高速ロボットアームの加減速制御

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空気圧式ゴム製アクチュエータから成る2軸ロボットアームを購入し、滑らかな加減速制御について研究を行なった。制御法としては、まず、研究代表者らが電動や油圧式も含めた一般のロボットアームに対して提案してきた方法を適用し、その有効性を改めて確認した。この方法は加速度の変化の2乗積分を最小にし、ロボットアームの移動中および停止の際の振動軽減に大きな効果がある。次に、空気圧式ロボットアームの特徴を生かした制御法の開発を試みた。このアームは、人間の骨が筋肉によって引っ張られているように、2つのゴム製アクチュエータの内部空気圧によって生ずる力で両側から引っ張られる構造になっている。したがって、アームの位置は両側の空気圧の差で決まり、1つの位置を実現する空気圧の組合せは無数にある。そのなかで、両側の空気圧を下げて使用するとコンプライアンスが大きくなり、逆に上げるとコンプライアンスは小さくなる。この特徴を加減速制御に使うことを考え、種々の実験を行なった。そして、空気圧を低くして使うとアームの移動中の振動は極めて少ないが、停止時の位置精度が悪くなること、空気圧を高くするとその逆であることを定量的に確かめた。この結果より、アームの移動中は空気圧を低く、停止位置に近付くにつれて高くする方法を提案したい。現在のハードウエアでは動作中は両側の空気圧の和が一定となるので、この方法の有効性を確認するには至っていない。今後のハードウエアの改良を期待する。本研究で用いた空気圧式アクチュエータは、電動や油圧式に比ベて非線形性が強く、その特性を正確に同定することは困難である。そこで、システム同定なしに、入力と出力のデータを蓄積し、それを直接用いるディジタル制御法を開発しつつある。この方法は、計算機の一層の発達によって、実用性が高まるものと期待できる。