Abstract
ロボットが腕や脚，あるいは重量物を高速に振り回したりする場合に，機構全体に動揺が生じる場合が多い．その原因は，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ためである．その対策については，ロボットの分野だけでなく様々な分野で研究されている．例えば，動揺を機械的に抑制する方法として，動吸振器の配置や，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ある．しかし，前者はセンサに頼りあくまでも副次的な方法であり，後者は動作対象のダイナミクスを正確に把握し，正確なトルクを供給しないとかえって逆効果となる恐れのある方法である．他方，磯部らは柔軟リンクや劣駆動リンク，閉リンクなど様々なリンク系の逆動力学を正確に算出可能な並列的逆動力学計算法を開発した．ダイナミクスを正確に導出することが困難な系に対しても，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．さらに，本解法は有限要素法のアルゴリズムに基づいているために，モデル内の任意の箇所（節点）に発生するモーメントを正確に算出できる．すなわち，任意の箇所に加えるべき適切な反転トルクを算出することが可能となる．この特長を利用すると，例えば複雑な動作に対するトルク供給，およびそれに伴う動揺を抑制するための反転トルクの供給が単一のシステムで実現され，ロボット機構の高速動作における安定性の向上に大きく貢献できるものと考える．本稿では，動作対象の軌道から，並列的解法により逆動力学および系内に発生するモーメントを計算する過程を示す．そして，その発生モーメントをキャンセリングするトルクキャンセリングシステム(TCS )の概念について説明し，数値例を示す．
We propose a new concept of a torque cancelling system which stabilizes mechanical sway in architectures. The torque cancelling system cancels the reaction moment generated by motion of an object. In the first step, we need to know the reaction moment but this is very difficult to achieve. However, it can be easily achieved using the the parallel solution scheme developed based upon a finite element approach. Once knowing the reaction moment, it can be cancelled by adding an anti-torque. An example of the torque cancelling is demonstrated using a simple twin-rotor system. Also, a numerical example of triaxial torque cancelling is shown to verify the use of the scheme.