有限要素法を用いたリンク機構の並列制御システムの開発

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本研究では、連続体の数値解析手法として使用される有限要素法を、リンク機構の制御に適用することを目的とした。系全体の状態を一本の剛性方程式で表現し、部材の欠如や不良などに対しても剛性マトリックスを操作することで柔軟に対応できる有限要素法を、並列制御法として利用するメリットは大きいと考えられる。また、各節点に生じる節点力に基づいて並列的に制御トルクを算出するため、力の分担を考慮した閉リンク機構の制御にも適用可能である。本研究では、従来の逆動力学計算法との比較・検討を行い、FEMによる手法の有効性について検証した。さらに、部材の一端にヒンジを表現可能なShifted Integration法でリンク機構をモデル化し、リアルタイム制御を目指すために時間積分法として陰解法を用い、逆解析(目標位置到達)システムを開発した。また、有限要素法によるマニピュレータ制御システム(申請予算により購入した制御用PC、A/Dボード、アンプ、サーボモータ、リンクなどにより構成)を構築し、フィードバック制御を導入したトルク制御実験、閉リンク機構の制御実験などを実施した。従来の制御手法との比較・検討を行い、本手法の並列制御法としての有効性を確認した(近日発表予定)。