シミュレーション 

ロボットなどの対象を遠隔操作で制御する研究と同時に3Dシミュレータを構成し、仮想的な制御系によって視覚を交えたシミュレーヨンシステムの構築を行う。その他のシミュレータ構築。

                    

内容 1)OpenGLによるシミュレーション修得 2)ロボット工学学習 3)ロボット遠隔操作システム構築  

 

.ロボットアームの制御

人の技を代行できるような柔かな作業を実現する為のロボットアーム力制御システムの構築を目標に下記のような内容に取り組む。ロボット制御法を学習した後、2台のアームを使用しテーマに応じた制御アルゴリズムの開発と実験を行う。

    

 内容 1)バイラテラル制御 2)遠隔操作システム 3)協調制御

 

4.マスタ・スレーブハンドの力制御システム

力感覚を感じ取れる遠隔操作用マスタ・スレーブハンドシステムの実現を目標に下記のような内容に取り組む。必要な制御理論を学習した後、力感覚を感じとれるバイラテラル機構の力制御システムを構成し、その制御系を実現する。

       

 内容 1)バイラテラル制御 2)遠隔操作システム  3)適応インピーダンス制御

 

5.ロボットカートの遠隔制御 

ロボットカートを遠隔操縦し目的地まで運ぶ無線操縦システムを構築している。電動カートの用途は病院・市場・空港・港湾・倉庫など広範囲に及ぶ。まずは試作機として100kg程度の荷重を想定した電動カートの遠隔操縦システムを構築した。今後、ロボットアーム、カメラによる画像処理機能などを搭載しロボット化してゆく予定。

                       

                    

内容 1)組込みマイコン 2)I-PD操舵制御 3)画像処理  

 

.モータ速度のモーションコントロール 

過酷な運転条件にも適応するインテリジェントタイプのモータ可変速コンピュータ制御システム構築を目標に下記の内容に取り組む。機械共振と大きな負荷変化を伴うモータ速度系を対象に適応形のサーボドライバ開発を行う。

            

内容 1)最適サーボ 2)外乱オブザーバ 3)センサレス速度制御 4)適応サーボ  

 

7.ダイレクトドライブロボットによる制御系の構成

D.D.アームを応用した適応制御系の構築を目標に下記のような内容に取り組む。D.D.マニピュレータを利用して制御システムを構築する。たとえば、適応倒立振子システムの構築など。

          

内容 1)制御系の設計と実現 2)その他

 

8.ロボットアームによる手書き文字追従システムの開発

ロボットアームによる手書き文字追従システムの開発を目標に下記のような内容に取り組む。今年度2リンクアームを製作し、手書き文字を追従させる制御系を構成しているが、性能が不十分な箇所を改善する。また、多関節アームを使った制御システムの構成も検討する。

 

1)手書き部分の力センサ製作 2)アーム文字書き部分の機構製作 3)その他

 

USBカメラによる物体認識とビジュアルサーボへの応用

 市販されているUSBカメラを使用し、カメラ画像を処理することにより特定物体の情報を計測しロボットアームによるビジュアルサーボシステムを構成する。研究室で使用しているCコンパイラ(Borland社 C++Builder)によりシステム構築を行う。

                           

1)画像処理用基本ソフトの作成 2)制御系設計と制御ソフト開発 3)その他