Wideband Load-side Acceleration Control for General Purpose Robot in Life Space

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人間の生活領域において、物理的な接触をともなう様々な作業を代替できる汎用性のある多関節ロボットはこれまでのところ未だに実現できておらず、その大きな原因としては従来の産業用ロボットの「力制御帯域の低さ」がある。物体との接触力を制御する必要がある生活領域においては、現在のところ手先位置を制御することのみに特化した産業用ロボットをそのまま汎用ロボットとしては使用することができないという実情がある。本研究では、「力制御帯域」を目的達成のための最重要な指標としており、その「力制御帯域」とは力制御系の制御性能を示すもので、ロボットに加わる外力をどの周波数まで制御可能かを表している。従来の産業用ロボットで力制御系を構築しても、その力制御帯域は著しく低くなってしまう。その要因として加速度次元の共振振動、永久磁石同期モータの遅い電流制御、遅いねじれトルク制御の３つが考えられている。そこで本研究では、それら３つの問題の解決を目的とし、位置制御と力制御との双方が広帯域に亘り可能な「負荷側加速度制御」を実現させることで、従来の産業用ロボットを生活領域汎用ロボットへと変生させることを目指している。当該年度においては、負荷側加速度制御の内部のフィードバック制御ループである「ねじれトルク制御」の高速化を実現する手法を新たに考案し、その結果として負荷側加速度制御の広帯域化、そしてロボットの力制御帯域のさらなる広帯域化が可能となることを見出すことができた。