日本のロボット研究の歩みHistory of Robotics Research and Development of Japan1987Sensing〈センシング〉特異値分解によるロボット力覚センサの構造評価

力覚センサでは，一般に，加えられた力，モーメントを構造体の弾性歪に変換し，この弾性歪を計測することにより，力，モーメントを計測する。したがって，その設計では，この構造体をいかに設計するかが，重要なポイントとなる。また，力，モーメントの計測精度も考慮すべき点である。本論文では，この計測精度に着目しつつ，センサ構造体の性能評価を行う方法について論じている。

まず，力覚センサにおける力，モーメントの計測原理について考察し，これを理解するための枠組みを与えている。すなわち，加えられた力，モーメントとセンサ構造体に発生する歪との関係を力－歪変換行列により線形に表現し，歪を計測し，力，モーメントを算出する過程を力－歪変換行列の逆行列を計算する過程として定式化している。

つぎに，この枠組みを踏まえ，センサにおける力，モーメントの計測誤差に着目しつつ，センサ構造体の評価指標を導いている。この誘導では，数値解析の分野における特異値分解の手法を用い，センサ構造体の特性を解析し，力－歪変換行列の条件数がひとつの評価指標となることを示している。本指標は，歪の計測誤差に起因する力，モーメントの算出誤差を出来るだけ低く抑えるという観点から，センサ構造体の評価を行うもので，力覚センサの設計，特性改善において，ひとつの重要な指針を与える。

論文では，試作したいくつかの力覚センサについて，本評価指標に基づき，評価，解析，および比較を行い，本指標の有効性を検証している。

関連研究論文として[1], [2]がある。[1]では，この評価指標に基づく力覚センサの設計を，有限要素法解析とキャリブレーション実験の組み合せにより組織的に行うことを提案している。キャリブレーション実験では，行列演算に基づく組織的なデータ処理手法を提案している。関連研究論文[2]では，センサ構造体の汎用的な機構モデルを提案し，本評価指標による機構パラメータの最適化を論じている。

1988年　第2回日本ロボット学会論文賞受賞