トルクキャンセリングシステムを用いた遊戯用小型ロボットの動揺抑制
Abstract
近年，ロボワン大会（二足歩行ロボットによる格闘競技を中心としたロボット競技大会）や産総研のロボットHRP-2等，ロボット工学分野の発展に伴い，歩行ロボットがより身近な存在となっている．一方で，作業効率をより向上させるために高速化が図られているが，高速化に伴い，ロボットに動揺が生じるという問題がある．特に小型ロボットでは，その影響が顕著となる．動揺は，入力トルクの反作用として回転軸回りおよび重心回りにモーメントが発生することに起因する．動揺を機械的に抑制する方法に，反作用として発生するモーメントに対し，逆向きにトルクを加えてキャンセリングする方法が挙げられる．しかし，動作対象のダイナミクスを正確に把握し，精度良くトルクを供給しないとむしろ逆効果となる恐れがある．また，従来の逆動力学計算法では，ロボットのような枝分かれや閉ループを持つ複雑な系のダイナミクスの表現が困難となる．磯部らは，複雑な系に対しても正確に逆動力学を算出可能な並列的逆動力学計算法（以降，並列的解法と記す）を開発し，追従性の良い安定したフィードフォワード制御を実現している．また，この解法を用いたトルクキャンセリングシステム（以後，TCSと記す）を開発し，単純なリンク系において動揺抑制が可能であることを確認している．本研究では，TCSを遊戯用小型ロボットに適用し，その有効性を検証することを目的とする．本稿では，遊戯用小型ロボットXL WR-XLを用い，簡単な動作で生じた動揺をTCSにより抑制した実験例を紹介する．
In recent years, motions of robot mechanisms have become faster than before to improve the efficiency of tasks. However, mechanical sway caused by high-speed operation produces unstable motion even in a small robot. To maintain its stability in motion, a torque cancelling system (TCS) is developed using a parallel solution scheme of inverse dynamics. It stabilizes mechanical sway caused by quick, rotational motion by accurate calculation of dynamics. In this study, we discuss the use of the TCS in a small toy robot and the verification of its effectiveness.