力制御

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この章を学ぶ前に必要な知識
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要約

概要

力制御は、ロボットの手先(エンドエフェクタ)などに取り付けた力センサをフィードバックさせて、力のみを制御してロボットアームを制御します.位置制御のみの場合よりは安全な動作を可能にします.通常力制御と位置制御両方を組み合わせます.
ー 条件 ー
  • 力センサがロボット手先に必要
  • ロボットのアームの制御を想定
  • 手先に何らかの力がかかっている状況を想定
ー 効果 ー
  • ロボットの手先にかかる力を制御
ーポイントー
  • 位置制御より安全な制御を可能に
  • 純粋な力制御では、位置と速度を諦めているので場合によっては危険

解  説

力制御は、ロボットの手先(エンドエフェクタ)などに取り付けた力センサをフィードバックさせて、力のみを制御してロボットアームを制御します. 位置制御のみの場合よりは安全な動作を可能にしますが、通常力制御と位置制御両方を組み合わせます. 力制御と言っても、 本当に力が目標値になるように制御する力制御(狭義) 力も考慮して制御する力制御(広義) の2通りの意味があるので注意ください.
力制御とは
力制御の特徴 ・力制御によってより安全な環境への接触 ・人間との共同作業が可能に. ・力センサと力制御によってタスクの確度をあげることができる. といったメリットがあるため、通常は位置制御のみではなく、 力制御も行います.
力制御の特徴
力制御では、アームの関節にあるモータにどれほどのトルクをかけるかで、手先の力の大きさがどのくらいになるかを制御する. 仮想仕事の原理から $$\tau \delta \theta = F \delta x $$ が成り立つ. $$ J = \frac{\delta x}{ \delta \theta}$$ であるので $$\tau = J^T F$$ のように対象に与えるべきラインが出る. 目標の力の大きさが決まっていれば、関節角度のトルクはロボットの構造(ヤコビアン)と角度によって調整することが可能.
力制御の制御方法
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