日本のロボット研究の歩みHistory of Robotics Research and Development of Japan1986Manipulation〈マニピュレーション〉フレキシブル・アームのモデリングと制御

マニピュレータの運動を高速化し，かつ消費エネルギーを小さくするためには，アームを軽量化することが必要である。 宇宙空間で作業するロボットは軽量化が必須である。

また，軽量化ロボットアームが重量物負荷を運ぶ場合には，アームの弾性によるたわみや振動が発生し，アームを剛体とみなすことは困難となる。 このような，軽量化された，しなやかさを持ったアームを「フレキシブル・アーム」という。

本解説は，フレキシブル・アームのモデリング手法と制御器の設計法を概説したものである。（原著論文[1]は Journal of Robotic Systems に掲載されている。） 本研究の主な貢献は

1. システムを分布定数系として厳密にモデル化することにより，剰余モードの影響の正確な評価を可能とした。
2. 従来指摘されていたスピルオーバー不安定性を補償し，無限次元システムとしての閉ループ系の安定性を保証するような新しい有限次元制御器を提案した。
3. 実機を製作し，実験により提案制御則の有効性を確認した。

実験における顕著な振動抑制効果が多くの研究者を魅了し，「フレキシブル・アーム」の研究に多くの研究者の興味を引き付ける契機となった。 その後，多くの「フレキシブル・アーム」に関する研究がなされているが，本研究はそれらの原点といっても過言ではない。

最近は，柔軟メカニカルシステムの物理的本質を突いたダイナミックスベースト制御として，分布定数モデルに基づいて，PDS(PD+Strain Feedback)制御やPDSS(PD+Strain+Shear force Feedback)制御が導出されている。
これらの制御器はセンサー出力の直接フィードバックにより構成され，物理パラメータの不確実性に対してロバストであり，実装が容易であり，その有用性が高く評価されている。

なお，坂和愛幸先生（大阪大学名誉教授）は２０００年２月２３日に他界されました。 先生のご冥福をお祈り申し上げます。