トルクユニットマニピュレータの－つの制御方策

摘要

マニピュレータの一つの設計概念であるトルクユニットマニピュレータ（以下ではTUM と表す）とは通常のマニピュレータと同じくリンクが関節でつながれてできた系であるが，次の特徴をもつ．（1）各関節は1自由度の回転型非駆動関節である，（2）各リンクにはトルクを発生する“トルクユニット”が任意の位置に取り付けられる．TUM のリンクを任意の姿勢へ制御した場合，一般に，トルクユニット内の円盤の角速度は0にならず残留角速度を生じる．このようなTUM に対して，TUM が任意の初期姿勢で静止し，各円盤の角速度が0の初期状態から，任意の目標姿勢で静止し，各円盤の角速度が0の目標状態への制御方策を新たに考察した．この方策はリンクの運動軌道を計画することに基づいている．%Torque-unit Manipulator (TUM) is a design concept of space manipulator. A device which is called "torque unit" is equipped on each link of a kinematic chain whose joints are all free. The "torque unit" can be made easily of a rotary actuator and a disc. TUM is a kind of nonholonomic system and the angular velocity of each disc at each time depends on the trajectories of the links. Controllability has been considered to control the position of each link to desired position and the angular velocity of each disc to desired constant value, by planning the trajectories of the links for 2-dimensional N d.o.f. TUM. It consequently has been shown that it is impossible to control the angular velocity of each disc to desired constant value since TUM has a first integral. However the first integral allows us to control the angular velocities of the all discs to a constant value of zero. Then, a control strategy is considered and described based on the results of the consideration on the controllability of all state valuables of TUM in this paper.