論文

ロボットの軽量化，高速動作を実現しようとした場合，機械剛性の低下による振動発生を無視することは出来ない．さらに未知対象物との接触を伴なう力制御では対象物の動特性をも加味した力フィードバックを行なわなければならない．提案手法では，上記を考慮に入れた力センサレス制御系の一構成法を示している．

本論文では，作業空間オブザーバを用いた冗長マニピュレータのロバスト制御手法を提案している．提案手法の有効性は実機冗長マニピュレータの実験により実証している．

本論文では，冗長マニピュレータの新たな制御手法として，局所トルク最適化指標に基づいた零空間の利用法を提案している．提案手法では，従来から用いられている零空間指令の直接計算を行なわずとも局所トルク最適化を実現できるところに特徴がある．アルゴリズムの有効性はシミュレーションおよび実機実験により検証を行なっている．

本論文では，外乱オブザーバに基づいたロバスト制御系の構成手法を制御系設計の立場から明確に示している．さらに，オブザーバを外乱補償だけではなく，物理モデルとの対応付を行なうことによって様々な知的制御に応用した例を示している．

本論文では，作業空間での障害物回避軌道を関節空間での各関節への回避軌道に変換するため歪み変換を利用する手法を提案している．これにより，関節空間での障害物回避軌道を高速に算出することが出来る．また，滑らかな軌道を生成するために必要な歪み関数の選定も行なっている．

ロボットの動作計画は，一般にロボットユーザにとって認識の行いやすい作業空間が利用される．しかし，計画された動作経路に障害物が存在する場合の障害物認識や障害物を回避するための回避経路の計算が非常に複雑となる．そこで，本論文では作業空間での障害物回避経路の高速計算アルゴリズムを提案している．本手法の有効性は数値シミュレーションにより検証されている．

多自由度ロボットの動作特性をより柔軟なものとするためには，その自由度を増すことが必要となる．そこで，本論文ではより多くの自由度を有する多自由度冗長マニピュレータの簡略化制御系の構成法を示している．特に，制御系の構成空間としてロボットユーザにとって認識の行いやすい作業空間を利用し，ロボットの姿勢制御を行う零空間の計算過程の簡略化手法も提案している．

多自由度ロボットの動作制御を行うにあたり，作業空間と呼ばれるロボットユーザにとって認識の行いやすい空間を利用すると，作業空間上での各動作方向の応答を非干渉化することが重要となる．本論文では，この非干渉化制御を実現するにあたり，等価質量行列と呼ばれる行列を定義し，等価質量行列に基づいた作業空間での力制御系の基本構成法を提案している．

ロボットの動作制御では，位置制御と力制御の動作方向は完全に独立しており，各方向の応答は干渉しないという仮定の下に制御系が構成されている．しかしながら，一般的な動作制御では位置と力の動作方向が同一となるケースも多々見られる．本論文では，位置と力の動作方向が同一となった場合にも制御可能な位置と力の融合制御系の構成手法を提案し，実機実験によりその有効性を示している．

ロボット制御において，ロボット動作を定義する幾何学的な位置関係を明確化するため，その絶対位置を知ることは非常に重要である．従来では，ロボットの絶対位置決定は人が行っていたが，本論文ではロボットに作用する重力の効果を利用し，ロボットの絶対位置を絶対定義するための指標としている．提案する手法の有効性は，多自由度垂直多関節ロボットを用いた実機実験により検証されている．

本解説では，ミリマシン技術による多自由度システムの構成法を提案し，その制御アルゴリズムの紹介を行っている．また、現在の産業用ロボットシステムへの応用に関する展望を述べている．

ロボット制御において，その動特性を知ることは知的かつ高性能な動作を実現するために必要不可欠である．しかしながら，時変のパラメータを多く含むロボットの動特性を精確に同定することは非常に難しい．本論文では，外乱オブザーバを導入することによって，ロボットの動力学方程式に含まれる時変のパラメータを同定する手法を提案している．提案する手法の有効性は，実機による比較実験により検証されている．

機械系の制御においては，その機械的柔軟機構に起因する振動を機械系の応答特性を劣化せずに抑制することが重要となる．本論文では，機械振動系の振動抑制制御を応答特性を極力劣化せずに実現するため，共振比と呼ばれる新たな概念を提案し，その設計手法を提案している．提案する手法の有効性は，フレキシブルジョイントを含む機械駆動システムを用いた実験により示されている．

近年，急速に発展を遂げた産業用ロボットは，大量生産を目的とした生産ラインに適用されていた．しかしながら，仕様に応じた変種変量生産へと変遷しつつある現在では，より柔軟な動作を行えるロボットの実現に多大な関心が寄せられている．本論文では，筋肉システムをモデルとした多自由度システムの構成法を提案し，その制御アルゴリズムを確立している．

ロボットの制御において重要となるコンプライアンス制御では，ロボットが外界から受ける外力を力センサ等を利用して検出することが必要となる．しかしながら，この場合力センサが設置された個所でのみコンプライアンス制御が有効となる．本論文では，ロボットの任意の箇所でコンプライアンス動作を実現するため，力センサレスコンプライアンスの制御系構成法を提案し，実機実験によりその有効性を示している．

多自由度マニピュレータの制御では，マニピュレータ先端の動作制御を精確なものとするため，マニピュレータに作用する外乱を抑制することが重要となる．本論文では，この外乱抑制のために外乱オブザーバを導入している．特に，オブザーバが適用できる制御空間を定義し，各制御空間にオブザーバを適用した場合の制御系の安定性を論じ，数値シミュレーションによりその解析結果の検証を行っている．

接触を伴う多自由度ロボットの力制御では，その力応答特性が接触対象物の動特性に依存する．特に，対象物のスチフネスが高い場合には応答が不安定となりやすい．そこで，本論文では対象物の動力学パラメータをオンライン推定し，推定パラメータに基づいた制御系のゲイン調整則を提案している．提案する制御系の有効性は実機実験により示されている．

従来よりロボットの動作制御として，最も重要視されていたのは位置制御であった．しかしながら，ロボットの適用範囲が多様化するにつれ，高精度力制御の実現にも多大な関心が寄せられている．しかしながら，実際の応用においては力応答を検出するための力センサの取り付けが問題となる．そこで，本論文では，力センサレスの制御系構成アルゴリズムを提案し，実機実験にてその有効性を示している．

ロボット制御において，その動特性を知ることは知的かつ高性能な動作を実現するために必要不可欠である．しかしながら，時変のパラメータを多く含むロボットの動特性を精確に同定することは非常に難しい．本論文では，外乱オブザーバを導入することによって，ロボットの動力学方程式に含まれる時変のパラメータを同定する手法を提案している．提案する手法の有効性は，実機による比較実験により検証されている．

ロボットの制御空間は，主に関節空間と作業空間に大別される．一般に，ロボットを駆動するアクチュエータは関節空間に設置されるが，ユーザにとって認識しやすい制御空間は作業空間となる．そこで，関節空間と作業空間の幾何学的な関係を明確化し，作業空間において高性能なサーボ系を実現している．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高精度位置制御の実験により確認されている．