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際に，系全体に動揺が生じる場合がある．それは，入力トルクの反作用として回転軸回りにモーメントが発生することが原因として考えられる．モーメントによる動揺を機械的に抑制する方法として，入力トルクの反作用モーメントを打ち消すためのモーメントを別の機構により発生させ，お互いを打ち消し合うことで動揺を抑制させる方法が挙げられる．この方法は，ロボットの動作に多い回転運動に対する動揺を抑制できるという利点があるが，モーメントの発生機構に入力するトルクが動作対象のダイナミクスを正確に表現したものでないと逆効果になるという問題点がある．筆者らは，独自に開発した並列的逆動力学計算法（以後，並列的解法と記す）を使用することで，この問題点を解決することを試みた．並列的解法は，従来の逆動力学計算法のように動作に必要なトルクを算出するだけでなく，有限要素法を基に開発されているため任意の箇所に発生するモーメントを算出できるという特徴を有している．そのため，並列的解法を利用することで複雑な機構の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思われる．本稿では，まず並列的解法に入力するための軌道の算出方法を示す．次に，算出された軌道を入力データとする並列的解法の逆動力学計算について述べ，動作により発生する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(以後，TCS と記す)について説明する．最後に，ダイナミクスの影響が大きい柔軟リンク系に対して解析および実験を行い，TCSの有効性を示す．
In this paper, a new concept of torque cancelling system which stabilizes mechanical sway in architectures is presented. The torque cancelling system (TCS) cancels the reaction moment generated by the motion of an object. The reaction moment can be calculated accurately using the parallel solution scheme, which handles the dynamics of various robotic architectures by modeling them with finite elements. Once knowing the reaction moment, it can be cancelled by applying an anti-torque to the TCS. An example of the torque cancelling is demonstrated by an experiment using a simple flexible link system.