(57)【要約】【課題】アクチュエータの消費エネルギを低減でき、コストを削減することができるリンク機構の制御装置などを提供する。【解決手段】リンク機構１の制御装置６０は、コントローラ７０を備える。コントローラ７０は、動力伝達機構４０が連結解除状態にあるときには、推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａを用いて、第１モータ１１及び第２モータ２１を制御し、動力伝達機構４０が連結状態にあるときには、第１関節１０及び第２関節２０を１つの仮想関節と見なしたときの仮想角速度ωｚを用いて、第１モータ１１及び第２モータ２１を制御する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１関節及び第２関節にそれぞれ連結された第１リンク及び第２リンクが、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータによってそれぞれ駆動され、当該第１関節及び当該第２関節の間が、動力伝達機構によって、当該第１アクチュエータに起因する動力が当該第１関節から当該第２関節に伝達可能になる第１状態、及び当該第２アクチュエータに起因する動力が当該第２関節から当該第１関節に伝達可能になる第２状態の少なくとも一方の状態が成立するように、当該第１関節及び当該第２関節の間を連結する連結状態と、当該連結を解除する連結解除状態とに切り換えられ、当該第１関節及び当該第２関節の間が当該連結状態にある場合、当該第１関節の速度である第１速度と当該第２関節の速度である第２速度が比例するように、当該第１関節及び当該第２関節が作動するリンク機構の制御装置であって、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態と前記連結解除状態との間で切り換わるように、前記動力伝達機構を制御する機構制御部と、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結解除状態にある場合の前記リンク機構の動特性を、前記動力伝達機構が存在しないと仮定した条件で定義した仮想モデルと、前記動力伝達機構が存在する実際の条件で定義した実モデルとに基づき、モデル化誤差を推定するモデル化誤差推定部と、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結解除状態にある場合、前記モデル化誤差を用いて、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、
を備えることを特徴とするリンク機構の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリンク機構の制御装置において、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態にある場合、前記第１関節及び前記第２関節を１つの仮想関節と見なしたときの当該仮想関節の速度である仮想速度を、前記第１速度及び前記第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式によって算出する仮想速度算出部をさらに備え、
前記アクチュエータ制御部は、前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態にある場合、前記仮想速度を用いて、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータを制御することを特徴とするリンク機構の制御装置。
【請求項３】
第１関節及び第２関節にそれぞれ連結された第１リンク及び第２リンクが、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータによってそれぞれ駆動され、当該第１関節及び当該第２関節の間が、動力伝達機構によって、当該第１アクチュエータに起因する動力が当該第１関節から当該第２関節に伝達可能になる第１状態、及び当該第２アクチュエータに起因する動力が当該第２関節から当該第１関節に伝達可能になる第２状態の少なくとも一方の状態が成立するように、当該第１関節及び当該第２関節の間を連結する連結状態と、当該連結を解除する連結解除状態とに切り換えられ、当該第１関節及び当該第２関節の間が当該連結状態にある場合、当該第１関節の速度である第１速度と当該第２関節の速度である第２速度が比例するように、当該第１関節及び当該第２関節が作動するリンク機構の制御装置であって、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態と前記連結解除状態との間で切り換わるように、前記動力伝達機構を制御する機構制御部と、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態にある場合、前記第１関節及び前記第２関節を１つの仮想関節と見なしたときの当該仮想関節の速度である仮想速度を、前記第１速度及び前記第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式によって算出する仮想速度算出部と、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態にある場合、前記仮想速度を用いて、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、
を備えることを特徴とするリンク機構の制御装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のリンク機構の制御装置において、
前記２変数１次式では、前記第１速度の乗算係数である第１乗算係数が、所定値α（０≦α≦１）及び値１−αの一方を含み、前記第２速度の乗算係数である第２乗算係数が、所定値α及び値１−αの他方を含むとともに、当該第１乗算係数及び当該第２乗算係数の一方が前記第１速度及び前記第２速度の間の比例関係を表す比例パラメータを含むように構成されていることを特徴とするリンク機構の制御装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載のリンク機構の制御装置において、
前記仮想速度の目標となる仮想目標速度を算出する仮想目標速度算出部をさらに備え、
前記アクチュエータ制御部は、前記仮想速度が当該仮想目標速度になるように、所定の制御アルゴリズムにより、仮想目標出力を算出し、第１乗算係数が所定値β（０≦β≦１）及び値１−βの一方を含み、第２乗算係数が所定値β及び値１−βの他方を含むとともに、当該第１乗算係数及び当該第２乗算係数の一方が前記第１速度及び前記第２速度の間の比例関係を表す比例パラメータを含むように構成し、前記第１アクチュエータの目標出力及び前記第２アクチュエータの目標出力をそれぞれ、前記仮想目標出力に対して前記第１乗算係数及び前記第２乗算係数を乗算することにより算出するとともに、前記第１アクチュエータの出力及び前記第２アクチュエータの出力がそれぞれ前記第１アクチュエータの前記目標出力及び前記第２アクチュエータの前記目標出力になるように、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータを制御することを特徴とするリンク機構の制御装置。
【請求項６】
第１関節及び第２関節にそれぞれ連結された第１リンク及び第２リンクが、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータによってそれぞれ駆動され、当該第１関節及び当該第２関節の間が、動力伝達機構によって、当該第１アクチュエータに起因する動力が当該第１関節から当該第２関節に伝達可能になる第１状態、及び当該第２アクチュエータに起因する動力が当該第２関節から当該第１関節に伝達可能になる第２状態の少なくとも一方の状態が成立するように、当該第１関節及び当該第２関節の間を連結する連結状態と、当該連結を解除する連結解除状態とに切り換えられ、当該第１関節及び当該第２関節の間が当該連結状態にある場合、当該第１関節の速度である第１速度と当該第２関節の速度である第２速度が比例するように、当該第１関節及び当該第２関節が作動するリンク機構の制御方法であって、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態と前記連結解除状態との間で切り換わるように、前記動力伝達機構を制御し、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結解除状態にある場合の前記リンク機構の動特性を、前記動力伝達機構が存在しないと仮定した条件で定義した仮想モデルと、前記動力伝達機構が存在する実際の条件で定義した実モデルとに基づき、モデル化誤差を推定し、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結解除状態にある場合、前記モデル化誤差を用いて、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータを制御することを特徴とするリンク機構の制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載のリンク機構の制御方法において、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態にある場合、前記第１関節及び前記第２関節を１つの仮想関節と見なしたときの当該仮想関節の速度である仮想速度を、前記第１速度及び前記第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式によって算出し、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態にある場合、前記仮想速度を用いて、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータを制御することを特徴とするリンク機構の制御方法。
【請求項８】
第１関節及び第２関節にそれぞれ連結された第１リンク及び第２リンクが、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータによってそれぞれ駆動され、当該第１関節及び当該第２関節の間が、動力伝達機構によって、当該第１アクチュエータに起因する動力が当該第１関節から当該第２関節に伝達可能になる第１状態、及び当該第２アクチュエータに起因する動力が当該第２関節から当該第１関節に伝達可能になる第２状態の少なくとも一方の状態が成立するように、当該第１関節及び当該第２関節の間を連結する連結状態と、当該連結を解除する連結解除状態とに切り換えられ、当該第１関節及び当該第２関節の間が当該連結状態にある場合、当該第１関節の速度である第１速度と当該第２関節の速度である第２速度が比例するように、当該第１関節及び当該第２関節が作動するリンク機構の制御方法であって、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態と前記連結解除状態との間で切り換わるように、前記動力伝達機構を制御し、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態にある場合、前記第１関節及び前記第２関節を１つの仮想関節と見なしたときの当該仮想関節の速度である仮想速度を、前記第１速度及び前記第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式によって算出し、
前記第１関節及び前記第２関節の間が前記連結状態にある場合、前記仮想速度を用いて、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータを制御することを特徴とするリンク機構の制御方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のリンク機構の制御方法において、
前記２変数１次式では、前記第１速度の乗算係数である第１乗算係数が、所定値α（０≦α≦１）及び値１−αの一方を含み、前記第２速度の乗算係数である第２乗算係数が、所定値α及び値１−αの他方を含むとともに、当該第１乗算係数及び当該第２乗算係数の一方が前記第１速度及び前記第２速度の間の比例関係を表す比例パラメータを含むように構成されていることを特徴とするリンク機構の制御方法。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか記載のリンク機構の制御方法において、
前記仮想速度の目標となる仮想目標速度を算出し、
前記仮想速度が当該仮想目標速度になるように、所定の制御アルゴリズムにより、仮想目標出力を算出し、
第１乗算係数が所定値β（０≦β≦１）及び値１−βの一方を含み、第２乗算係数が所定値β及び値１−βの他方を含むとともに、当該第１乗算係数及び当該第２乗算係数の一方が前記第１速度及び前記第２速度の間の比例関係を表す比例パラメータを含むように構成し、
前記第１アクチュエータの目標出力及び前記第２アクチュエータの目標出力をそれぞれ、前記仮想目標出力に対して前記第１乗算係数及び前記第２乗算係数を乗算することにより算出し、
前記第１アクチュエータの出力及び前記第２アクチュエータの出力がそれぞれ前記第１アクチュエータの前記目標出力及び前記第２アクチュエータの前記目標出力になるように、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータを制御することを特徴とするリンク機構の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータによりリンクを駆動するリンク機構の制御装置などに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リンク機構の制御装置として特許文献１に記載されたものが知られている。このリンク機構は、２関節リンク機構タイプのものであり、ベースと、第１及び第２リンクと、第１及び第２関節を備えている。このリンク機構では、ベース及び第１リンクが第１関節を介して接続され、第１リンク及び第２リンクが第２関節を介して接続されている。
【０００３】
また、第１関節は、能動関節タイプのものであり、アクチュエータとしての第１モータを備えている。さらに、第２関節も、能動関節タイプのものであり、アクチュエータとしての第２モータを備えている。この制御装置では、第１モータを制御することによって、第１関節の角度が制御され、第２モータを制御することによって、第２関節の角度が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３１４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記リンク機構を産業ロボットなどに適用した場合、重量物を第２リンクの先端部で取り扱うことがある。その場合、手先速度を落とすことなく、重量物を保持するためには、アクチュエータとして高出力タイプのモータが必要となる。その結果、アクチュエータの消費エネルギが増大し、製造コスト及びランニングコストの増大を招いてしまう。この問題を解消するために、アクチュエータの動力を関節間で伝達するように構成することが考えられる。そのように構成した場合、アクチュエータの消費エネルギを低減することができるものの、動力の伝達状態に応じて、リンクの速度を適切に制御する必要が生じる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、関節間での動力の伝達状態に応じて、リンクの速度を適切に制御することができるリンク機構の制御装置などを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、第１関節１０及び第２関節２０にそれぞれ連結された第１リンク３０及び第２リンク５０が、第１アクチュエータ（第１モータ１１）及び第２アクチュエータ（第２モータ２１）によってそれぞれ駆動され、第１関節１０及び第２関節２０の間が、動力伝達機構４０によって、第１アクチュエータに起因する動力が第１関節１０から第２関節２０に伝達可能になる第１状態、及び第２アクチュエータに起因する動力が第２関節２０から第１関節１０に伝達可能になる第２状態の少なくとも一方の状態が成立するように、第１関節１０及び第２関節２０の間を連結する連結状態と、連結を解除する連結解除状態とに切り換えられ、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、第１関節１０の速度である第１速度と第２関節２０の速度である第２速度が比例するように、第１関節１０及び第２関節２０が作動するリンク機構１の制御装置６０であって、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態と連結解除状態との間で切り換わるように、動力伝達機構４０を制御する機構制御部（コントローラ７０、ＳＴＥＰ１）と、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結解除状態にある場合のリンク機構１の動特性を、動力伝達機構４０が存在しないと仮定した条件で定義した仮想モデル［式（１６）］と、動力伝達機構４０が存在する実際の条件で定義した実モデル［式（１０）〜（１５）］とに基づき、モデル化誤差（推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔ）を推定するモデル化誤差推定部（コントローラ７０、外乱オブザーバ８２、ＳＴＥＰ５）と、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結解除状態にある場合、モデル化誤差を用いて、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部（コントローラ７０、ＳＴＥＰ６，８）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このリンク機構の制御装置によれば、第１関節及び第２関節の間が連結状態と連結解除状態との間で切り換わるように、動力伝達機構が制御され、第１関節及び第２関節の間が連結解除状態にある場合、モデル化誤差を用いて、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータが制御される。このモデル化誤差は、第１関節及び第２関節の間が連結解除状態にある場合のリンク機構の動特性を、動力伝達機構が存在しないと仮定した条件で定義した仮想モデルと、動力伝達機構が存在する実際の条件で定義した実モデルとに基づいて推定される。
【０００９】
したがって、第１関節及び第２関節の間が連結解除状態にある条件下での、動力伝達機構が実際に存在することに起因するモデル化誤差を適切に補償しながら、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御することができる。それにより、制御精度を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のリンク機構１の制御装置６０において、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、第１関節１０及び第２関節２０を１つの仮想関節と見なしたときの仮想関節の速度である仮想速度（仮想角速度ωｚ）を、第１速度及び第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式［式（２３）］によって算出する仮想速度算出部（コントローラ７０、仮想角速度算出部９２、ＳＴＥＰ２７）をさらに備え、アクチュエータ制御部は、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、仮想速度を用いて、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御する（ＳＴＥＰ７，８）ことを特徴とする。
【００１１】
このリンク機構の制御装置によれば、第１関節及び第２関節の間が連結状態にある場合、第１関節及び第２関節を１つの仮想関節と見なしたときの仮想関節の速度である仮想速度が、第１速度及び第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式によって算出され、仮想速度を用いて、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータが制御される。
【００１２】
この場合、第１関節及び第２関節の間が連結状態にあるときには、両者の速度が比例するように、第１関節及び第２関節が作動するので、第１関節及び第２関節を１つの仮想関節と見なすことが可能となる。したがって、そのような仮想関節の速度である仮想速度を、第１速度及び第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式によって算出することが可能になる。さらに、そのような仮想速度を用いて、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御することができるので、第１アクチュエータの出力と第２アクチュエータの出力とが互いに干渉し合うのを回避しながら、２つのアクチュエータを制御することができる。
【００１３】
前述した目的を達成するために、請求項３に係る発明は、第１関節１０及び第２関節２０にそれぞれ連結された第１リンク３０及び第２リンク５０が、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータによってそれぞれ駆動され、第１関節１０及び第２関節２０の間が、動力伝達機構４０によって、第１アクチュエータに起因する動力が第１関節１０から第２関節２０に伝達可能になる第１状態、及び第２アクチュエータに起因する動力が第２関節２０から第１関節１０に伝達可能になる第２状態の少なくとも一方の状態が成立するように、第１関節１０及び第２関節２０の間を連結する連結状態と、連結を解除する連結解除状態とに切り換えられ、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、第１関節１０の速度である第１速度と第２関節２０の速度である第２速度が比例するように、第１関節１０及び第２関節２０が作動するリンク機構１の制御装置６０であって、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態と連結解除状態との間で切り換わるように、動力伝達機構４０を制御する機構制御部（コントローラ７０、ＳＴＥＰ１）と、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、第１関節１０及び第２関節２０を１つの仮想関節と見なしたときの仮想関節の速度である仮想速度（仮想角速度ωｚ）を、第１速度及び第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式［式（２３）］によって算出する仮想速度算出部（コントローラ７０、仮想角速度算出部９２、ＳＴＥＰ２７）と、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、仮想速度を用いて、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部（コントローラ７０、ＳＴＥＰ７，８）と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
このリンク機構の制御装置によれば、第１関節及び第２関節の間が連結状態と連結解除状態との間で切り換わるように、動力伝達機構が制御される。また、第１関節及び第２関節の間が連結状態にある場合、第１関節及び第２関節を１つの仮想関節と見なしたときの仮想関節の速度である仮想速度が、第１速度及び第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式によって算出される。そして、仮想速度を用いて、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータが制御されるので、前述したように、第１アクチュエータの出力と第２アクチュエータの出力とが互いに干渉し合うのを回避しながら、２つのアクチュエータを制御することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載のリンク機構１の制御装置６０において、２変数１次式では、第１速度の乗算係数である第１乗算係数（α／ｐ）が、所定値α（０≦α≦１）及び値１−αの一方を含み、第２速度の乗算係数である第２乗算係数（１−α）が、所定値α及び値１−αの他方を含むとともに、第１乗算係数及び第２乗算係数の一方が第１速度及び第２速度の間の比例関係を表す比例パラメータ（比例係数ｐ）を含むように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
このリンク機構の制御装置によれば、第１速度の乗算係数である第１乗算係数が、所定値α（０≦α≦１）及び値１−αの一方を含み、第２速度の乗算係数である第２乗算係数が、所定値α及び値１−αの他方を含んでいるので、この所定値αの値を変更することにより、第１速度及び第２速度の重み付けを変更しながら、仮想速度を算出することができる。これに加えて、第１乗算係数及び第２乗算係数の一方が第１速度及び第２速度の間の比例関係を表す比例パラメータを含むように構成されているので、第１速度及び第２速度の比例関係を適切に反映させながら、仮想速度を算出することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載のリンク機構１の制御装置６０において、仮想速度（仮想角速度ωｚ）の目標となる仮想目標速度（仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆ）を算出する仮想目標速度算出部（コントローラ７０、仮想目標角速度算出部９３、ＳＴＥＰ２８）をさらに備え、アクチュエータ制御部は、仮想速度が仮想目標速度になるように、所定の制御アルゴリズム［式（２５）］により、仮想目標出力（仮想目標トルクτｚ＿ｒｅｆ）を算出し、第１乗算係数（β／ｐ）が所定値β（０≦β≦１）及び値１−βの一方を含み、第２乗算係数が所定値β及び値１−βの他方を含むとともに、第１乗算係数及び第２乗算係数の一方が第１速度及び第２速度の間の比例関係を表す比例パラメータ（比例係数ｐ）を含むように構成し、第１アクチュエータの目標出力（第１目標トルクτ１＿ｒｅｆ）及び第２アクチュエータの目標出力（第２目標トルクτ２＿ｒｅｆ）をそれぞれ、仮想目標出力に対して第１乗算係数及び第２乗算係数を乗算することにより算出するとともに、第１アクチュエータの出力（第１実トルクτ１）及び第２アクチュエータの出力（第２実トルクτ２）がそれぞれ第１アクチュエータの目標出力及び第２アクチュエータの目標出力になるように、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御する（ＳＴＥＰ７，８）ことを特徴とする。
【００１８】
このリンク機構の制御装置によれば、仮想速度が仮想目標速度になるように、所定の制御アルゴリズムにより、仮想目標出力が算出されるので、仮想目標出力は、フィードフォワード制御項又はフィードバック制御項を含むように算出されることになる。さらに、そのような仮想目標出力に第１乗算係数及び第２乗算係数をそれぞれ乗算することにより、第１アクチュエータの目標出力及び第２アクチュエータの目標出力が算出されるので、これらの目標出力は、仮想速度を仮想目標速度にするための、フィードフォワード制御項又はフィードバック制御項の成分を含むことになる。そして、第１アクチュエータの出力及び第２アクチュエータの出力がそれぞれ第１アクチュエータの目標出力及び第２アクチュエータの目標出力になるように、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータが制御される。したがって、仮想速度を仮想目標速度にするための制御入力成分を分配しながら、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御することができる。
【００１９】
また、第１乗算係数が、所定値β（０≦β≦１）及び値１−βの一方を含み、第２乗算係数が所定値β及び値１−βの他方を含むとともに、第１乗算係数及び第２乗算係数の一方が第１速度及び第２速度の間の比例関係を表す比例パラメータを含むように構成されているので、この所定値βの値を変更することにより、第１速度及び第２速度の比例関係を適切に反映させながら、２つの目標出力への制御入力成分の分配割合を変更することができる。
【００２０】
前述した目的を達成するために、請求項６に係る発明は、第１関節１０及び第２関節２０にそれぞれ連結された第１リンク３０及び第２リンク５０が、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータによってそれぞれ駆動され、第１関節１０及び第２関節２０の間が、動力伝達機構４０によって、第１アクチュエータに起因する動力が第１関節１０から第２関節２０に伝達可能になる第１状態、及び第２アクチュエータに起因する動力が第２関節２０から第１関節１０に伝達可能になる第２状態の少なくとも一方の状態が成立するように、第１関節１０及び第２関節２０の間を連結する連結状態と、連結を解除する連結解除状態とに切り換えられ、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、第１関節１０の速度である第１速度と第２関節２０の速度である第２速度が比例するように、第１関節１０及び第２関節２０が作動するリンク機構１の制御方法であって、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態と連結解除状態との間で切り換わるように、動力伝達機構４０を制御し（ＳＴＥＰ１）、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結解除状態にある場合のリンク機構１の動特性を、動力伝達機構４０が存在しないと仮定した条件で定義した仮想モデル［式（１６）］と、動力伝達機構４０が存在する実際の条件で定義した実モデル［式（１０）〜（１５）］とに基づき、モデル化誤差（推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔ）を推定し（ＳＴＥＰ５）、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結解除状態にある場合、モデル化誤差を用いて、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御する（ＳＴＥＰ６，７）ことを特徴とする。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載のリンク機構１の制御方法において、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、第１関節１０及び第２関節２０を１つの仮想関節と見なしたときの仮想関節の速度である仮想速度（仮想角速度ωｚ）を、第１速度及び第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式［式（２３）］によって算出し（ＳＴＥＰ２７）、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、仮想速度を用いて、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御する（ＳＴＥＰ７，８）ことを特徴とする。
【００２２】
前述した目的を達成するために、請求項８に係る発明は、第１関節１０及び第２関節２０にそれぞれ連結された第１リンク３０及び第２リンク５０が、第１アクチュエータ（第１モータ１１）及び第２アクチュエータ（第２モータ２１）によってそれぞれ駆動され、第１関節１０及び第２関節２０の間が、動力伝達機構４０によって、第１アクチュエータに起因する動力が第１関節１０から第２関節２０に伝達可能になる第１状態、及び第２アクチュエータに起因する動力が第２関節２０から第１関節１０に伝達可能になる第２状態の少なくとも一方の状態が成立するように、第１関節１０及び第２関節２０の間を連結する連結状態と、連結を解除する連結解除状態とに切り換えられ、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、第１関節１０の速度である第１速度と第２関節２０の速度である第２速度が比例するように、第１関節１０及び第２関節２０が作動するリンク機構１の制御方法であって、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態と連結解除状態との間で切り換わるように、動力伝達機構４０を制御し（ＳＴＥＰ１）、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、第１関節１０及び第２関節２０を１つの仮想関節と見なしたときの仮想関節の速度である仮想速度（仮想角速度ωｚ）を、第１速度及び第２速度を２つの独立変数とする２変数１次式［式（２３）］によって算出し（ＳＴＥＰ２７）、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結状態にある場合、仮想速度を用いて、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御することを特徴とする。
【００２３】
請求項９に係る発明は、請求項７又は８に記載のリンク機構１の制御方法において、２変数１次式では、第１速度の乗算係数である第１乗算係数（α／ｐ）が、所定値α（０≦α≦１）及び値１−αの一方を含み、第２速度の乗算係数である第２乗算係数（１−α）が、所定値α及び値１−αの他方を含むとともに、第１乗算係数及び第２乗算係数の一方が第１速度及び第２速度の間の比例関係を表す比例パラメータ（比例係数ｐ）を含むように構成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に係る発明は、請求項７ないし９のいずれか記載のリンク機構１の制御方法において、仮想速度（仮想角速度ωｚ）の目標となる仮想目標速度（仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆ）を算出し（ＳＴＥＰ２８）、仮想速度が仮想目標速度になるように、所定の制御アルゴリズム［式（２５）］により、仮想目標出力（仮想目標トルクτｚ＿ｒｅｆ）を算出し、第１乗算係数（β／ｐ）が所定値β（０≦β≦１）及び値１−βの一方を含み、第２乗算係数が所定値β及び値１−βの他方を含むとともに、第１乗算係数及び第２乗算係数の一方が第１速度及び第２速度の間の比例関係を表す比例パラメータ（比例係数ｐ）を含むように構成し、第１アクチュエータの目標出力（第１目標トルクτ１＿ｒｅｆ）及び第２アクチュエータの目標出力（第２目標トルクτ２＿ｒｅｆ）をそれぞれ、仮想目標出力に対して第１乗算係数及び第２乗算係数を乗算することにより算出し、第１アクチュエータの出力及び第２アクチュエータの出力がそれぞれ第１アクチュエータの目標出力及び第２アクチュエータの目標出力になるように、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを制御する（ＳＴＥＰ７，８）ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置を適用したリンク機構の構成を示す側面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】動力伝達機構の分解斜視図である。
【図４】リンク機構のスケルトン図である。
【図５】制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図６】コントローラの機能的な構成を示すブロック図である。
【図７】第１トルクコントローラの機能的な構成を示すブロック図である。
【図８】リンク機構の動力伝達機構が連結解除状態にあるときの説明図である。
【図９】第２トルクコントローラの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１０】動力伝達機構が連結状態にあるときのリンク機構と等価の仮想的な構成を示す図である。
【図１１】リンク機構制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】連結時制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】推定誤差ベクトルの効果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るリンク機構の制御装置について説明する。まず、図１〜３を参照しながら、本実施形態のリンク機構１について説明する。このリンク機構１は、基体２の上部の取付部材２ａに連結されており、この基体２は、上下方向に所定長さで延びている。
【００２７】
このリンク機構１は、シリアルリンクタイプの２関節リンク機構であり、第１関節１０、第２関節２０、第１リンク３０、動力伝達機構４０及び第２リンク５０などを備えている。
【００２８】
第１リンク３０は、第１関節１０と第２関節２０の間に所定長さで延びており、基部３１及びカバー部３２を有している（図２参照）。この基部３１の一端部には、第１関節１０の後述する第１減速機１２が設けられており、他端部には、第２関節２０の後述する第２減速機２２が設けられている。
【００２９】
また、動力伝達機構４０は、第１リンク３０の基部３１の一端部と他端部の間に設けられている。さらに、カバー部３２は、これらの第１減速機１２、第２減速機２２及び動力伝達機構４０を全体にわたってカバーするように設けられている。
【００３０】
さらに、第２リンク５０は、第２関節２０から所定長さで延びており、その先端部には、重り５１が取り付けられている。
【００３１】
一方、第１関節１０は、能動関節タイプのものであり、第１モータ１１及び第１減速機１２などを備えている。この第１モータ１１（第１アクチュエータ）は、ブラシレスＤＣモータで構成され、そのケーシング及びステータが基体２の取付部材２ａに固定されている。この第１モータ１１は、図５に示すように、コントローラ７０に電気的に接続されており、このコントローラ７０からの駆動信号が入力されたときに、この駆動信号に従って回転する。
【００３２】
この第１モータ１１の回転軸１１ａの先端部には、動力伝達機構４０の第１プーリ４１が設けられている。この第１プーリ４１は、第１モータ１１の回転軸１１ａと同心にかつ一体に回転するように、第１モータ１１の回転軸１１ａに固定されている。なお、本実施形態では、第１モータ１１が第１アクチュエータに相当する。
【００３３】
また、第１減速機１２は、波動歯車機構タイプのものであり、ウェーブ・ジェネレータ、フレクスプライン及びサーキュラ・スプライン１２ａで構成されている。この第１減速機１２の場合、ウェーブ・ジェネレータは、第１モータ１１の回転軸１１ａと同心にかつ一体に回転するように、第１モータ１１の回転軸１１ａに固定されている。
【００３４】
また、フレクスプラインは、その基体２側の端部が取付部材２ａに固定され、サーキュラ・スプライン１２ａは、第１リンク３０の基部３２の第１減速機１２側の部分に固定されている。
【００３５】
以上の構成により、第１リンク３０は、第１モータ１１の回転軸１１ａの回転に伴い、所定減速比（例えば、値１／１００）で減速されながら、第１モータ１１の回転軸周りすなわち第１関節１０の回転軸周りに回転する。すなわち、本実施形態では、回転軸１１ａが第１関節１０の回転軸に相当する。
【００３６】
一方、第２関節２０は、第１関節１０と同様の能動関節タイプのものであり、第２モータ２１及び第２減速機２２などを備えている。この第２モータ２１（第２アクチュエータ）は、第１モータ１１と同様のＤＣモータで構成され、そのケーシング及びステータが第２リンク５０の第２減速機２２側の端部に固定されている。
【００３７】
この第２モータ２１は、前述したコントローラ７０に電気的に接続されており、このコントローラ７０からの駆動信号が入力されたときに、この駆動信号に従って回転する。第２モータ２１の回転軸２１ａの先端部には、動力伝達機構４０の第２プーリ４６が設けられている。
【００３８】
この第２プーリ４６は、第２モータ２１の回転軸２１ａと同心にかつ一体に回転するように、第２モータ２１の回転軸２１ａに固定されている。また、第２モータ２１の回転軸２１ａは、第２減速機２２を介して第１リンク３０及び第２リンク５０に連結されている。なお、本実施形態では、第２モータ２１が第２アクチュエータに相当する。
【００３９】
第２減速機２２は、第１減速機１２と同じ減速比の波動歯車機構タイプのものであり、ウェーブ・ジェネレータ、フレクスプライン及びサーキュラ・スプライン２２ａで構成されている。この第２減速機２２の場合、ウェーブ・ジェネレータが、第２モータ２１の回転軸２１ａと同心にかつ一体に回転するように、第２モータ２１の回転軸２１ａに固定されている。
【００４０】
また、フレクスプラインは、その第２リンク５０側の端部が第２リンク５０に固定され、サーキュラ・スプライン２２ａは、第１リンク３０の第２減速機２２側の端部に固定されている。
【００４１】
以上の構成により、第２モータ２１の回転軸２１ａの回転に伴い、第２リンク５０は、前述した所定減速比で減速されながら、第２モータ２１の回転軸周りすなわち第２関節２０の回転軸周りに回転する。すなわち、本実施形態では、回転軸２１ａが第２関節２０の回転軸に相当する。
【００４２】
また、前述した動力伝達機構４０は、前述した第１プーリ４１、第１ベルト４２、遊星歯車機構４３、電磁ブレーキ４４、第２ベルト４５及び前述した第２プーリ４６を備えている。
【００４３】
この遊星歯車機構４３は、シングルプラネタリタイプのものであり、サンギヤ４３ａ、プラネタリギヤ４３ｃ、プラネタリキャリア４３ｄ及びリングギヤ４３ｅを備えている（図４参照）。この遊星歯車機構４３では、キャリア側プーリ４３ｆが、プラネタリキャリア４３ｄと同心にかつ一体に回転するように、プラネタリキャリア４３ｄに固定されている。
【００４４】
このキャリア側プーリ４３ｆと前述した第１プーリ４１との間には、前述した第１ベルト４２が巻掛けられている。以上の構成により、第１モータ１１とプラネタリキャリア４３ｄの間では、第１プーリ４１、第１ベルト４２及びキャリア側プーリ４３ｆを介して、トルクが伝達される。
【００４５】
さらに、この遊星歯車機構４３では、リング側プーリ４３ｇが、リングギヤ４３ｅと同心にかつ一体に回転するように、リングギヤ４３ｅに固定されている。このリング側プーリ４３ｇと前述した第２プーリ４６との間には、前述した第２ベルト４５が巻掛けられている。以上の構成により、リングギヤ４３ｅと第２モータ２１の間では、第２プーリ４６、第２ベルト４５及びリング側プーリ４３ｇを介して、トルクが伝達される。
【００４６】
一方、前述した電磁ブレーキ４４は、サンギヤ４３ａを回転停止状態と回転可能状態との間で切り換えるためのものであり、サンギヤ４３ａと一体の回転軸４３ｂの一端部側に設けられている。この電磁ブレーキ４４は、図示しないコントローラ７０に電気的に接続されており、コントローラ７０からの駆動信号が入力されたときにオン動作状態となり、それ以外のときにはオフ動作状態となる。
【００４７】
この遊星歯車機構４３では、電磁ブレーキ４４がオン動作状態のときには、サンギヤ４３ａが回転停止状態に保持される一方、電磁ブレーキ４４がオフ動作状態のときには、サンギヤ４３ａは回転可能状態になる。この場合、サンギヤ４３ａを回転可能状態／回転停止状態に切り換える構成として、電磁ブレーキ４４に代えて、電動アクチュエータや油圧駆動アクチュエータを用いてもよい。
【００４８】
以上の構成により、この動力伝達機構４０では、電磁ブレーキ４４がオン動作状態のときには、プラネタリキャリア４３ｄとリングギヤ４３ｅの間でトルク伝達が可能になるとともに、トルク伝達の際、両者は同一方向に回転する。その結果、第１モータ１１の回転軸１１ａと第２モータ２１の回転軸２１ａの間、すなわち第１関節１０と第２関節２０の間でトルク伝達が可能になる。一方、電磁ブレーキ４４がオフ作状態のときには、プラネタリキャリア４３ｄとリングギヤ４３ｅは、トルクが両者の間で実質的に伝達されない状態となる。
【００４９】
以上のように、本実施形態の動力伝達機構４０では、電磁ブレーキ４４がオン動作状態のときには、第１関節１０と第２関節２０の間が連結され、両者の間でのトルク伝達が可能になる一方、電磁ブレーキ４４がオフ動作状態のときには、両者の間が実質的に遮断された状態になる。なお、以下の説明では、電磁ブレーキ４４がオン動作状態にあるときを「動力伝達機構４０が連結状態にある」といい、電磁ブレーキ４４がオフ動作状態にあるときを「動力伝達機構４０が連結解除状態にある」という。
【００５０】
この場合、動力伝達機構４０が連結状態にあるときには、第１モータ１１の回転軸１１ａと第２モータ２１の回転軸２１ａが、４つのプーリ４１，４３ｆ，４３ｇ，４６、２本のベルト４２，４５及び遊星歯車機構４３を介して連結される。
【００５１】
そのため、１組のプーリ４１，４３ｆの変速比Ｎ１、１組のプーリ４３ｇ，４６の変速比Ｎ２及び遊星歯車機構４３の変速比ｒにより、第１モータ１１の角速度ω１と第２モータ２１の角速度ω２の間で、ｐを比例係数（比例パラメータ）として、ω１＝ｐ・ω２が成立することになる。すなわち、２つの角速度ω１，ω２は互いに拘束し合う関係にある。本実施形態のリンク機構１の場合、ω１＝ｐ・ω２が成立することにより、第１関節１０の回転速度と、第２関節２０の回転速度が比例することになる。なお、以下の説明では、第１モータ１１の角速度ω１を「第１角速度ω１」と呼び、第２モータ２１１の角速度ω２を「第２角速度ω２」と呼ぶ。
【００５２】
この比例係数ｐは、後述するように、上述した３つの変速比Ｎ１，Ｎ２，ｒの設定により、値０以外の実数として様々な値に設定することが可能である（後述する式（２９）参照）。これに加えて、遊星歯車機構４３のサンギヤ４３ａ、プラネタリキャリア４３ｄ及びリングギヤ４３ｅにおいて、プーリ４３ｆ，４３ｇが取り付けられる２つの回転要素と、電磁ブレーキ４４によって停止される遊星歯車機構４３の残りの回転要素とを選択することにより、比例係数ｐを正値又は負値に設定することが可能である。
【００５３】
また、動力伝達機構４０が連結状態にある場合、第１関節１０と第２関節２０との間で、第１モータ１１及び第２モータ２１に起因するトルクが伝達されることになる。したがって、第１モータ１１及び第２モータ２１の発生トルクと、動力伝達機構４０を介して伝達されるトルクとによって、リンク機構１を駆動することができる。それにより、動力伝達機構４０が連結状態にある場合、連結解除状態の場合と比べて、第１モータ１１及び第２モータ２１の消費電力を低減することができる。
【００５４】
次に、図５を参照しながら、本実施形態の制御装置６０について説明する。同図に示すように、制御装置６０は、コントローラ７０、第１回転センサ６１、第１電流センサ６２、第２回転センサ６３及び第２電流センサ６４を備えている。
【００５５】
第１回転センサ６１は、ロータリエンコーダで構成され、第１モータ１１の回転角（以下「第１回転角」という）θ１及び角速度（以下「第１角速度」という）ω１を検出して、それらを表す検出信号をコントローラ７０に出力する。
【００５６】
また、第１電流センサ６２は、第１モータ１１を流れる電流（以下「第１電流」という）Ｉ１を検出して、それを表す検出信号をコントローラ７０に出力する。
【００５７】
さらに、第２回転センサ６３は、第１回転センサ６１と同様にロータリエンコーダで構成され、第２モータ２１の回転角（以下「第２回転角」という）θ２及び角速度（以下「第２角速度」という）ω２を検出して、それらを表す検出信号をコントローラ７０に出力する。
【００５８】
また、第２電流センサ６４は、第２モータ２１を流れる電流（以下「第２電流」という）Ｉ２を検出して、それを表す検出信号をコントローラ７０に出力する。
【００５９】
一方、コントローラ７０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ６１〜６４の検出信号などに応じて、後述するように、リンク機構制御処理を実行する。なお、本実施形態では、コントローラ７０が、機構制御部、モデル化誤差推定部、アクチュエータ制御部、仮想速度算出部及び仮想目標速度算出部に相当する。
【００６０】
次に、図６を参照しながら、本実施形態のコントローラ７０の機能的な構成について説明する。同図に示すように、まず、制御対象１００を、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆを制御入力とし、角速度ベクトルωを出力とする系として定義する。
【００６１】
この目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆは、下式（１）に示すように、第１目標トルクτ１＿ｒｅｆ及び第２目標トルクτ２＿ｒｅｆを要素とするベクトルであり、コントローラ７０によって所定制御周期ΔＴで算出される。これらの第１目標トルクτ１＿ｒｅｆ及び第２目標トルクτ２＿ｒｅｆはそれぞれ、第１モータ１１及び第２モータ２１の目標トルクである。
【００６２】
【数１】
2020199604.tif 000003
【００６３】
上式（１）における記号（ｋ）付きの各離散データは、所定制御周期ΔＴで算出されたデータであることを示しており、記号ｋ（ｋは正の整数）は各離散データの制御タイミング（制御時刻）を表している。例えば、記号ｋは今回の制御タイミングで算出（又はサンプリング）された今回値であることを示しており、この点は、以下の離散データにおいても同様である。また、以下の説明では、各離散データにおける記号（ｋ）を適宜省略する。
【００６４】
なお、本実施形態では、第１目標トルクτ１＿ｒｅｆが第１アクチュエータの目標出力に相当し、第２目標トルクτ２＿ｒｅｆが第２アクチュエータの目標出力に相当する。
【００６５】
また、角速度ベクトルωは、下式（２）に示すように、第１角速度ω１及び第２角速度ω２を要素とするベクトルである。
【００６６】
【数２】
2020199604.tif 000004
【００６７】
図６に示すように、コントローラ７０は、目標角速度算出部７１、２つの切換部７２，７３、連結状態判定部７４、第１トルクコントローラ８０及び第２トルクコントローラ９０を備えている。
【００６８】
この目標角速度算出部７１では、以下に述べるように、目標角速度ベクトルω＿ｒｅｆが算出される。この目標角速度ベクトルω＿ｒｅｆは、下式（３）に示すように、第１目標角速度ω１＿ｒｅｆ及び第２目標角速度ω２＿ｒｅｆを要素とするベクトルであり、これらの第１及び第２目標角速度ω１＿ｒｅｆ，ω２＿ｒｅｆはそれぞれ、第１及び第２角速度ω１，ω２の目標値に相当する。
【数３】
2020199604.tif 000005
【００６９】
この場合、第１目標角速度ω１＿ｒｅｆは、第１回転角θ１がその目標値θ１ｒｅｆになるように、所定の制御アルゴリズムによって算出される。また、第２目標角速度ω２＿ｒｅｆは、第２回転角θ２がその目標値θ２ｒｅｆになるように、所定の制御アルゴリズムによって算出される。この場合、所定の制御アルゴリズムとしては、例えば、各種のフィードフォワード制御アルゴリズム、各種のフィードバック制御アルゴリズ、及び各種のフィードバック制御アルゴリズムとフィードフォワード制御アルゴリズムの組合せなどが用いられる。目標角速度算出部７１では、目標角速度ベクトルω＿ｒｅｆが、以上のように算出された後、切換部７２に出力される。
【００７０】
また、連結状態判定部７４では、動力伝達機構４０が連結状態にあるか否かが判定され、その判定結果が切換部７２，７３に対して出力される。そして、切換部７２では、目標角速度算出部７１からの目標角速度ベクトルω＿ｒｅｆ、及び連結状態判定部７４からの判定結果が入力されたときに、この判定結果に基づき、目標角速度ベクトルω＿ｒｅｆを、第１トルクコントローラ８０及び第２トルクコントローラ９０の一方に対して出力する。
【００７１】
具体的には、切換部７２では、目標角速度ベクトルω＿ｒｅｆが、動力伝達機構４０が連結解除状態にあるときには第１トルクコントローラ８０に出力され、動力伝達機構４０が連結状態にあるときには第２トルクコントローラ９０に出力される。
【００７２】
第１トルクコントローラ８０では、後述する手法により、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆが算出され、これが切換部７３に出力される。また、第２トルクコントローラ９０では、後述する手法により、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆが算出され、これが切換部７３に出力される。
【００７３】
そして、切換部７３では、連結状態判定部７４の判定結果に基づき、動力伝達機構４０が連結解除状態にあるときには、第１トルクコントローラ８０によって算出された目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆが制御対象１００に出力される。一方、動力伝達機構４０が連結解除状態にあるときには、第２トルクコントローラ９０によって算出された目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆが制御対象１００に出力される。
【００７４】
次に、第１トルクコントローラ８０について説明する。この第１トルクコントローラ８０は、動力伝達機構４０が連結解除状態にあるときに、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆを算出するものであり、図７に示すように、速度コントローラ８１、外乱オブザーバ８２及び加算器８３を備えている。
【００７５】
この速度コントローラ８１では、目標角速度ベクトルω＿ｒｅｆ及び角速度ベクトルωに基づき、以下に述べるように、目標トルクベクトルのフィードバック項ベクトルτ＿ｆｂが算出され、これが加算器８３に出力される。
【００７６】
このフィードバック項ベクトルτ＿ｆｂは、下式（４）に示すように、第１ＦＢ制御項τ１＿ｆｂ及び第２ＦＢ制御項τ２＿ｆｂを要素とするベクトルであり、これらのＦＢ制御項τ１＿ｆｂ，τ２＿ｆｂは、下式（５），（６）に示すＰ制御アルゴリズムにより算出される。
【００７７】
【数４】
2020199604.tif 000006
【数５】
2020199604.tif 000007
【数６】
2020199604.tif 000008
上式（５），（６）のＫｐは、所定のＰ項ゲインである。
【００７８】
この場合、２つのＦＢ制御項τ１＿ｆｂ，τ２＿ｆｂを、Ｐ制御アルゴリズムに代えて、ＰＩＤ制御アルゴリズム、ＰＤ制御アルゴリズム、ＰＩ制御アルゴリズム及び応答指定型制御アルゴリズムなどの、各種のフィードバック制御アルゴリズムを用いて算出してもよい。
【００７９】
また、外乱オブザーバ８２では、下式（７）により、推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔが算出される。下式（７）のＫｏｂｓ＿ｏｆｆは、所定ゲインである。なお、本実施形態では、外乱オブザーバ８２がモデル化誤差推定部に相当し、推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔがモデル化誤差に相当する。
【数７】
2020199604.tif 000009
【００８０】
この推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔは、下式（８）に示すように、２つの推定誤差τｆ１＿ｈａｔ，τｆ２＿ｈａｔを要素とするベクトルである。また、上式（７）のＪｎｏｍは、下式（９）のように定義される慣性モーメントのノミナル値行列である。
【００８１】
【数８】
2020199604.tif 000010
【数９】
2020199604.tif 000011
【００８２】
以上の推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔの演算アルゴリズムは、以下に述べるように、導出される。
【００８３】
まず、図８に示すように、本実施形態のリンク機構１を、第１モータ１１及び第１減速機１２などに起因して慣性モーメントＪ１１を生じ、第２モータ２１及び第２減速機２２などに起因して慣性モーメントＪ２２を生じるシステムと見なす。このシステムにおいて、電磁ブレーキ４４がオフ状態にあるとき、すなわち動力伝達機構４０が連結解除状態にあるときの動特性をモデリングすると、下式（１０）〜（１５）のモデルが得られる。
【数１０】
2020199604.tif 000012
【数１１】
2020199604.tif 000013
【数１２】
2020199604.tif 000014
【００８４】
【数１３】
2020199604.tif 000015
【数１４】
2020199604.tif 000016
【数１５】
2020199604.tif 000017
【００８５】
上式（１０）のＪａｃｔは、上式（１１）のように定義される、実際の慣性モーメント行列であり、上式（１１）のＪｎｍ（ｎ＝１〜２，ｍ＝１〜２）は、第１モータ１１、第１減速機１２、第２モータ２１及び第２減速機２２などによって決まる慣性モーメントである。また、式（１０）のＤωは、上式（１２）のように定義される角加速度ベクトルである。
【００８６】
この角加速度ベクトルＤωの要素である第１角加速度Ｄω１及び第２角加速度Ｄω２は、上式（１３），（１４）によって算出される。また、上式（１０）のτは、上式（１５）のように定義される実トルクベクトルである。さらに、上式（１５）のτ１，τ２はそれぞれ、第１実トルク及び第２実トルクであり、第１及び第２モータ１１，２１で実際に発生しているトルクに相当する。
【００８７】
なお、本実施形態では、第１実トルクτ１が第１アクチュエータの出力に相当し、第２実トルクτ２が第２アクチュエータの出力に相当する。
【００８８】
一方、図８のシステムにおいて、動力伝達機構４０が存在しないと仮定してモデリングすると、下式（１６）の仮想モデルが得られる。
【数１６】
2020199604.tif 000018
【００８９】
上記（１１）及び式（１６）の関係に基づき、動力伝達機構４０の存在がリンク機構１に与える影響をモデル化誤差（すなわち外乱）として捉え、これを下式（１７）に示す誤差ベクトルτｆとして定義し、この誤差ベクトルτｆを上式（１６）の仮想モデルに付加すると、下式（１８）が得られる。
【００９０】
【数１７】
2020199604.tif 000019
【数１８】
2020199604.tif 000020
【００９１】
この式（１７）の要素τｆ１，τｆ２はそれぞれ、第１及び第２トルクτ１，τ２に影響を及ぼす第１誤差及び第２誤差である。
【００９２】
上式（１８）において、トルクベクトルτを目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆに、誤差ベクトルτｆを推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔにそれぞれ置き換えると、下式（１９）が得られる。
【数１９】
2020199604.tif 000021
【００９３】
この式（１９）に基づき、角加速度ベクトルＤωは、下式（２０）のように定義することができる。
【数２０】
2020199604.tif 000022
【００９４】
また、推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔは、下式（２１）のように定義することができる。
【数２１】
2020199604.tif 000023
【００９５】
この式（２１）に、上式（２０）を代入することにより、前述した式（７）が得られる。
【００９６】
以上のように、外乱オブザーバ８２では、前述した式（７）により、推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔが算出され、これが加算器８３に出力される。
【００９７】
そして、加算器８３では、下式（２２）により、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆが算出される。
【数２２】
2020199604.tif 000024
【００９８】
次に、前述した第２トルクコントローラ９０について説明する。この第２トルクコントローラ９０は、動力伝達機構４０が連結状態にあるときに、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆを算出するものであり、図９に示すように、混合比算出部９１、仮想角速度算出部９２、仮想目標角速度算出部９３、分配比算出部９４及び速度コントローラ９５を備えている。
【００９９】
混合比算出部９１では、混合比αが算出される。この混合比αは、後述する仮想角速度ωｚ及び仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆの算出に用いられるものであり、具体的には、後述する手法により、０≦α≦１の範囲内の値として算出される。
【０１００】
また、仮想角速度算出部９２では、下式（２３）により、仮想角速度ωｚが算出される。なお、本実施形態では、仮想角速度算出部９２が仮想速度算出部に相当し、仮想角速度ωｚが仮想速度に相当する。
【数２３】
2020199604.tif 000025
【０１０１】
この式（２３）に示すように、仮想角速度ωｚは、２つの値α，１−αを重み係数とする、第１角速度ω１を比例係数ｐで除算した値ω１／ｐと、第２角速度ω２との加重平均演算値として算出される。
【０１０２】
この場合、第１関節１０の角速度を第１関節角速度ω１＿ｊとすると、この第１関節角速度ω１＿ｊは、第１角速度ω１を前述した所定減速比で減速した値に相当する。さらに、第２関節２０の角速度を第２関節角速度ｗ２＿ｊとすると、この第２関節角速度ｗ２＿ｊは、第２角速度ω２を前述した所定減速比で減速した値に相当する。
【０１０３】
したがって、上式（２３）は、第１関節角速度ω１＿ｊ及び第２関節角速度ｗ２＿ｊの関係を定義したものに相当する。同じ理由により、ω１＿ｊ＝ｐ・ｗ２＿ｊが成立するので、上式（２３）の第１角速度ω１及び第２角速度ω２をそれぞれ、第１関節角速度ω１＿ｊ及び第２関節角速度ｗ２＿ｊに置き換えた式を用いて、仮想角速度ωｚを算出するように構成してもよい。
【０１０４】
さらに、仮想目標角速度算出部９３では、下式（２４）により、仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆが算出される。なお、本実施形態では、仮想目標角速度算出部９３が仮想目標速度算出部に相当し、仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆが仮想目標速度に相当する。
【数２４】
2020199604.tif 000026
【０１０５】
この式（２４）に示すように、仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆは、２つの値α，１−αを重み係数とする、第１目標角速度ω１＿ｒｅｆを比例係数ｐで除算した値ω１＿ｒｅｆ／ｐと、第２目標角速度ω２＿ｒｅｆとの加重平均演算値として算出される。
【０１０６】
一方、分配比算出部９４では、分配比βが算出される。この分配比βは、後述する目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆの算出に用いられるものであり、後述する手法により、０≦β≦１の範囲内の値として算出される。
【０１０７】
次いで、速度コントローラ９５では、まず、下式（２５）に示すＰ制御アルゴリズムにより、仮想目標トルクτｚ＿ｒｅｆ（仮想目標出力）が算出される。
【数２５】
2020199604.tif 000027
【０１０８】
この場合、仮想目標トルクτｚ＿ｒｅｆを、Ｐ制御アルゴリズムに代えて、ＰＩＤ制御アルゴリズム、ＰＤ制御アルゴリズム、ＰＩ制御アルゴリズム及び応答指定型制御アルゴリズムなどの、各種のフィードバック制御アルゴリズムを用いて算出してもよい。
【０１０９】
次いで、下式（２６）〜（２８）により、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆが算出される。
【数２６】
2020199604.tif 000028
【数２７】
2020199604.tif 000029
【数２８】
2020199604.tif 000030
【０１１０】
第２トルクコントローラ９０では、以上の式（２３）〜（２８）の演算アルゴリズムにより、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆが算出される。以上のように、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆの算出において、仮想角速度ωｚ、仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆ及び仮想目標トルクτｚ＿ｒｅｆを用いたのは以下の理由による。
【０１１１】
すなわち、本実施形態のリンク機構１の場合、電磁ブレーキ４４がオンされ、動力伝達機構４０が連結状態にあるときには、ω１＝ｐ・ω２が成立するので、図１０に示すように、２つの回転軸１１ａ，２１ａが仮想のプーリ機構４７によって直結された状態と見なすことができる。したがって、動力伝達機構４０が連結状態にあるときには、１つの仮想軸を回転軸とする仮想関節において、その仮想軸の角速度である仮想角速度ωｚなどを用いて、リンク機構１を制御することが可能になる。
【０１１２】
以下、その力学的な原理について説明する。本実施形態の動力伝達機構４０の場合、遊星歯車機構４３を用いている関係上、電磁ブレーキ４４がオンされ、連結状態にあるときには、前述した比例係数ｐと、前述した３つの変速比Ｎ１，Ｎ２，ｒとの間で、下式（２９）が成立する。
【数２９】
2020199604.tif 000031
【０１１３】
また、サンギヤ４３ａに作用するトルクをτｓとすると、下式（３０）が成立する。
【０１１４】
【数３０】
2020199604.tif 000032
【０１１５】
この式（３０）を、トルクτｓを含む式と含まない式とに分けて書き換えるとともに、トルクτｓを含まない式に上式（２９）を代入すると、下式（３１）が得られる。
【０１１６】
【数３１】
2020199604.tif 000033
【０１１７】
この式（３１）にω１＝ｐ・ω２を代入すると、下式（３２）が得られる。
【０１１８】
【数３２】
2020199604.tif 000034
【０１１９】
ここで、仮想軸ｚに作用する仮想のトルクを仮想トルクτｚとし、これを下式（３３）に示すように定義する。
【数３３】
2020199604.tif 000035
【０１２０】
また、仮想慣性モーメントＪｚを下式（３４）に示すように定義する。
【数３４】
2020199604.tif 000036
【０１２１】
さらに、第２角速度ω２は、ω１＝ｐ・ω２の関係により、下式（３５）に示すように書き換えることができる。
【数３５】
2020199604.tif 000037
【０１２２】
この式（３５）の第２角速度ω２を仮想角速度ωｚに置き換えると、下式（３６）が得られる。この式（３５）は前述した式（２３）に相当するものである。
【数３６】
2020199604.tif 000038
【０１２３】
さらに、前述した式（３２）に式（３４），（３５）を代入し、第２角加速度Ｄω２を仮想角加速度Ｄωｚに置き換えると、下式（３７）が得られる。
【数３７】
2020199604.tif 000039
【０１２４】
この式（３７）を参照すると明らかなように、仮想角加速度Ｄωｚと仮想トルクベクトルτｚの間で，一般的な運動方程式が成立する状態となる。したがって、動力伝達機構４０が連結状態にある場合、前述した式（２３）〜（２８）の演算アルゴリズムにより、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆを算出した場合、これを用いてリンク機構１を適切に制御できることが判る。
【０１２５】
次に、図１１を参照しながら、本実施形態のリンク機構制御処理について説明する。この制御処理は、前述した動力伝達機構４０の連結状態／連結解除状態の切り換えを制御するとともに、第１及び第２モータ１１，２１の運転状態を制御するものであり、コントローラ７０によって、前述した所定制御周期ΔＴで実行される。
【０１２６】
同図に示すように、まず、電磁ブレーキ制御処理を実行する（図１１／ＳＴＥＰ１）。この電磁ブレーキ制御処理では、第１及び第２回転角θ１，θ２と、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２などのパラメータに応じて、電磁ブレーキ４４がオン／オフされる。
【０１２７】
次いで、目標角速度ベクトルω＿ｒｅｆを算出する（図１１／ＳＴＥＰ２）。具体的には、前述したように、第１回転角θ１がその目標値θ１ｒｅｆになるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって、第１目標角速度ω１＿ｒｅｆが算出される。また、第２回転角θ２がその目標値θ２ｒｅｆになるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって、第２目標角速度ω２＿ｒｅｆが算出される。なお、これらの目標値θ１ｒｅｆ，θ２ｒｅｆは図示しない算出処理によって算出される。
【０１２８】
次に、電磁ブレーキ４４がオンされているか否かを判定する（図１１／ＳＴＥＰ３）。この判定が否定で（図１１／ＳＴＥＰ３…ＮＯ）、電磁ブレーキ４４がオフされているとき、すなわち、動力伝達機構４０が連結解除状態にあるときには、前述した式（４）〜（６）により、フィードバック項ベクトルτ＿ｆｂを算出する。
【０１２９】
その後、前述した式（７）により、推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔを算出する（図１１／ＳＴＥＰ５）。次いで、前述した式（２２）により、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆを算出する（図１１／ＳＴＥＰ６）。
【０１３０】
次に、電流ＦＢ制御処理を実行して（図１１／ＳＴＥＰ８）、本処理を終了する。この電流ＦＢ制御処理では、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆの２つの要素τ１＿ｒｅｆ，τ２＿ｒｅｆをトルク定数で除算することにより、第１及び第２目標電流Ｉ１＿ｒｅｆ，Ｉ２＿ｒｅｆがそれぞれ算出される。そして、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２がそれぞれ、第１及び第２目標電流Ｉ１＿ｒｅｆ，Ｉ２＿ｒｅｆになるようにフィードバック制御される。
【０１３１】
一方、前述した判定が肯定で（図１１／ＳＴＥＰ３…ＹＥＳ）、電磁ブレーキ４４がオンされているとき、すなわち、動力伝達機構４０が連結状態にあるときには、連結時制御処理を実行する（図１１／ＳＴＥＰ７）。この連結時制御処理は、具体的には、図１２に示すように実行される。
【０１３２】
同図に示すように、まず、第１停止条件が成立しているか否かを判定する（図１２／ＳＴＥＰ２０）。この場合、第１モータ１１がこれを停止すべき運転状態にあるときに、第１停止条件が成立したと判定され、それ以外のときには、第１停止条件が不成立であると判定される。具体的には、例えば、第１電流Ｉ１が過電流状態になっているときに、第１停止条件が成立したと判定される。
【０１３３】
この判定が肯定で（図１２／ＳＴＥＰ２０…ＹＥＳ）、第１停止条件が成立しているときには、前述した混合比α及び分配比βをいずれも値０に設定する（図１２／ＳＴＥＰ２１）。
【０１３４】
一方、上記の判定が否定で（図１２／ＳＴＥＰ２０…ＮＯ）、第１停止条件が不成立であるときには、第２停止条件が成立しているか否かを判定する（図１２／ＳＴＥＰ２２）。この場合、第２モータ２１がこれを停止すべき運転状態にあるときに、第２停止条件が成立したと判定され、それ以外のときには、第２停止条件が不成立であると判定される。具体的には、例えば、第２電流Ｉ２が過電流状態になっているときに、第２停止条件が成立したと判定される。
【０１３５】
この判定が肯定で（図１２／ＳＴＥＰ２２…ＹＥＳ）、第２停止条件が成立しているときには、混合比α及び分配比βをいずれも値１に設定する（図１２／ＳＴＥＰ２３）。
【０１３６】
一方、上記の判定が否定で（図１２／ＳＴＥＰ２２…ＮＯ）、第２停止条件が不成立であるときには、最小電流条件が成立しているか否かを判定する（図１２／ＳＴＥＰ２４）。この場合、第１及び第２モータ１１，２１をその消費電流が最小になるように運転可能な状態にあるときには、最小電流条件が成立したと判定され、それ以外のときには、最小電流条件が不成立であると判定される。
【０１３７】
この判定が肯定で（図１２／ＳＴＥＰ２４…ＹＥＳ）、最小電流条件が成立しているときには、混合比αを所定値α１に設定するとともに、分配比βを値ｐ２／（ｐ２＋１）に設定する（図１２／ＳＴＥＰ２５）。このように分配比βを値ｐ２／（ｐ２＋１）に設定した理由は、β＝ｐ２／（ｐ２＋１）のときに、２つの目標トルクτ１＿ｒｅｆ，τ２＿ｒｅｆの２乗和（τ１＿ｒｅｆ２＋τ２＿ｒｅｆ２）が最小値になることによる。すなわち、第１及び第２モータ１１，２１の消費電流が最小になることによる。
【０１３８】
一方、上記の判定が否定で（図１２／ＳＴＥＰ２４…ＮＯ）、最小電流条件が不成立であるときには、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２に応じて、図示しないマップを検索することにより、混合比α及び分配比βを算出する（図１２／ＳＴＥＰ２６）。
【０１３９】
以上のように、混合比α及び分配比βを算出した後、前述した式（２３）により、仮想角速度ωｚを算出する（図１２／ＳＴＥＰ２７）。次いで、前述した式（２４）により、仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆを算出する（図１２／ＳＴＥＰ２８）。
【０１４０】
その後、前述した式（２５）により、仮想目標トルクτｚ＿ｒｅｆを算出する（図１２／ＳＴＥＰ２９）。次いで、前述した式（２６）〜（２８）により、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆを算出して（図１２／ＳＴＥＰ３０）、本処理を終了する。
【０１４１】
図１１に戻り、連結時制御処理（図１１／ＳＴＥＰ７）を以上のように実行した後、前述したように、電流ＦＢ制御処理を実行して（図１１／ＳＴＥＰ８）、本処理を終了する。
【０１４２】
次に、図１３を参照しながら、本実施形態のコントローラ７０における推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔの効果について説明する。同図は、第１モータ１１を停止し、所定の正弦波電流を第２モータ２１に供給した際の誤差の推移を表しており、この誤差は、具体的には、第１回転角θ１と値０と偏差（θ１−０）に相当する。これは、第１モータ１１が停止されている関係上、第１回転角θ１が値０に保持されるべきであるので、第１回転角θ１と値０との偏差を制御誤差と見なせることによる。
【０１４３】
また、同図において、実線で示す曲線は、本実施形態の推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔを用いて目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆを算出したときの制御結果である。さらに、破線で示す曲線は、比較のために、推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔを用いることなく、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆを算出したとき、すなわち推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔの２つの要素τｆ１＿ｈａｔ，τｆ２＿ｈａｔをいずれも値０として、目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆを算出したときの比較制御結果である。
【０１４４】
これら２つの曲線を参照すると明らかなように、本実施形態の制御結果の方が、比較制御結果と比べて、誤差が１／５程度に減少しており、推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔの効果によって、制御精度が向上することが判る。
【０１４５】
以上のように、本実施形態の制御装置６０によれば、動力伝達機構４０が連結状態と連結解除状態との間で切り換わるように、電磁ブレーキ４４がオン／オフ制御される。動力伝達機構４０が連結解除状態にある場合、推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔを用いて、第１モータ１１及び第２モータ２１がそれぞれ制御される。
【０１４６】
この推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔの演算式（７）は、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結解除状態にある場合のリンク機構１における第１角速度ω１、第２角速度ω２、第１モータ１１の実トルクτ１及び第２モータ２１の実トルクτ２の関係を、動力伝達機構４０が存在しないと仮定した条件で定義した仮想モデル［式（１６）］と、動力伝達機構４０が存在する実際の条件で定義した実モデル［式（１０）］とに基づいて導出される。
【０１４７】
したがって、第１関節１０及び第２関節２０の間が連結解除状態にある条件下での、動力伝達機構４０が実際に存在することに起因して生じるモデル化誤差、すなわち推定誤差ベクトルτｆ＿ｈａｔを適切に補償しながら、第１モータ１１及び第２モータ２１をそれぞれ制御することができる。それにより、制御精度を向上させることができる。
【０１４８】
また、動力伝達機構４０が連結状態にある場合、第１関節１０及び第２関節２０を１つの仮想関節と見なしたときの仮想関節の回転速度である仮想角速度ωｚが、第１モータ１１及び第２モータ２１を２つの独立変数とする算出式（２３）によって算出され、この仮想角速度ωｚを用いて、第１モータ１１及び第２モータ２１が制御される。
【０１４９】
前述したように、動力伝達機構４０が連結状態にあるときには、ω１＝ｐ・ω２が成立するように、第１モータ１１の回転軸１１ａ及び第２モータ２１の回転軸２１ａが回転するので、第１関節１０及び第２関節２０を１つの仮想関節と見なすことが可能となる。したがって、そのような仮想関節の角速度である仮想角速度ωｚを、第１モータ１１及び第２モータ２１を２つの独立変数とする算出式（２３）によって算出することが可能になる。さらに、そのような仮想角速度ωｚを用いて、第１モータ１１及び第２モータ２１を制御することができるので、制御時の演算の容易化を図ることができる。
【０１５０】
さらに、仮想角速度ωｚの算出式（２３）では、第１角速度ω１の乗算係数が混合比αと比例係数ｐの積に設定され、第２角速度ω２の乗算係数が値１−αに設定されているので、混合比αを変更することにより、第１モータ１１及び第２モータ２１の重み付けを変更しながら、仮想角速度ωｚを算出することができる。これに加えて、第１角速度ω１の乗算係数が混合比αと比例係数ｐの積に設定されているので、第１モータ１１及び第２モータ２１の比例関係を適切に反映させながら、仮想角速度ωｚを算出することができる。
【０１５１】
これに加えて、仮想角速度ωｚが仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆになるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより、仮想目標トルクτｚ＿ｒｅｆが算出され、この目標トルクベクトルτ＿ｒｅｆに、値β／ｐ及び値１−βをそれぞれ乗算することにより、第１モータ１１及び第２モータ２１への目標トルクτ１＿ｒｅｆ，τ２＿ｒｅｆが算出される。
【０１５２】
したがって、これらの目標トルクτ１＿ｒｅｆ，τ２＿ｒｅｆは、仮想角速度ωｚを仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆにするための、フィードバック制御成分を含むことになる。そして、第１モータ１１及び第２モータ２１の実際のトルクが目標トルクτ１＿ｒｅｆ，τ２＿ｒｅｆになるように、第１モータ１１及び第２モータ２１が制御される。したがって、仮想角速度ωｚを仮想目標角速度ωｚ＿ｒｅｆにするための制御入力成分を分配しながら、第１モータ１１及び第２モータ２１を制御することができる。
【０１５３】
また、２つの目標トルクτ１＿ｒｅｆ，τ２＿ｒｅｆは、値β／ｐ及び値１−βをそれぞれ仮想目標トルクτｚ＿ｒｅｆに乗算することにより算出されるので、この分配比βの値を変更することにより、第１モータ１１及び第２モータ２１の比例関係を適切に反映させながら、２つの目標トルクτ１＿ｒｅｆ，τ２＿ｒｅｆへの制御入力成分の分配割合を変更することができる。
【０１５４】
なお、前述したように、本実施形態の場合、第１関節角速度ω１＿ｊは、第１角速度ω１を前述した所定減速比で減速した値に相当し、第２関節角速度ｗ２＿ｊは、第２角速度ω２を前述した所定減速比で減速した値に相当する。したがって、前述した式（２）などにおいて、第１モータ１１及び第２モータ２１を第１関節角速度ω１＿ｊ及び第２関節角速度ｗ２＿ｊにそれぞれ置き換えた数式を用いて、図１１〜１２の制御処理を実行してもよい。
【０１５５】
なお、実施形態は、第１関節及び第２関節として、回転軸周りに回転する第１関節１０及び第２関節２０を用いた例であるが、第１関節及び第２関節の少なくとも一方として、直動関節を用いてもよい。
【０１５６】
例えば、第１関節及び第２関節の一方を直動関節とし、第１関節及び第２関節の他方を回転軸周りに回転する関節とした場合、動力伝達機構が連結状態にあって、第１関節の動力及び第２関節の動力が動力伝達機構を介して伝達される際、この動力伝達機構の構成により、第１関節及び第２関節の一方の速度が他方の速度と同一の次元になるように変換されることになる。すなわち、第１関節及び第２関節の間の比例係数ｐがこの動力伝達機構の構成によって定まることになる。以上の構成は、動力伝達機構が連結状態にある場合、第１関節及び第２関節は、第１関節の速度と第２関節の速度が比例するように作動することに相当する。
【０１５７】
さらに、実施形態は、第１関節及び第２関節の速度として角速度ω１，ω２を用いた例であるが、これらに代えて、単位がｒｐｍ又はｒｐｓの回転速度を用いてもよい。また、上記のように直動関節を用いる場合には、移動速度を用いればよい。
【０１５８】
また、仮想角速度ωｚの算出式として、実施形態の式（２３）に代えて、下式（３８）〜（４０）のいずれかを用いてもよい。その場合には、目標仮想角速度ωｚ＿ｒｅｆの算出式として、仮想角速度ωｚの算出に用いる式（３８）〜（４０）のいずれかにおいて、仮想角速度ωｚを目標仮想角速度ωｚ＿ｒｅｆに置き換えたものを用いればよい。
【数３８】
2020199604.tif 000040
【数３９】
2020199604.tif 000041
【数４０】
2020199604.tif 000042
【０１５９】
さらに、目標トルクτ１＿ｒｅｆ，τ２＿ｒｅｆの算出式（２６），（２７）において、値βと値１−βを入れ換えてもよい。さらに、算出式（２６）の値β／ｐを値βに、算出式（２７）の値１−βを値（１−β）／ｐにそれぞれ置き換えてもよい。これに加えて、算出式（２６）の値β／ｐを値１−βに、算出式（２７）の値１−βを値β／ｐにそれぞれ置き換えてもよい。
【０１６０】
一方、実施形態は、動力伝達機構として、４つのプーリ４１，４３ｆ，４３ｇ，４６、２本のベルト４２，４５、遊星歯車機構４３及び電磁ブレーキ４４を組み合わせた動力伝達機構４０を用いた例であるが、本発明の動力伝達機構は、これに限らず、第１関節及び第２関節の間を連結する連結状態と、連結を解除する連結解除状態とに切換可能に構成されたものであればよい。例えば、動力伝達機構として、歯車機構を用いてもよく、スプロケットとチェーンを組み合わせた機構などを用いてもよい。
【０１６１】
また、実施形態は、第１アクチュエータとして、ブラシレスＤＣモータである第１モータ１１を用いた例であるが、本発明の第１アクチュエータは、これに限らず、第１リンクを駆動するものであればよい。例えば、第１アクチュエータとして、ＡＣモータを用いたり、リニアモータ又は油圧アクチュエータなどの直動アクチュエータを用いたり、直動アクチュエータとギヤ機構を組み合わせたものを用いたり、ばねなどを用いたりしてもよい。また、第１アクチュエータとして、油圧モータ、空気圧モータ又は水圧モータを用いてもよい。
【０１６２】
さらに、実施形態は、第２アクチュエータとして、ブラシレスＤＣモータである第２モータ２１を用いた例であるが、本発明の第２アクチュエータは、これに限らず、第２リンクを駆動するものであればよい。例えば、第２アクチュエータとして、ＡＣモータを用いたり、リニアモータ又は油圧アクチュエータなどの直動アクチュエータを用いたり、直動アクチュエータとギヤ機構を組み合わせたものを用いたり、ばねなどを用いたりしてもよい。また、第２アクチュエータとして、油圧モータ、空気圧モータ又は水圧モータを用いてもよい。
【０１６３】
一方、実施形態は、電磁ブレーキ４４を用いた例であるが、電磁ブレーキ４４に代えて、電動アクチュエータや油圧駆動アクチュエータを用いてもよい。
【０１６４】
また、実施形態は、動力伝達機構４０が連結状態にあるときに、第１モータ１１のトルク及び第２モータ２１のトルクが、第１関節１０と第２関節２０との間で双方向に伝達可能になるように、動力伝達機構４０を構成した例であるが、動力伝達機構４０が連結状態にあるときに、第１モータ１１のトルクのみが、第１関節１０から第２関節２０に伝達可能な第１状態になるように、動力伝達機構４０を構成してもよい。また、動力伝達機構４０が連結状態にあるときに、第２モータ２１のトルクのみが、第２関節２０にから第１関節１０伝達可能な第２状態になるように、動力伝達機構４０を構成してもよい。
【符号の説明】
【０１６５】
１  リンク機構
１０  第１関節
１１  第１モータ（第１アクチュエータ）
２０  第２関節
２１  第２モータ（第２アクチュエータ）
３０  第１リンク
４０  動力伝達機構
５０  第２リンク
６０  制御装置
７０  コントローラ（機構制御部、モデル化誤差推定部、アクチュエータ制御部、仮想        速度算出部、仮想目標速度算出部）
８２  外乱オブザーバ（モデル化誤差推定部）
９２  仮想角速度算出部（仮想速度算出部）
９３  仮想目標角速度算出部（仮想目標速度算出部）
τｆ＿ｈａｔ  推定誤差ベクトル（モデル化誤差）
ωｚ  仮想角速度（仮想速度）
ωｚ＿ｒｅｆ  仮想目標角速度（仮想目標速度）
α  混合比（所定値）
ｐ  比例係数（比例パラメータ）
τｚ＿ｒｅｆ  仮想目標トルク（仮想目標出力）
β  分配比（所定値）
τ１  第１実トルク（第１アクチュエータの出力）
τ２  第２実トルク（第２アクチュエータの出力）
τ１＿ｒｅｆ  第１目標トルク（第１アクチュエータの目標出力）
τ２＿ｒｅｆ  第２目標トルク（第２アクチュエータの目標出力）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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