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ハイブリッド制御

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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

ハイブリッド制御は、力制御と位置制御を適宜分担していいとこどりをする制御.6軸を力制御に任せる(拘束なし)か位置制御(拘束あり)に任せるかを決めて独立分担して制御を行う.
ー 条件 ー
  • 力センサが手先(エンドエフェクタ)に必要
ー 効果 ー
  • 力制御と位置制御の両方を用いて制御
ーポイントー
  • 軸方向別で力制御を行うか位置制御を行うかを指定
  • RaibertとCraigが初期の提案をしたが、厳密な手法ではなく誤りを含む
  • 拘束のある方向には位置制御、拘束のない方向には力制御を行う

解  説

ハイブリッド制御は、力制御と位置制御を軸方向に適宜分担して制御する手法. 6軸を力制御に任せる(拘束なし)か位置制御(拘束あり)に任せるかを決めて独立分担して制御を行う.
ハイブリッド制御とは
方向によって制御対象を変更
ハイブリッド制御は最終的に与えるトルクを位置制御のためのトルクと力制御のためのトルク\(\tau_{position} , \tau_{force}\)を用いて,以下のように与える. $$\tau = \tau_{position} + \tau_{force} $$ ハイブリッド制御において、高速を受ける座標を選択する行列\(S\)(や\(E\))を使って拘束された座標を扱う. $$S\boldsymbol{x}$$ また拘束されていない座標は、 $$(I-S)\boldsymbol{x}$$ と記述される.これは単純な話で、例えばxとzが拘束されているなら以下のように記述された\(S\)となる $$ \begin{eqnarray} S= \left( \begin{array}{cccccc} 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \end{array} \right) \end{eqnarray}$$
ハイブリッド制御詳細前準備
外力\(F\)を出せるように\(\tau_{force}\)を決める. 通常の力制御と同じように以下のように求めることができる.\(q\)は一般化座標 $$\tau_{force} = J^{T}(q)S^T \boldsymbol {F}$$
ハイブリッド制御 力制御分
力制御へのリンクを貼っておく
力制御
ロボットのマニピュレータのダイナミクスは以下のように書ける. $$\tau_{position} = M\ddot{q}+h(q,\dot{q})$$ 上記で目標となる力\(\boldsymbol{F}\)と目標となる位置加速度\(\ddot{q}\)を与えれば、必要なトルク\(\tau\)を求めることができる.
ハイブリッド制御 位置制御分
他資料へのリンクも貼っておく
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知識: 力制御
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.