接触作業用空気圧パラレルリンクマニピュレータの試作と制御

アクチュエータを並列に組み合わせたパラレルリンクマニピュレータはシリアルリンク機構に比べて高出力が得られることから航空機シミュレータにすでに用いられており,産業界においてもその応用が注目されている.環境との接触作業を行うには,衝突力の緩和や微細な力制御が可能であることが要求され,そのためには,アクチュエータ自身,コンプライアンス特性を有することが望ましい.現在.研究されているパラレルリンクマニピュレータは,電気式モータや油圧駆動シリンダによるものがほとんどである.本研究では,空気の圧縮性による空気固有の柔らかさを積極的に利用するため,空気圧シリンダをアクチュエータとするパラレルリンクマニピュレータを試作した.通常,接触作業を行うには工具先端の力情報を必要とするため力センサの使用が不可欠となるが,装置が大型化するなどの問題が生じる.よって,できれば力センサを必要としない力制御手法が望まれる.そこで,まず,シリンダ単体において,力センサを必要としないインピーダンス制御手法を提案した.これは,制御則に外乱オブザーバを応用し,推定外乱から外力の推定値のみを抽出するもので,プラントのバンド幅内の周波数域において設定インピーダンスを精度よく実現可能なことを実験により確認した.パラレルリンクマニピュレータにおいて,工具先端の目標発生力を実現する各アクチュエータの目標力を解析的に求められれば,提案した手法を用いることにより力センサを必要としない接触作業が可能となり,現在,研究を進めている.

アクチュエータを並列に組み合わせたパラレルリンクマニピュレータはシリアルリンク機構に比べて高出力が得られることから航空機シミュレータにすでに用いられており,産業界においてもその応用が注目されている.環境との接触作業を行うには,衝突力の緩和や微細な力制御が可能であることが要求され,そのためには,アクチュエータ自身,コンプライアンス特性を有することが望ましい.現在.研究されているパラレルリンクマニピュレータは,電気式モータや油圧駆動シリンダによるものがほとんどである.本研究では,空気の圧縮性による空気固有の柔らかさを積極的に利用するため,空気圧シリンダをアクチュエータとするパラレルリンクマニピュレータを試作した.通常,接触作業を行うには工具先端の力情報を必要とするため力センサの使用が不可欠となるが,装置が大型化するなどの問題が生じる.よって,できれば力センサを必要としない力制御手法が望まれる.そこで,まず,シリンダ単体において,力センサを必要としないインピーダンス制御手法を提案した.これは,制御則に外乱オブザーバを応用し,推定外乱から外力の推定値のみを抽出するもので,プラントのバンド幅内の周波数域において設定インピーダンスを精度よく実現可能なことを実験により確認した.パラレルリンクマニピュレータにおいて,工具先端の目標発生力を実現する各アクチュエータの目標力を解析的に求められれば,提案した手法を用いることにより力センサを必要としない接触作業が可能となり,現在,研究を進めている.