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  1. B200 工学部／工学研究科
  2. B200d 学位論文
  3. 博士論文(工博・論工博)

ロボットにおけるセンサとマルチプロセッサ並列信号処理に関する研究

http://hdl.handle.net/2237/11420
2a61e301-899f-42ef-b0c9-e8accf6514bc
Name / File License Actions
ot5089.pdf ot5089.pdf (3.5 MB)
item type 学位論文 / Thesis or Dissertation(1)
公開日 2009-04-13
タイトル
タイトル ロボットにおけるセンサとマルチプロセッサ並列信号処理に関する研究
著者 北川, 秀夫

× 北川, 秀夫

WEKO 29221

北川, 秀夫
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抄録
内容記述タイプ Abstract
内容記述 本論文では,ロボットにおける情報処理をテーマとして,ロボットのためのスリップセンサからマニピュレータまでの信号処理,及びその並列演算法について述べた. ロボットの高度な知能化のためには,センサ,コンピュータ,アクチュエータの各要素技術の高性能化だけではなく,アルゴリズムの開発等による情報処理能力の向上が重要である.センサに関しては,センサ単体のハードウェアの性能を上げるだけではなく,複数のセンサと情報処理によって能力を向上させることが有効である.そこで,効果器センサの一例である距離/スリップセンサの必要性を示した後,距離センサへの拡張が可能なスリップセンサの開発について述べた.本センサは,単体で距離とすべりの2種類の計測が可能であるため,省スペースの観点からも有効である.次に,センサの複合化,高性能化のためには,演算量が増加する傾向にあるということについて述べ,その演算を高速に行うためのマルチプロセッサ･スケジューリングアルゴリズムを示した.本手法は,プロセッサ間の通信時間をパラメータに取り入れているため,より実システムに近いスケジューリングが可能である.さらに,このスケジューリングアルゴリズムをマニピュレータの逆運動学,及び逆動力学計算に適用するとともに,マルチプロセッサ並列処割こおいて必要となる,並列処理向き解法の決定,及びタスク分割法の開発を行った.本研究によって得られた結果を以下に要約する.第2章では,ロボット用センサの1つとして,把握制御を効果的に行うためのスリップセンサの開発を行った.以下にその要約を示す. 1.格子像を物体表面上に投影したときの散乱光信号の変化から,把握物体のすべりを非接触に検出する格子像投影型スリップセンサを開発した.2.このスリップセンサは鏡面,黒体面を除くあらゆる物質に適応可能であることを明らかにした.3.自己相関関数を用いた信号処理手法を示し,必要となるサンプル数についての検討を行った.4.半導体レーザを用い.受光素子と一体化することによってロボットハンドに装着可能な小型スリップセンサを開発した.5.格子像投影型スリップセンサを改良して,物体形状の変化に対応可能な二光束干渉型スリップセンサを開発した.なお,このセンサは単体ですべり速度と物体までの距離の両方を検出できる距離/スリップセンサへの拡張が可能である.このようなロボット用センサを実用化するための条件として,実時間性があげられる.特に,広い測定範囲,高分解能を要求する場合,あるいは複数のセンサ信号を処理する場合に計算量が増加し,リアルタイム制御が困難になる傾向がある.第3章では,第2章で述べたセンサ信号処理の高速演算法として,マルチプロセッサによる並列処理手法を開発した.以下にその要約を示す. 1.高速演算処理のために,プロセッサ間の通信時間を考慮に入れた,マルチプロセッサ･スケジューリングアルゴリズムを提案した.通信時間をパラメータとして考慮に入れているため,より実システムに即したスケジューリングが可能である.なお,本アルゴリズムでは,準最適解法であるリストスケジューリングを基調としていて,組み合わせ計算を行う必要がないため,スケジューリングに要する時間も短くなる.2.ターゲットとして,並列処理専用プロセッサであるトランスピュータを想定し,シミュレーションによってその有効性を示した.本アルゴリズムを採用することによって通信時間を考慮しないリストスケジューリングであるCP/MISF法に対して,処理時間が平均5･87%短縮されることを明らかにした.第4章では,第3章で述べたマルチプロセッサスケジューリングアルゴリズムをロボットマニピュレータに適用した.以下にその要約を示す.1.マニピュレータの逆運動学問題を対象として,プロセッサ間の通信量及び通信オーバヘッドを考慮して,並列処理時間を短縮する解法を示した.2.スタンフォード･マニピュレータの逆運動学問題に.並列処理向きの解法を採用して,第3章で提案したスケジューリングアルゴリズムによってシミュレーションを行い,処理時間が平均46･9%,最大58.3%短縮されることを明らかにした.3.マニピュレータの逆動力学問題を対象として,プロセッサ間の通信量及び通信オーバヘッドを考慮し,方程式レベルで分割したタスクを再分割することによって,並列処理時間を短縮するタスク分割法を示した.4.スタンフォード･マニピュレータの逆動力学問題にタスク再分割法を採用して,第3章で提案したスケジューリングアルゴリズムによってシミュレーションを行い,処理時間が平均16･0%,最大25･1%短縮されることを明らかにした.
内容記述
内容記述タイプ Other
内容記述 名古屋大学博士学位論文 学位の種類:博士(工学) (論文) 学位授与年月日:平成8年11月5日
言語
言語 jpn
資源タイプ
資源 http://purl.org/coar/resource_type/c_46ec
タイプ thesis
書誌情報 発行日 1996-11-05
学位授与年度
学位授与年度 1996
学位授与年月日
学位授与年月日 1996-11-05
学位授与番号
学位授与番号 13901乙第5089号
フォーマット
application/pdf
著者版フラグ
値 publisher
URI
識別子 http://hdl.handle.net/2237/11420
識別子タイプ HDL
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