Abstract
近年のロボット技術の発達に伴い，さまざまな機構をもつロボットが開発され，ロボットに求められるタスクも非常に多様化，高速化されてきている．ロボットに高速かつ複雑な動作をさせる際，遠心力やコリオリ力といった非線形力項の影響は無視できないものとなってくる．これらの項を補償するために逆動力学計算を行い，算出されたトルク値をフィードフォワード的に入力ことが有効であることが知られている．一方，我々が普段何気なく行っている動作のうち，例えば手先の力を感知し，微妙な力加減の制御を行うような場合がある．今後，人間のような動作，人間と協調して作業を行うといった，より親和性の高いロボットを製作しようとした際には，力制御を行う必要性がより高まるものと考えられる．
現在，一般的にリンク系の動力学方程式は，ニュートン・オイラー法やラグランジュ法などにより導出されている．これらの手法は，開ループ系の場合は簡単に厳密な方程式が得られるが，系内に閉ループ系が形成された途端に，その導出が困難になってしまうという問題が存在する．そこで筆者の一人は，リンク機構の形態に依らない統一的解法を開発することを目的とし，有限要素法(FEM)を用いた並列的逆動力学計算法を提案した．この計算法は，系全体を有限要素で離散化し，並列的に節点力を求め，力学的関係よりトルクを算出するという特徴を持っている．本研究では，この節点力を操作することで，リンク先端に発生させる力を表現する．既存の手法では，動力学を考慮したトルクと，力を発生させるために必要となるトルクを分けて考えなければならなかった．それに対し本解法では，トルク計算を同一アルゴリズム上で同時に行うことが可能となる．
本報告では，既存の手法とのシミュレーションによる比較を行い，並列的逆動力学計算法を組み込んだ制御系による，動力学の影響の大きい条件下での力制御実験の結果について報告する．
In this paper, a parallel solution scheme is applied to a feed-forward force control of link mechanisms. This scheme uses the inverse solution algorithm of the Finite Element Method (FEM), and calculates the joint torque by using the relationship between nodal force and torque. By making use of this feature, we applied the scheme into a feed-forward force control. In conventional schemes, we need to calculate both inverse dynamics and the torque by multiplying Jacobian matrix to generating force, to handle such cases. In contrast, the parallel solution scheme can obtain both values in the same algorithm, and in the same process. In this paper, some numerical tests are carried out, along with some feed-forward force control experiments in the motion much affected by dynamics.