三次元フリーフライングロボットの姿勢制御－第1報：非ホロノミック最少自由度系の可制御性とその姿勢制御計画への応用

摘要

近年，宇宙ロボットに代表されるフリーフライングロボットの姿勢制御に関する研究が多くなされている．フリーフライングロボットの運動拘束である角運動量保存則は，非ホロノミックな拘束である．そのため，動作前後でアームが同じ形状をしていても，ベースの姿勢を変更することができる．しかしながら，アーム形状とべース姿勢を，独立に所望の状態たらしめる関節の動作軌道を得るのは容易ではない．なぜなら，非ホロノミック系では滑らか別大腰フィードバック解が存在しないので，従来の地上用ロボットで用いられていた制御則では対応できないからである．また，角運動量保存則の拘束条件は複雑な非線形要素を有した数学式で表現されており，特に三次元ロボットの場合には，学習などの繰り返し計算によって解を得ようにも，計算量は膨大化してしまう．さらに，三次元ロボットは複雑な挙動を示すゆえ，物理的な直感に頼る計画も有効とはならない．このようにフリーフライングロボットの姿勢制御問題には多くの難点があり，その解決を図るための多くの研究がなされてきた．