JP5919142B2

JP5919142B2 - 駆動装置

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Publication number: JP5919142B2
Application number: JP2012191970A
Authority: JP
Inventors: 豊生織田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: US20140067117A1; US8996170B2; JP2014046417A

Description

本発明は、ロボットの関節を駆動させる駆動装置に関する。

下記特許文献１には、モデルパラメータ誤差や外乱に対する制御性を向上させた柔軟受動関節を有するロボットアームの制御装置が記載されている。

特開２００５−３４９５５５号公報

上記特許文献１に記載の技術では、関節の回転方向に対して剛性（例えば、弾性）を持たせることができるが、ロボットアームのあるタスク位置（例えば、手先位置）の剛性を要求される剛性となるように、各関節の回転方向に対する剛性を決定することはできない。

そこで本発明は、ロボットアームのあるタスク位置（例えば、手先位置）の剛性を要求される剛性となるように、各関節の回転方向に対する剛性を決定する駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の関節を有するリンクと、前記複数の関節を駆動する複数の回転駆動源と、前記関節と前記回転駆動源との間にそれぞれ設けられた、前記関節の回転方向における剛性を可変する可変剛性要素を含む柔軟伝達部材とを有する駆動部と、前記駆動部を駆動制御する制御部と、を備える駆動装置において、前記制御部は、前記リンクのうち予め定められたタスク位置に要求される剛性と、前記複数の関節を駆動する前記複数の回転駆動源の回転角度によって決定される係数行列とに基づいて、前記複数の関節の剛性閾値を算出する剛性閾値算出部を備え、前記剛性閾値算出部は、前記係数行列の転置行列と、前記タスク位置に要求される剛性を表す行列と、前記係数行列との積を算出して得られた行列の対角要素を、前記複数の関節の前記剛性閾値として用いることを特徴とする。

前記駆動装置において、前記複数の関節の前記剛性閾値以上で前記複数の関節の剛性を決定する剛性決定部と、前記複数の関節の剛性が前記剛性決定部によって決定された前記複数の関節の剛性となるように、前記複数の関節の前記可変剛性要素の剛性を変更する剛性変更制御部と、を備えてもよい。

前記駆動装置において、前記柔軟伝達部材は、前記関節の回転方向における粘性係数を可変する可変粘性係数要素を含み、前記剛性変更制御部が変更した前記複数の関節の剛性を表す行列と、前記複数の回転駆動源の回転角度によって決定された前記駆動部の慣性行列の逆行列との積を算出して得られた行列の対角要素の平方根を前記複数の関節の自己固有振動成分として用いる固有振動数算出部と、前記複数の関節の前記自己固有振動成分と、前記慣性行列の対角要素とを用いて、前記複数の関節の粘性係数を算出する粘性係数算出部と、前記複数の関節の粘性係数が前記粘性係数算出部によって算出された前記複数の関節の粘性係数となるように、前記複数の関節の前記可変粘性係数要素の粘性係数を変更する粘性変更制御部と、を備えてもよい。

本発明は、複数の関節を有するリンクと、前記複数の関節を駆動する複数の回転駆動源と、前記関節と前記回転駆動源との間にそれぞれ設けられた、前記関節の回転方向における粘性係数を可変する可変粘性係数要素を含む柔軟伝達部材とを有する駆動部と、前記駆動部を駆動制御する制御部と、を備える駆動装置において、前記複数の関節の剛性を表す行列と、前記複数の回転駆動源の回転角度によって決定された前記駆動部の慣性行列の逆行列との積を算出して得られた行列の対角要素の平方根を前記複数の関節の自己固有振動成分として用いる固有振動数算出部と、前記複数の関節の前記自己固有振動成分と、前記慣性行列の対角要素とを用いて、前記複数の関節の粘性係数を算出する粘性係数算出部と、前記複数の関節の粘性係数が前記粘性係数算出部によって算出された前記複数の関節の粘性係数となるように、前記複数の関節の前記可変粘性係数要素の粘性係数を変更する粘性変更制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、リンクのうち予め定められたタスク位置に要求される剛性と、複数の関節を駆動する複数の回転駆動源の回転角度によって決定される係数行列とに基づいて、複数の関節の剛性閾値を算出するので、タスク位置に要求される剛性を満たすように、各関節の剛性閾値を求めることができる。

また、本発明によれば、複数の関節の剛性を表す行列と、複数の回転駆動源の回転角度によって決定された駆動部の慣性行列の逆行列との積を算出して得られた行列の対角要素の平方根を複数の関節の自己固有振動成分として用い、複数の関節の自己固有振動成分と、慣性行列の対角要素とを用いて、複数の関節の粘性係数を算出するので、関節の振動を抑制することができる。

駆動装置を示す図である。本実施の形態の駆動部の関節駆動系の構成を示す模式図である。制御部の機能ブロック図である。

本発明に係る駆動装置について、好適な実施の形態を掲げて添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１は、駆動装置１０を示す図である。駆動装置１０は、駆動部１２と、駆動部１２を駆動する制御する制御部１４とを備え、駆動部１２は、複数の関節１６（１６₁、１６₂）と複数の連結部１８（１８₁、１８₂）を有するリンク２０を有する。複数の連結部１８は、関節１６を介して互いに接続されている。リンク２０の根本の関節１６₁は基体１９側に設けられている。

図１に示すように、リンク２０のうち予め定められたタスク位置（本実施の形態では手先位置Ａとする）が移動した量をΔｘで表し、関節１６₁が回転した回転角度をΔθ₁で、関節１６₂が回転した回転角度をΔθ₂で表している。また、手先位置Ａの剛性をＫｘで表している。

なお、図１では、関節１６及び連結部１８を２個としたが、以下、本実施の形態では、関節１６及び連結部１８がｎ個として説明する。関節１６及び連結部１８がｎ個の場合は、各関節１６を１６_iで表し、各連結部１８を１８_iで表す。また、各関節１６_iの回転角度をΔθ_iで表す。本実施の形態では、ｉは、ｉ＝１、２、・・・、ｎ、であり、関節１６の番号を表している。

図２は、本実施の形態の駆動部１２の関節駆動系３０の構成を示す模式図である。関節駆動系３０は、モータ（回転駆動源）３２と、駆動ギア３４と、従動ギア３６と、柔軟伝達部材３８とを有し、柔軟伝達部材３８を介して、モータ３２に関節１６が接続されている。

モータ３２は、いわゆる電動機であり、図示しない電源から電力が供給されることで、モータ３２に接続された出力軸３２ａを軸周りに回転させるトルクを発生する。この出力軸３２ａには駆動ギア３４が接続されている。なお、モータ３２には、モータ３２の回転角度を検出するロータリエンコーダ４０が接続されている。

従動ギア３６は、駆動ギア３４と噛み合うように構成され、駆動ギア３４の回転により従動ギア３６が回転する。このとき、従動ギア３６は、モータ３２の回転を減速して回転する。即ち、駆動ギア３４及び従動ギア３６は、減速機として機能する。

柔軟伝達部材３８は、可変剛性要素５０と、可変粘性係数要素５２と、剛性変更部５４と、粘性係数変更部５６と、ねじ軸５８、６０と、ナット６２、６４とを備える。このとき、可変剛性要素５０は、変位によって関節１６の回転方向の剛性が変化する非線形ばねであり、可変粘性係数要素５２は、変位によって関節１６の回転方向の粘性係数が変化する非線形ダンパである。

剛性変更部５４は、印加される電圧に応じて、ねじ軸５８を回転させる駆動源であり、粘性係数変更部５６は、印加される電圧に応じて、ねじ軸６０を回転させる駆動源である。なお、剛性変更部５４及び粘性係数変更部５６には、駆動するための図示しない電源から電力が供給されている。ナット６２は、ねじ軸５８が剛性変更部５４の駆動により回転することで、ねじ軸５８の軸方向に沿って図２の左右方向に移動し、ナット６４は、ねじ軸６０が粘性係数変更部５６の駆動により回転することで、ねじ軸６０の軸方向に沿って図２の左右方向に移動する。

このとき、剛性変更部５４及び粘性係数変更部５６は、印加される電圧が増加するとき、ナット６２、６４を右方向に移動させ、該電圧が減少する時、ナット６２、６４を左方向に移動させ、電圧が一定である時、ナット６２、６４の移動を停止させる。また、剛性変更部５４及び粘性係数変更部５６に電圧が印加されていないときは、ナット６２、６４は最も左側に移動される。

ナット６２が図２の右方向に移動することで、可変剛性要素５０を押圧して、当該移動した分だけ右方向に変位し、ナット６２が図２の左方向に移動することで可変剛性要素５０への押圧が軽減され、当該移動した分だけ左方向に変位する。また、ナット６４が図２の右方向に移動することで、可変粘性係数要素５２を押圧して、当該移動した分だけ右方向に変位し、ナット６４が図２の左方向に移動することで可変粘性係数要素５２への押圧が軽減され、当該移動した分だけ左方向に変位する。即ち、剛性変更部５４及び粘性係数変更部５６に印加される電圧に応じて、可変剛性要素５０の剛性及び可変粘性係数要素５２の粘性係数が変化する。

図２においては、「剛性」及び左右方向の「変位」に応じて可変剛性要素５０が力を作用し、「粘性係数」及び左右方向の「速度」に応じて可変粘性係数要素５２が力を作用するかのように図示されているが、実際には、可変剛性要素５０及び可変粘性係数要素５２は、関節１６の回転方向に対して各々の力を作用する。従って、可変剛性要素５０の剛性は、関節１６の回転方向における剛性を示し、可変粘性係数要素５２の粘性係数は、関節１６の回転方向における粘性係数を示している。剛性変更部５４に印加される電圧が高くなると、可変剛性要素５０の関節１６の回転方向における剛性は高くなり、粘性係数変更部５６に印加される電圧が高くなると、可変粘性係数要素５２の関節１６の回転方向における粘性係数が高くなる。この可変剛性要素５０及び可変粘性係数要素５２により、従動ギア３６から出力されるトルクが関節１６に伝達されて、関節１６が回転する。

ここで、図１に示すように、リンク２０がある姿勢で、複数の関節１６の回転方向における剛性を表す行列Ｋｒ（Ｎ・ｍ／ｒａｄ）によって支持されている場合であって、駆動部１２のリンク２０の手先位置Ａの剛性を表す行列をＫｘとし、手先位置Ａの変位量をΔｘとすると、手先位置Ａにかかる力Ｆは、以下の式で表すことができる。

ここで、ｆ₁、ｆ₂、・・・、ｆ_n、等は、手先位置Ａにかかる力Ｆの各方向の成分を表しており、例えば、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｘ軸の回転方向、ｙ軸の回転方向の成分等である。また、Δｘ₁、Δｘ₂、・・・、Δｘ_n、等は、手先位置Ａの変化量Δｘの各方向の成分を表しており、例えば、ｘ軸方向、ｙ軸方向の成分等である。この力Ｆの成分の数、手先位置Ａの変化量Δｘの成分の数は、任意に設定することができる。なお、行列Ｋｘの各要素をｋｘ_gh（ｇ、ｈ＝１、２、・・・、ｎ）とする。

また、関節１６の回転角度をΔθとすると、関節１６にかかるトルクτは、以下の関係式で表すことができる。この関節１６の回転角度Δθは、ロータリエンコーダ４０が検出した回転角度によって得ることができる。

ここで、τは、各関節１６_iにかかるトルクτ_iをベクトル表示したものであり、Δθは、各関節１６_iの回転角度Δθ_iをベクトル表示したものである。なお、行列Ｋｒの各要素をｋｒ_gh（ｇ、ｈ＝１、２、・・・、ｎ）とする。

また、Δｘと、Δθとは、ヤコビ行列（係数行列）Ｊを用いて、以下の関係式で表すことができる。このヤコビ行列Ｊは、手先位置Ａと、関節バネ変位平衡点である各関節１６を駆動する各モータ３２の回転角度に応じて決定されたものである。

また、関節１６にかかるトルクτと手先位置Ａにかかる力Ｆとは、ヤコビ行列Ｊの転置行列を用いて、以下の関係式で表すことができる。

よって、数１〜数４に示す関係式を用いて、以下の関係式を導くことができる。

このように、リンク２０の手先位置Ａに要求される剛性を表す行列Ｋｘから複数の関節１６に要求される必要最小限の剛性を表す行列Ｋｒを求めることができる。従って、リンク２０の手先位置Ａの剛性を、要求される剛性Ｋｘ以上とするためには、少なくとも、複数の関節１６の剛性を表す行列Ｋｍは、Ｋｍ≧Ｋｒでなければならない。なお、Ｋｍ≧Ｋｒとは、Ｋｍの各要素（剛性）ｋｍ_ghが、対応するＫｒの各要素（剛性閾値）ｋｒ_gh以上であることを示す。つまり、各要素がＫｍ_gh≧Ｋｒ_ghであればよい。

複数の関節１６の剛性を表す行列をＫｍとしたときに、複数の関節１６が回転すると、複数の関節１６にかかるトルクτは、以下の関係式で表すことができる。

数６から、関節１６₁にかかるトルクτ₁は、
τ₁＝ｋｍ₁₁×Δθ₁＋ｋｍ₁₂×Δθ₂＋・・・＋ｋｍ_1n×Δθ_n
となり、関節１６₁にかかるトルクτ₁は、関節１６₁以外の他の関節１６_iの回転角度Δθ_iで表される成分（２項目以降の成分）の影響を受けることになる。

また、同様に、関節１６₂にかかるトルクτ₂は、
τ₂＝ｋｍ₂₁×Δθ₁＋ｋｍ₂₂×Δθ₂＋・・・＋ｋｍ_2n×Δθ_n
となり、関節１６₂にかかるトルクτ₂は、関節１６₂以外の関節１６_iの回転角度Δθ_iで表される成分（１項目と３項目以降の成分）の影響を受けることになる。

このトルクτ_iにおいて、関節１６_iの回転角度Δθ_i以外の成分を外乱と見做し、行列Ｋｍの対角要素ｋｍ_iiを抽出することで（行列Ｋｍの対角要素以外の要素を０にすることで）、該外乱を除去する。

従って、行列Ｋｍの対角要素であるｋｍ₁₁が関節１６₁の剛性となり、ｋｍ₂₂が関節１６₂の剛性となるというように、剛性Ｋｍの対角要素ｋｍ_iiが、関節１６_iの剛性となる。この場合は、関節１６_iにかかるトルクτ_iは、ｋｍ_ii×Δθ_iで表される。

このように、各関節１６_iの剛性を、剛性ｋｍ_iiとすることで、手先位置Ａに要求される剛性を満たすことができる。

なお、各関節１６_iの剛性ｋｍ_iiは、関節１６_iの機械剛性ｋ_iより高く設定することはできないので、各関節１６_iの剛性ｋｍ_iiは、ｋ_i≧ｋｍ_ii≧ｋｒ_iiの関係式を満たしていなければならない。この機械剛性ｋ_iは、各関節１６_iの可変剛性要素５０の回転方向における最大剛性である。

また、関節１６の運動方程式は、下記の関係式で表すことができる。

Ｍは、慣性行列であり、駆動部１２の慣性モーメント（イナーシャ）を表したものであり、ｄｄΔθは、Δθを２階微分したものであり、回転角加速度を示す。数７は、以下のように変形することができる。なお、Ｍ^-1・Ｋｍの各要素をｓ_gh（ｇ、ｈ＝１、２、・・・、ｎ）とする。なお、慣性行列Ｍは、各関節１６を駆動する各モータ３２の回転角度によって決定される。

数８から、関節１６_iの回転角加速度ｄｄΔθ₁は、
ｄｄΔθ₁＝−（ｓ₁₁×Δθ₁＋ｓ₁₂×Δθ₂＋・・・＋ｓ_1n×Δθ_n）
となり、関節１６₁の回転角加速度ｄｄΔθ₁は、関節１６_i以外の他の関節１６_iの回転角加速度ｄｄΔθ_nで表される成分（２項目以降の成分）の影響を受けることになる。

また、同様に、関節１６₂の回転角加速度ｄｄΔθ₂は、
ｄｄΔθ₂＝−（ｓ₂₁×Δθ₁＋ｓ₂₂×Δθ₂＋・・・＋ｓ_2n×Δθ_n）
となり、関節１６₂の回転角加速度ｄｄΔθ₂は、関節１６₂以外の他の関節１６₂の回転角加速度ｄｄΔθ_nで表される成分（１項目と３項目以降の成分）の影響を受けることになる。

このｄｄΔθ_iにおいて、関節１６_iの回転角度Δθ_i以外の成分を外乱と見做し、Ｍ^-1・Ｋｍの対角要素ｓ_iiを抽出することで、該外乱を除去する。従って、各関節１６_iの自己固有振動成分（自己固有振動数）ω_iは、以下の関係式で表すことができる。

従って、各関節１６_iの粘性係数ｄ_iは、以下の数式で表すことができる。なお、ｍ_iiは、慣性行列Ｍの対角要素であり、ζは、減衰比である。

従って、粘性係数ｄ₁が各関節１６₁の粘性係数となり、粘性係数ｄ₂が各関節１６₂の粘性係数となるというように、粘性係数ｄ_iが各関節１６_iの粘性係数となる。

このように、各関節１６_iの粘性係数を、粘性係数ｄ_iとすることで、決定された剛性ｋｍ_iiを有する関節１６_iの振動を抑制することができる。

図３は、制御部１４の機能ブロック図である。制御部１４は、ヤコビ行列決定部８０、剛性閾値算出部８２、剛性決定部８４、剛性変更制御部８６、慣性行列決定部８８、固有振動数算出部９０、粘性係数算出部９２、及び粘性変更制御部９４を備える。

ヤコビ行列決定部８０は、各関節１６_iのロータリエンコーダ４０が算出したモータ３２の回転角度Δθ_iと、手先位置Ａとに応じてヤコビ行列Ｊを決定する。手先位置Ａは、手先位置Ａにジャイロセンサ等を設けて手先位置Ａを検出してもよいし、各関節１６_iのΔθ_iから手先位置Ａを算出してもよい。このヤコビ行列Ｊの算出については周知技術なので説明を割愛する。ヤコビ行列決定部８０は、決定したヤコビ行列Ｊを剛性閾値算出部８２に出力する。

剛性閾値算出部８２は、手先位置Ａに要求される剛性を表すＫｘと、ヤコビ行列決定部８０が決定したヤコビ行列Ｊとに基づいて、複数の関節１６の剛性閾値を表すＫｒを算出する。詳しくは、剛性閾値算出部８２は、数５を用いて、複数の関節１６の剛性を表すＫｒを算出する。行列Ｋｒの各要素Ｋｒ_ghが剛性閾値となる。

剛性決定部８４は、行列Ｋｒ以上の行列Ｋｍを決定する。つまり、剛性決定部８４は、行列Ｋｍの各要素ｋｍ_ghが、対応する行列Ｋｒの各要素ｋｒ_gh以上となるように、行列Ｋｍを決定する。剛性決定部８４は、決定した行列Ｋｍを、剛性変更制御部８６及び固有振動数算出部９０に出力する。

剛性変更制御部８６は、複数の関節１６の剛性変更部５４に、決定した行列Ｋｍに対応する電圧を印加することで、複数の関節１６の可変剛性要素５０の剛性を変更する。本実施の形態では、行列Ｋｍの対角成分以外の要素ｋｍ_ghは、外乱要素と見做すので、詳しくは、剛性変更制御部８６は、行列Ｋｍの対角要素ｋｍ_iiを抽出し、各関節１６_iの剛性が、決定した行列Ｋｍの対角要素ｋｍ_iiとなるように、各関節１６_iの剛性変更部５４に電圧を印加する。

なお、決定した行列Ｋｍの対角要素ｋｍ_iiは、ｋ_i≧ｋｍ_ii≧ｋｒ_ii、の関係式を満たすように設定される。但し、ｋ_iは、各関節１６_iの機械剛性、つまり、各関節１６_iの可変剛性要素５０の最大剛性である。

また、慣性行列決定部８８は、各関節１６_iのロータリエンコーダ４０が算出したモータ３２の回転角度Δθ_iに基づいて、駆動部１２の慣性モーメントを表す慣性行列Ｍを算出する。この慣性行列Ｍの算出については周知技術なので説明を割愛する。慣性行列決定部８８は、決定した慣性行列Ｍを固有振動数算出部９０及び粘性係数算出部９２に出力する。

固有振動数算出部９０は、慣性行列Ｍの逆行列Ｍ^-1と行列Ｋｍの積を算出して得られた行列の対角要素ｓ_iiの平方根を各関節１６_iの自己固有振動成分ω_iとして用いる。詳しくは、固有振動数算出部９０は、決定した複数の関節１６の剛性を表す行列Ｋｍと、慣性行列Ｍとに基づいて、数９を用いて各関節１６_iの自己固有振動成分ω_iを算出する。固有振動数算出部９０は、算出した各関節１６_iの自己固有振動成分ω_iを粘性係数算出部９２に出力する。

なお、固有振動数算出部９０は、行列Ｋｍのうち、対角要素ｋｍ_ii以外の要素を０にした行列と慣性行列Ｍの逆行列Ｍ^-1との積を算出して得られた行列を求めるようにしてもよい。この場合であっても、得られる行列の対角要素は、行列Ｋｍと逆行列Ｍ^-1との積を算出して得られた行列の対角要素ｓ_iiと同じ値になるからである。

粘性係数算出部９２は、各関節１６_iの自己固有振動成分ω_iと、慣性行列Ｍの対角要素Ｍ_iiとを用いて、各関節１６_iの粘性係数ｄ_iを算出する。詳しくは、数１０を用いて、各関節１６_iの粘性係数ｄ_iを算出する。粘性係数算出部９２は、算出した各関節１６_iの粘性係数ｄ_iを粘性変更制御部９４に出力する。

粘性変更制御部９４は、各関節１６_iの粘性係数変更部５６に、算出した粘性係数ｄ_iに対応する電圧を印加することで、複数の関節１６の可変粘性係数要素５２の粘性係数を変更する。詳しくは、粘性変更制御部９４は、各関節１６_iの粘性係数が、算出した粘性係数ｄ_iとなるように、各関節１６_iの粘性係数変更部５６に電圧を印加する。

このように、リンク２０のうち予め定められた手先位置Ａに要求される剛性Ｋｘと、複数の関節１６を駆動する複数のモータ３２の回転角度Δθによって決定される慣性行列Ｍとに基づいて、各関節１６_iの剛性閾値ｋｒ_iiを算出するので、手先位置Ａに要求される剛性を満たすように、各関節１６_iの剛性閾値ｋｒ_iiを求めることができる。

また、複数の関節１６の剛性を表す行列Ｋｍと、複数のモータ３２の回転角度Δθによって決定された駆動部１２の慣性行列Ｍの逆行列との積を算出して得られた行列の対角要素ｓ_iiの平方根を各関節１６_iの自己固有振動成分ω_iとして用い、各関節１６_iの自己固有振動成分ω_iと、慣性行列Ｍの対角要素ｍ_iiとを用いて、各関節１６_iの粘性係数ｄ_iを算出するので、関節１６の振動を抑制することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０…駆動装置１２…駆動部
１４…制御部１６…関節
１８…連結部２０…リンク
３０…関節駆動系３２…モータ
３４…駆動ギア３６…従動ギア
３８…柔軟伝達部材４０…ロータリエンコーダ
５０…可変剛性要素５２…可変粘性係数要素
５４…剛性変更部５６…粘性係数変更部
８０…ヤコビ行列決定部８２…剛性閾値算出部
８４…剛性決定部８６…剛性変更制御部
８８…慣性行列決定部９０…固有振動数算出部
９２…粘性係数算出部９４…粘性変更制御部

Claims

複数の関節を有するリンクと、前記複数の関節を駆動する複数の回転駆動源と、前記関節と前記回転駆動源との間にそれぞれ設けられた、前記関節の回転方向における剛性を可変する可変剛性要素を含む柔軟伝達部材とを有する駆動部と、
前記駆動部を駆動制御する制御部と、
を備える駆動装置において、
前記制御部は、前記リンクのうち予め定められたタスク位置に要求される剛性と、前記複数の関節を駆動する前記複数の回転駆動源の回転角度によって決定される係数行列とに基づいて、前記複数の関節の剛性閾値を算出する剛性閾値算出部を備え、
前記剛性閾値算出部は、前記係数行列の転置行列と、前記タスク位置に要求される剛性を表す行列と、前記係数行列との積を算出して得られた行列の対角要素を、前記複数の関節の前記剛性閾値として用いる
ことを特徴とする駆動装置。
請求項１に記載の駆動装置において、
前記複数の関節の前記剛性閾値以上で前記複数の関節の剛性を決定する剛性決定部と、
前記複数の関節の剛性が前記剛性決定部によって決定された前記複数の関節の剛性となるように、前記複数の関節の前記可変剛性要素の剛性を変更する剛性変更制御部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
請求項２に記載の駆動装置において、
前記柔軟伝達部材は、前記関節の回転方向における粘性係数を可変する可変粘性係数要素を含み、
前記剛性変更制御部が変更した前記複数の関節の剛性を表す行列と、前記複数の回転駆動源の回転角度によって決定された前記駆動部の慣性行列の逆行列との積を算出して得られた行列の対角要素の平方根を前記複数の関節の自己固有振動成分として用いる固有振動数算出部と、
前記複数の関節の前記自己固有振動成分と、前記慣性行列の対角要素とを用いて、前記複数の関節の粘性係数を算出する粘性係数算出部と、
前記複数の関節の粘性係数が前記粘性係数算出部によって算出された前記複数の関節の粘性係数となるように、前記複数の関節の前記可変粘性係数要素の粘性係数を変更する粘性変更制御部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
複数の関節を有するリンクと、前記複数の関節を駆動する複数の回転駆動源と、前記関節と前記回転駆動源との間にそれぞれ設けられた、前記関節の回転方向における粘性係数を可変する可変粘性係数要素を含む柔軟伝達部材とを有する駆動部と、
前記駆動部を駆動制御する制御部と、
を備える駆動装置において、
前記複数の関節の剛性を表す行列と、前記複数の回転駆動源の回転角度によって決定された前記駆動部の慣性行列の逆行列との積を算出して得られた行列の対角要素の平方根を前記複数の関節の自己固有振動成分として用いる固有振動数算出部と、
前記複数の関節の前記自己固有振動成分と、前記慣性行列の対角要素とを用いて、前記複数の関節の粘性係数を算出する粘性係数算出部と、
前記複数の関節の粘性係数が前記粘性係数算出部によって算出された前記複数の関節の粘性係数となるように、前記複数の関節の前記可変粘性係数要素の粘性係数を変更する粘性変更制御部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。