Underactuated manipulators have some passive joints in general, where the number of inputs is less than the degrees of freedom. These systems have complex properties in structure and they have to control a lot of generalized coordinates by few inputs. Here we use MATLAB/Simulink that is software for numerical calculation. It is designed to controllers for underactuated manipulators. In this paper, we try to constitute Real-Time control environments. Then we control a DC-motor using speed control method and position control method with tracking reference signals using trapezoidal drive control. The effectiveness of the proposed method is illustrated through some simulations and experimentations.

本研究では劣駆動システムの制御手法に着目し，多リンク劣駆動マニピュレータに対し，所望の動作を行うために研究を行ってきた。現在は平面３リンク劣駆動マニピュレータの動力学モデルに従い，実機実験用マニピュレータの製作を行った上で，提案手法である切換え制御手法の有効性について検討を行っている。ここでは数値計算ソフトウェアであるMATLAB/Simulinkを用いて制御器を設計し，システムへの適用を目指す。特に本手法の制御には，DCサーボアクチュエータの精密なタイミングでの切換えが必要であり，同時にアクチュエータへの負荷を軽減することが不可欠となる。これまでは台形制御による参照信号を生成した上で，Arduinoを用いることによるモータの速度制御を試みた。今回はフィードバック制御部と制御対象に着目し，リアルタイム制御環境の構築を試みる。

本研究ではこれまでに劣駆動システムの制御手法について着目し，特に劣駆動システムの最も基本的な制御対象である劣駆動マニピュレータに対し，所望の動作を行うために研究を行ってきた。現在では平面３リンク劣駆動マニピュレータの動力学モデルに従い，実機実験用マニピュレータの製作を行った上で，提案手法である切換え制御手法の有効性について検討を行っている。ここでは数値計算ソフトウェアの中でも主流であるMATLAB/Simulinkを用いて，提案手法のシステムへの適用を目指しているが，適用を行った上での問題として，マニピュレータの各関節に搭載されているDCサーボアクチュエータにおける精密なタイミングでの切換えが挙げられる。今回はDCサーボアクチュエータについて，リアルタイム環境を考慮した制御環境の構築を試みる。

本研究ではこれまで劣駆動システムの制御について着目し，特に劣駆動システムの最も基本的な制御対象である劣駆動マニピュレータに対し，所望の動作を行うために研究を行ってきた。これまでの研究は，劣駆動マニピュレータをモデル化し，コンピュータシミュレーションを通して数値計算上での有効性を示してきた。しかしながら数値シミュレーションのみでの検証では，設計した制御器を実機に適用した際、実際に想定した動作が行われない可能性がある。ここでは，劣駆動マニピュレータの制御における提案手法の有効性を実機実験で検証するための制御環境構築を試みる。

劣駆動マニピュレータは一般的に工場などで用いられるマニピュレータとは異なり，関節の一部にアクチュエータや保持ブレーキを使用しない非駆動関節を有する。そのような非駆動関節は，駆動関節から発生する慣性力を利用して間接的に駆動させることができる。また，少ない入力で制御を行うため，制御対象の軽量化，省エネルギー化に繋がる。劣駆動マニピュレータの応用例としては，宇宙ロボットをはじめとして，様々な用途が考えられる。また劣駆動マニピュレータは，非線形システムにおける非ホロノミックに分類され，その中でも加速度拘束を有するアファイン系で表現できる。本稿では加速度拘束を含む劣駆動マニピュレータに対し，3D-CADソフトウェアであるSolidWorksを用いて3Dモデルを作成する。また，SolidWorksのモーション解析を使用し，シミュレーションで得られた結果をアニメーションで表示する。また，本研究室で扱う切換え制御法の有効性を確認する。

Underactuated manipulators have some passive joints in general, where the number of inputs is less than the degrees of freedom. These systems have complex properties in structure and they have to control a lot of generalized coordinates by few inputs. In this paper, we propose a switching control method for three-DOF underactuated manipulators. Then, we convert a system of underactuated manipulator to one applied extend nonholonomic double integrator form. Here we need to decide gain parameters for the controller using our proposed method. Therefore we try to apply these parameters which were optimized by genetic algorithm (GA). The effectiveness of the proposed method is illustrated through simulations.

劣駆動マニピュレータは一般的に知られている各関節に駆動トルクが発生するようなマニピュレータとは異なり，一部の関節に駆動トルクが発生しない非駆動関節を有する。ここでは加速度拘束を含む劣駆動マニピュレータに対し，拡張非ホロノミック2重積分形式に変換可能であることを示し，切換え制御手法が適用可能であることを確認する。また制御器を設計する際に，複数のパラメータを設定する必要があり遺伝的アルゴリズムを用いることで制御器設計パラメータの最適化を試みる。