人と共存するための弾性関節ロボットに関する研究

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本研究は関節を柔らかくするための弾性機構を持つ弾性関節ロボットの制御系に関する研究である。弾性関節ロボットを制御するには、関節をどのように動かすかということと関節の固さをどのように調節するべきかという二つの制御を行う必要がある。前者に関して、張力フィードバック制御系、厳密な線形化に基づく非線形制御系、適応制御系、PD制御系という4つの制御系を用いた時、関節の弾性を用いる効果について調べた。これにより、PD制御系を除く他の3つの制御系は弾性機構を入れた効果をうち消し、逆に制御を難しくするだけであることが分かった。それに対し、PD制御系はこの弾性効果を生かす制御系であることが分かった。この結果はInternational Conference of MOVICにて発表した。次に関節の固さをどのように制御するかということについて検討した。従来、この研究はインピーダンス制御と言われ、その回路表現は環境を荷重回路と考え、電源回路をロボットのインピーダンスとするため、環境がない位置制御では荷重回路がなくなる。このため、この制御系は位置と力の両方の制御に用いることができるという利点を持ちながら、そのパラメータ設定は別々に遣らざるを得なかった。この回路表現を弾性関節に合った形に書き換え、位置・力制御両方で使用可能なパラメータ調整則を設計した。この1自由度腱駆動システム用のものを日本ロボット学会学術講演会にて発表した。それを拡張した1自由度弾性関節ロボット用のものはIEEE International Conference on Robotics and Automationに採択済みである。