機構形態に依存しない逆動力学計算法
A Calculation Scheme of Inverse Dynamics Independent to System Configuration

Abstract


 ロボットの動作が高速化・複雑化して力制御の重要性が増すと,系の変化に対して柔軟に対応できる統一的な逆動力学計算法の必要性が増すことが考えられる.本研究では,機構形態に依らない統一的な逆動力学計算法の構築を目的として,有限要素法を逆動力学計算に適用した.本手法は,要素座標系における個々の要素の離散情報を全体座標系の情報に変換してから重ね合わせる,いわゆる並列的なアプローチをしている.そのため各要素の節点力は並列的に求められ,これを関節トルクに変換することによって逆動力学が計算される.本稿では,有限要素法を利用した逆動力学計算法の概略と,本手法を開・閉リンク機構に適用した例を示す.


In this paper, a calculation scheme for inverse dynamics independent to system configuration of link mechanisms is constructed by using Finite Element Method (FEM). In this scheme, the entire system is subdivided into discrete elements and calculates nodal forces by evaluating equations of motion in matrix form, and thus information in the entire system can be handled in parallel. The obtained nodal forces are then used to calculate joint torque in the system. Some numerical tests on open- and closed-loop link mecha-nisms are carried out, and it is verified that the scheme can be used as a unified calculation scheme independent to system configuration.


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