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本研究では、筋骨格機構の特徴である2関節同時駆動を採用したロボットアームについて、その位置制御及び力制御の手法を提案し実験によりその効果を確認した。このロボットアームは3つのアクチュエータで2つの関節を駆動するため、冗長性を持つことから、位置及び力制御においては、3つのアクチュエータへトルクを配分する手法を考案する必要がある。
本研究の成果により、力制御においては、ロボット先端に発生させるべき力の方向に応じて、3つのアクチュエータが受け持つトルクを逆算することで、容易にトルク配分を決定できることが確認された。また、位置制御においては、ロボットアームの動作を伸縮・旋回の2パターンに分類することで、伸縮のためのトルク分配と、旋回のためのトルク分配に分離するトルク分配法を用いることで、この冗長性をもつ関節へのトルク分配を容易にした。
以上の成果を、2種類の実験装置で確認した。さらに、伸縮方向へは重力に対抗する力制御を行い、旋回方向に位置制御を実現した位置力同時駆動法も提案した。最終的には、3次元での位置力同時駆動方式への足掛かりとすることができると考えている。
提案した制御法の有効性を確認するために、2種類の2関節同時駆動ロボットアームをもちいた実験を行った。まず、力制御系の有効性を確認するために、先端に力センサを設置した実験装置を用いて、力の発生方向を正確に制御できるシステムを構築し、実験によりその有効性を確認した。次に、ロボット先端の位置について、旋回と伸縮の分解制御から、自在に操作可能であることを確認した。最後に、位置力同時制御として、伸縮方向に重力補償制御を行いつつ、屈伸動作を行う実験を行い、位置力同時制御の有効性を確認した。
以上により、本研究課題について所期の目的を達成できたものと考える。
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