研究発表

近年のロバスト制御技術の進歩に伴い，機械系の制御性能が急速に向上したことは否めない事実である．しかしながら，その急激な進歩に伴い，機械駆動系に存在する柔軟機構に起因する振動抑制問題が重要となりつつある．そこで，本論文では共振比と呼ばれる新たな概念を導入することによって，最も振動抑制効果の大きな制御系設計アルゴリズムを確立している．

駆動系に柔軟機構を有するフレキシブルジョイントマニピュレータの高性能モーションコントローラを実現するため，スライディングモード制御を利用した再帰的制御アルゴリズムを提案している．提案する手法の特長は，制御対象の振動を誘発せずに，外乱に対してロバストな制御系を実現している点にある．本手法の有効性は，フレキシブルジョイントマニピュレータを用いた実機実験により確認されている．

本論文では，ロボットの先端動作を作業空間上にて制御するために必要となる座標変換の簡略化アルゴリズムを提案している．ここでは，座標変換の簡略化に伴う応答特性の劣化を再帰的制御アルゴリズムを導入することにより補償している．これにより，座標変換における計算の簡略化を容易にしている．提案する手法の有効性は， ダイレクトドライブロボットを用いた実機実験により確認されている．

ロボットのロバスト制御ならびに動特性同定アルゴリズムの最新情報をとりまとめたチュートリアル論文である．特に，外乱オブザーバを用いたロバスト制御系の構成法ならびに動的パラメータの同定アルゴリズムについて実用的な観点から述べている．各アルゴリズムの有効性は実機実験により証明されている．

ロボットを制御するうえで，より高性能なモーションコントローラを構成するには，予めその動特性を精確にモデル化出来ていることが望ましい．本論文では，より安定なオブザーバならびにモーションコントローラを実現するため，オブザーバを用いたロボットの動特性同定アルゴリズムを提案している．これにより，外乱オブザーバの有効性が物理的観点から検証されたことになる．

ロボットの動作計画において，未知の対象物との接触時に接触力に応じた軌道修正を行うことは，作業対象物ならびにロボットの保守の観点から非常に重要である．そこで，本論文ではインピーダンス制御を導入し上記の事項を達成している．特に，接触力認識のためのセンサを用いずにインピーダンス制御を実現している点が，本手法の特長とする点である．

本論文では，外乱オブザーバと適応制御を併用したモーションコントローラの構成アルゴリズムを提案している．ここでは，ロボット自身のパラメータ変動の影響を抑えるため外乱オブザーバによりその動特性をノミナル化する．さらに，外界から作用する影響を適応アルゴリズムにより同定する．これにより，未知の外乱入力があったとしても適応的にコントローラのゲインを自動調整し，その影響を抑えることが可能である．

対象物との接触を伴う多自由度ロボットの力制御では，作業対象の動的パラメータによりその力応答特性が変動する．また，ロボット自身のパラメータ変動も対象物の動的パラメータを知る上では認識する必要がある．そこで，本論文ではロボット自身のパラメータを含め，ロボットを制御する上で必要な動的パラメータの推定アルゴリズムを提案している．

センサレス力制御の過渡応答を改善するため，多自由度ロボットの動力学モデルの同定法ならびに同定モデルに基づいたセンサレス力制御系の基本アルゴリズムを示している．基本的には，外乱オブザーバの出力を活用し，等速度試験，加速度試験により得られたオブザーバ出力の解析により動力学モデルを得ている．提案する手法の有効性は実機実験により確認されている．

多自由度マニピュレータのセンサレス力制御を実現するにあたり必要となるモデルの実現アルゴリズムとモデルに基づいたセンサレス力制御系の構成アルゴリズムを提案している．特に，摩擦特性の同定に重点を置き，その非線形特性のモデル化を実機実験と並行して行っている．モデルの確かさおよびセンサレス力制御系の有効性はダイレクトドライブロボットを用いた実験により確認されている．

本論文では，多自由マニピュレータのインピーダンス制御を作業空間にて実現するための基本アルゴリズムを提案している．特に，作業空間での各動作方向のインピーダンス応答を非干渉化するための基本アルゴリズムを確立している．提案するインピーダンス制御では０〜∞のインピーダンス特性を任意に実現でき，その有効性は実機実験により確認されている．

従来の減速機付き産業ロボットに比し，ダイレクトドライブロボットは減速機を有さないため，バックラッシや摩擦の影響が少ない．特に，力制御ではこの特長は非常に有用である．そこで，本論文ではダイレクトドライブロボットを用いたトルクセンサレス力制御系の構成アルゴリズムを提案している．これにより，センサの設置場所等を考慮せずとも任意の力制御動作を実現することが出来る．

ロボットの動作をより柔軟なものとするためには，その自由度を出来るだけ増すことが必須となる．本論文では，動作空間の自由度よりも駆動するアクチュエータの数が多い冗長マニピュレータの適応型力制御系の構成法を示している．特に，姿勢変動に伴う力応答特性の変動を適応アルゴリズムによる調整則により抑えている．提案する手法の有効性は数値シミュレーションにより確認されている．

従来の産業ロボットに代表される集中型アクチュエーティングシステムではなく，分散型アクチュエーティングシステムを導入したロボットの動作制御アルゴリズムを確立している．特に，分散型アクチュエータによる力動作の伝搬アルゴリズムを提案し，同アルゴリズムによる力制御系の構成法を示している．提案するアルゴリズムの有効性は数値シミュレーションにより確認されている．

外乱オブザーバに基づいたロボット制御の基本構造について，物理的観点から導出している．さらに，現代制御理論から得られるオブザーバの基本構造との対比を行っている．特に，感度関数，相補感度関数の影響を明確化し，オブザーバに基づいた制御系の特性を示している．同時に，オブザーバに基づいた実際のモーションコントローラの構成例も示し，実機実験によりその有効性の検証も行っている．

ロボットの駆動系において，減速機に存在するバックラッシおよび摩擦は精密制御においてその応答特性を劣化させる最大の原因となる．本論文では，これらの影響を極力抑えるため，減速機を導入しないダイレクトドライブロボットを導入している．しかしながら，ダイレクトドライブロボットでは，通常のロボットに比べ，その重量が極端に増す．そこで，重力の影響を抑える制御手法を提案し，実記実験によりその有効性を示している．

分散駆動アクチュエーティングシステムに基づいたネットワークモーションシステムの基本構造を示し，その動作制御を提案している．特に，非線形フィードバックを利用した力制御を中心としたアルゴリズムを確立している．本手法の特徴は，アクチュエータを連動したシステムとして捉え，その制御アルゴリズムを構築している点にある提案する手法の有効性は数値シミュレーションにより確認されている．

ロボットの動作計画において，未知対象物との衝突を検知することは非常に重要である．これは，ロボット自身の保守のみではなく衝突した対象物の保守にもつながる．本論文では，未知対象物との衝突をセンサを用いずに検知する手法を示し，検知された衝突信号に基づいた障害物との衝突回避動作計画を提案している．本手法は，人間でいう『手探り』動作に相当する．

ロボット制御における最新技術をとりまとめたチュートリアル論文である．特に，外乱オブザーバに基づいたロバスト制御技術について物理観点からの詳細な説明を行っている．さらに，ロボットの位置制御，力制御についてその制御構造を明確化し，実機実験による実例を示している．