柔軟リンク系のモデルベースド・フィードフォワード制御
Model-based feed-forward control of flexible link systems

Abstract


 近年,ロボットのタスクが複雑かつ高速になり,また,エネルギー削減の観点から機構の軽量化が図られている.しかし,軽量化に起因する部材剛性の低下により,部材に発生する曲げ振動が無視できなくなるため,その振動を制御することが重要な問題となる.また,柔軟リンク系の複雑な動特性を改善するためには,逆動力学計算によって算出される関節トルクを用いて動力学補償を与えること,すなわちフィードフォワード制御が有効となる.柔軟リンク系をフィードフォワード制御する際には,動力学方程式にたわみ量を付加する方法,センサを用いてたわみに関する量をフィードバック的に与える方法などがあるが,いずれも汎用性が乏しいのが欠点である.そこで,リンク系を有限要素によりモデル化し,有限要素法(FEM)に基づいて逆動力学計算を行う並列的逆動力学計算法(以下,並列的解法と記す)が開発された.並列的解法では,各変数が完全に分離されたマトリックス形式で表現されるため,対象とする機構が形態変化する場合にも,入力データの変更のみで柔軟に対応可能である.また,並列的解法は,FEMによって弾性たわみを考慮した軌道計算アルゴリズムを付加することで,柔軟リンク系に対しても適用可能となる.本研究では,並列的解法により柔軟リンク系の逆動力学計算および制御実験を行い,モデルベースド制御法としての有効性を検証した.


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