Abstract
既存ロボットに対し、システムのIQは決して高くはないが、物の
掴み方、歩き方などを一度覚えると条件反射的にすばや
く実行できるようになる反射神経の優れたロボットを作
るには、言わば一つ一つの筋肉組織が反射的に
変形し全体としてまとまった動きを取る、より生体的な
システムを構築する必要がある。
そこで、機構部および駆動部としては機械的反応速度の速いバイモルフ型
圧電アクチュエータを使用し、有限要素法を利用した新制御システムにより
個々のアクチュエータの挙動が集中管理されるような、新しいタイプの
ロボットが考案された。
従来の制御システムは、系の形状およびリンクされた部材の数量などによって
微妙に制御法を変更する必要がある。これに対し、系全体の状態を
一本の剛性方程式で表現し、部材の欠如や不良などに対しても
剛性マトリックスを操作することで
柔軟に対応できる有限要素法を、制御法として利用するメリットは大きい。
本報告では、圧電アクチュエータロボットの制御手法として有限要素法を
使用することを提案し、
アクチュエータの必要電圧を計算するための逆解析理論を展開する。
また、材料の圧電性を考慮して定式化した平面ひずみ三角形要素を用い、
２本のアクチュエータを連結させたモデルの制御について考察する。
In this paper, a new concept of robotic control methodology is proposed. By using Finite Element Method as controlling method, it is possible to capture global information of the whole system such as lack or disability of constituting members of the robot. The robot is entirely made up of bimorph piezoelectric actuator, which is useful by its high response capabilities. An inverse problem theory to calculate required electric volts to obtain target displacements is also proposed in this paper, and is applied to the control analysis of connected actuators. As a result, the possibility of controlling piezoelectric actuators by a newly proposed methodology has been confirmed.