(57)【要約】      （修正有）【課題】汎用性及び実装性の高い制御システム、制御方法、及び制御プログラムを提供する。【解決手段】制御システム１は、リンク２ｂを駆動するモータ３と、モータ３の駆動に関する情報又は駆動手段と負荷部材の間の関係に関する情報を第１センサ情報として検出する第１センサ４と、リンク２ｂの変位量に関する情報を第２センサ情報として検出する第２センサ５と、負荷側の慣性系と駆動側の慣性系とを有する２慣性系モデルにおいて、指令値に追従するように前記駆動手段をフィードバック制御する制御部６とを備えている。制御部６が、外乱を推定する外乱オブザーバ６ａと、外乱の推定値をモータ３の駆動力に変換するフィルタであって、フィルタを伝達関数で表現した場合に分子と分母との間で次数が同じであり、分子に駆動側のイナーシャを含み、分母に負荷側のイナーシャを含むフィルタ６ｂと、を備えている。【選択図】図１
2020064576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷部材を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動に関する情報又は前記駆動手段と前記負荷部材の間の関係に関する情報を第１センサ情報として検出する第１センサと、
前記負荷部材の変位量に関する情報を第２センサ情報として検出する第２センサと、
負荷側の慣性系と駆動側の慣性系とを有する２慣性系モデルにおいて、指令値に追従するように前記駆動手段をフィードバック制御する制御部とを備え、
前記制御部が、
前記第１センサ情報、及び前記第２センサ情報に基づいて、前記負荷部材に加わる外乱を推定する外乱オブザーバと、
前記外乱の推定値を前記駆動手段の駆動力に変換するフィルタであって、前記フィルタを伝達関数で表現した場合に分子と分母との間で次数が同じであり、分子に駆動側のイナーシャを含み、分母に負荷側のイナーシャを含むフィルタと、を備えている制御システム。
【請求項２】
前記フィルタの分母に負荷側の粘性摩擦係数を含み、分子に駆動側の粘性摩擦係数を含み、
前記フィルタの分母と分母が、それぞれ１回微分を含んでいる請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記フィルタが、前記推定値を駆動手段のトルクに変換し、
前記制御部が、トルク指令値に追従するようにフィードバック制御を行う、又はタスクを達成させるように前記外乱の推定値に応じて制御器の操作量を変化させる制御を行う請求項１、又は２に記載の制御システム。
【請求項４】
負荷部材を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動に関する情報又は前記駆動手段と前記負荷部材の間の関係に関する情報を第１センサ情報として検出する第１センサと、
前記負荷部材の変位量に関する情報を第２センサ情報として検出する第２センサと、を備えた制御システムの制御方法であって、
前記制御方法は、負荷側の慣性系と駆動側の慣性系とを有する２慣性系モデルにおいて、指令値に追従するように前記駆動手段をフィードバック制御するものであり、
前記制御方法は、
前記第１センサ情報、及び前記第２センサ情報に基づいて、前記負荷部材に加わる外乱を推定するステップと、
フィルタを伝達関数で表現した場合に分子と分母との間で次数が同じであり、分子に駆動側のイナーシャを含み、分母に負荷側のイナーシャを含むフィルタを用いて、前記外乱の推定値を前記駆動手段の駆動力に変換するステップと、を備えている制御方法。
【請求項５】
制御システムにおける制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記制御システムは、
負荷部材を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動に関する情報又は前記駆動手段と前記負荷部材の間の関係に関する情報を第１センサ情報として検出する第１センサと、
前記負荷部材の変位量に関する情報を第２センサ情報として検出する第２センサと、を備え、
前記制御方法は、負荷側の慣性系と駆動側の慣性系とを有する２慣性系モデルにおいて、指令値に追従するように前記駆動手段をフィードバック制御するものであり、
前記制御方法は、
前記第１センサ情報、及び前記第２センサ情報に基づいて、前記負荷部材に加わる外乱を推定するステップと、
フィルタを伝達関数で表現した場合に分子と分母との間で次数が同じであり、分子に駆動側のイナーシャを含み、分母に負荷側のイナーシャを含むフィルタを用いて、前記外乱の推定値を前記駆動手段の駆動力に変換するステップと、を備えている制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御システム、制御方法、及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばロボットアームを構成するリンクを高精度に駆動するため、ロボットアームの関節部にサーボモータが採用されている。ここで、モータによって駆動されるリンク等の負荷部材は、ギア（減速機）等の低剛性部材を介してモータに連結されているため、モータ及び負荷部材のイナーシャ（慣性モーメント）によって共振が発生する。
【０００３】
非特許文献１には、共振比制御によるモータ制御方法が開示されている。非特許文献１では、外乱オブザーバで推定された負荷側の外乱を入力トルクに変換するフィルタが用いられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Chowarit Mitsantisuk, Manuel Nandayapa, Kiyoshi Ohishi and Seiichiro Katsura："Design for Sensorless Force Control of Flexible Robot by Using Resonance Ratio Control Based on Coefficient Diagram Method", AUTOMATICA Journal for Control, Measurement, Electronics, Computing and Communications, Vol.54, No.1, pp.62-73 (2013)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者らは、制御システムに関して以下の問題を見出した。
非特許文献１に開示された制御方法では、外乱オブザーバで推定された負荷側の外乱を、入力トルクに変換するフィルタが用いられている。このフィルタは、共振比制御を利用することを前提として、入力トルクのうち共振比制御に対する影響を考慮するためのフィルタである。よって、非特許文献１のフィルタは、汎用性が低いと言う問題点がある。また、このフィルタの分子のｓの字数が分母のｓの次数よりも大きくなっており、プロパーでない。よって、実装が複雑になるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、汎用性及び実装性の高い制御システム、制御方法、及び制御プログラムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る制御システムは、負荷部材を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動に関する情報又は前記駆動手段と前記負荷部材の間の関係に関する情報を第１センサ情報として検出する第１センサと、前記負荷部材の変位量に関する情報を第２センサ情報として検出する第２センサと、負荷側の慣性系と駆動側の慣性系とを有する２慣性系モデルにおいて、指令値に追従するように前記駆動手段をフィードバック制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記第１センサ情報、及び前記第２センサ情報に基づいて、前記負荷部材に加わる外乱を推定する外乱オブザーバと、前記外乱の推定値を前記駆動手段の駆動力に変換するフィルタであって、前記フィルタを伝達関数で表現した場合に分子と分母との間で次数が同じであり、分子に駆動側のイナーシャを含み、分母に負荷側のイナーシャを含むフィルタと、を備えている。
【０００８】
上記の制御システムにおいて、前記フィルタの分母に負荷側の粘性摩擦係数を含み、分子に駆動側の粘性摩擦係数を含み、前記フィルタの分母と分母が、それぞれ前記外乱の推定値の１回微分を含んでいてもよい。
【０００９】
前記フィルタが、前記推定値を駆動手段のトルクに変換し、前記制御部が、トルク指令値に追従するようにフィードバック制御を行う、又はタスクを達成させるように前記外乱の推定値に応じて制御器の操作量を変化させる制御を行うものであってもよい。
【００１０】
本発明の一態様に係る制御方法は、負荷部材を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動に関する情報又は前記駆動手段と前記負荷部材の間の関係に関する情報を第１センサ情報として検出する第１センサと、前記負荷部材の変位量に関する情報を第２センサ情報として検出する第２センサと、を備えた制御システムの制御方法であって、前記制御方法は、負荷側の慣性系と駆動側の慣性系とを有する２慣性系モデルにおいて、指令値に追従するように前記駆動手段をフィードバック制御するものであり、前記制御方法は、前記第１センサ情報、及び前記第２センサ情報に基づいて、前記負荷部材に加わる外乱を推定するステップと、フィルタを伝達関数で表現した場合に分子と分母との間で次数が同じであり、分子に駆動側のイナーシャを含み、分母に負荷側のイナーシャを含むフィルタを用いて、前記外乱の推定値を前記駆動手段の駆動力に変換するステップと、を備えている。
【００１１】
本発明の一態様に係る制御プログラムは、制御システムにおける制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記制御システムは、負荷部材を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動に関する情報又は前記駆動手段と前記負荷部材の間の関係に関する情報を第１センサ情報として検出する第１センサと、前記負荷部材の変位量に関する情報を第２センサ情報として検出する第２センサと、を備え、前記制御方法は、負荷側の慣性系と駆動側の慣性系とを有する２慣性系モデルにおいて、指令値に追従するように前記駆動手段をフィードバック制御するものであり、前記制御方法は、前記第１センサ情報、及び前記第２センサ情報に基づいて、前記負荷部材に加わる外乱を推定するステップと、フィルタを伝達関数で表現した場合に分子と分母との間で次数が同じであり、分子に駆動側のイナーシャを含み、分母に負荷側のイナーシャを含むフィルタを用いて、前記外乱の推定値を前記駆動手段の駆動力に変換するステップと、を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、汎用性及び実装性の高い制御システム、制御方法、及び制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る制御システムを示すブロック図である。
【図２】第１センサ４の配置が異なる制御システムを示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る制御システムの制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１５】
まず、図１を参照して、本実施形態に係る制御システムについて説明する。本実施形態に係る制御システムは、例えば、ロボットの手首関節、肘関節、肩関節、足首関節部、膝関節部、股関節部等の各関節部の駆動を制御するものである。
【００１６】
図１は、制御システムを示すブロック図である。本実施の形態に係る制御システム１は、リンク２ｂを駆動するモータ３と、第１センサ４と、第２センサ５と、モータ３を制御する制御部６とを備えている。
【００１７】
モータ３は、制御対象である関節部２を駆動する駆動手段の一具体例であり、例えば、ＡＣ（交流）サーボモータである。モータ３は、制御部６から出力された制御信号に基づいて駆動する。制御信号は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。モータ３は、関節部２に設けられており、関節部２を回転駆動する。また、モータ３はリニアモータであってもよい。関節部２は、減速機２ａ、及びリンク２ｂ等を有している。負荷部材となるリンク２ｂは、減速機２ａを介して、モータ３と接続されている。減速機２ａはモータ３のモータ軸と、関節部２のリンク２ｂに固定された出力軸との間に設けられている。
【００１８】
第１センサ４は、駆動手段と負荷部材との間の関係に関する情報を第１のセンサ情報として検出する。駆動手段と負荷部材との間の関係に関する情報は、駆動力、例えば、関節部２のトルクである。第１センサ４はトルクセンサであり、後述する関節トルクＴＳを第１のセンサ情報として検出する。第１センサ４は、リンク２ｂと減速機２ａとの間に装着され、モータ３とリンク２ｂの間に発生する軸トルクを検出する。なお、モータ３がリニアモータである場合、直進方向における力がモータ３の駆動に関する情報となる。
【００１９】
あるいは、図２に示すように、第１センサ４は、モータ３の駆動量に関する情報を検出してもよい。モータ３の駆動量に関する情報は、例えば、モータ３の回転角度、角速度、又は、角加速度である。第１センサ４が、モータ３のエンコーダである場合、第１センサ４は、モータ３の角度を第１のセンサ情報として検出する。そして、角度を時間微分することで、角速度を求めることができる。なお、モータ３がリニアモータである場合、直進方向における位置、速度、又は加速度がモータ３の駆動量に関する情報となる。このように、第１センサ４は、駆動手段（モータ３）の駆動量に関する情報、又は駆動手段（モータ３）と負荷部材（リンク２ｂ）との間の関係に関する情報を第１センサ情報として検出する。
【００２０】
第２センサ５は、減速機２ａよりもリンク２ｂ側に設けられている。第２センサは、リンク２ｂの変位量に関する情報を第２センサ情報として検出する。リンク２ｂの変位量に関する情報は、リンク２ｂの回転角度（回転位置）、直進位置、角速度、角加速度等である。第２センサ５が、負荷側のエンコーダである場合、第２センサ５は、リンク２ｂの角度を第２センサ情報として検出する。そして、角度を時間微分することで、角速度を求めることができる。第２センサ５は減速機２ａからリンク２ｂ側に設けられている。なお、第２センサ５は、エンコーダに限らず、ポテンショメータ等により構成されていてもよい。
【００２１】
なお、本実施の形態において、関節部２は回転関節部に適用されているが、これに限らず、例えば、並進可動する並進可動部等でもよく、ロボットの任意の可動部に適用可能である。
【００２２】
以下の説明では、モータ３が回転モータであるため、モータ３の駆動量、及びリンク２ｂの変位量は、角度として説明されているが、モータ３がリニアモータの場合、駆動量、及び変位量は、直動方向に沿った位置、又は距離となる。すなわち、モータ３の駆動量、及びリンク２ｂの変位量は、角度、位置、又は距離を意味する。同様に、モータ３の駆動量の時間微分である駆動速度、及びリンク２ｂの変位量の時間微分である変位速度は、角速度として説明されているが、モータ３がリニアモータの場合、駆動速度、及び変位速度は、直動方向に沿った速度となる。すなわち、速度は、駆動量又は変位量の時間微分（時間変化量）に対応するものであり、角速度、又速度を意味する。換言すると、駆動量又は変位量を角度で示す場合、その時間部分である駆動速度、及び変位速度は角速度となり、駆動量又は変位量を距離で示す場合、その時間部分である駆動速度、及び変位速度は速度となる。モータ３が回転モータであるため、モータ３の駆動力、リンク２ｂの外乱等がトルクとして説明されているが、モータ３がリニアモータの場合、モータ３の駆動力、リンク２ｂの外乱が直動方向に沿った力となる。
【００２３】
制御部６は、第１センサ４、及び第２センサ５から出力される第１及び第２センサ情報に基づいてモータ３を回転駆動する、所謂フィードバック制御を行っている。制御部６は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェイス部は、データバス等を介して相互に接続されている。制御部６が制御プログラムを実行することで、以下に説明する制御方法が実施される。
【００２４】
リンク２ｂとモータ３とが弾性の高い減速機２ａを介して接続されている場合、モータ３と負荷（リンク２ｂ）とのイナーシャ（慣性モーメント）によって、共振が発生する。特に、ヒューマノイドロボットや産業用ロボット等の関節部２においては、ハーモニックギア等を用いているため、その粘性摩擦がより大きくなり問題となる。これに対し、本実施の形態では、制御部６が、負荷側と駆動側との２慣性系でモデル化した２慣性系モデルを用いている。２慣性系は、モータと負荷が弾性体（減速機等）で接続された系ということができる。なお、減速機２ａの減速比Ｒは１であってもよい。つまり、減速しないが、弾性要素がある制御システムにも、本実施形態は適用可能である。
【００２５】
モータ３側、及び負荷側（リンク２ｂ側）が、それぞれイナーシャがある慣性系となっており、モータ３とリンク２ｂとの間にある減速機２ａが弾性要素（ばね要素）となっている。減速機２ａは非剛体であり、ばね要素を含んでいるため、関節部２で共振が発生する。そこで、本実施の形態では、関節部２を２慣性系としてモデル化して、負荷側外乱を推定する外乱オブザーバ６ａを導入している。一方、推定された負荷側の外乱トルクのフィードバック制御のフィードバック先は、モータトルクとなる。負荷側トルクとモータトルクは、物理的に異なるトルクであるため、変換してからフィードバックする必要がある。したがって、制御部６は、負荷側の外乱を推定する外乱オブザーバ６ａと、推定された外乱をモータトルクに変換するフィルタ６ｂとを備えている。
【００２６】
図３を用いて、制御部６での制御について説明する。図３は、制御部６の制御ブロック図である。制御部６の制御系には、負荷側の慣性系２１と、駆動側の慣性系２２とが設けられている。負荷側の慣性系２１と駆動側の慣性系２２との間には、減速機２ａの剛性Ｋが介在している。負荷側の慣性系２１には、外乱オブザーバ６ａが設けられている。駆動側の慣性系２２には、フィルタ６ｂとＰＩＤコントローラ２３が設けられている。
【００２７】
本実施形態における各記号は以下の通りである。
ＪＭ：モータイナーシャ
ＪＬ：負荷イナーシャ
ＪＬｎ：ノミナル負荷イナーシャ      制御系設計に用いる代表的な値（ノミナル値）
ＤＭ：モータ粘性摩擦係数
ＤＬ：負荷粘性摩擦係数
ＤＬｎ：ノミナル負荷粘性摩擦係数      制御系設計に用いる代表的な値（ノミナル値）
ωＭ：モータ角速度（駆動速度）
ωＬ：負荷側角速度（変位速度）
θＭ：モータ角度（変位量）
θＬ：負荷側角度（変位量）
ｓ：微分を表す演算子
１／ｓ：積分を表す演算子
Ｒ：減速比
ＴＳ：関節トルク（センサ値）
ＴＳref：関節トルクの指令値
ＴＭ：モータトルク（駆動トルク）
Ｋ：減速機２ａの剛性
Ｑ，Ｑ（ｓ）：外乱オブザーバを構成するためのフィルタ（一般的にはローパスフィルタ）
ｄＬ：負荷側外乱トルク
【数１】
2020064576.tif 000003
【００２８】
なお、ＧＡＢはＢからＡへの伝達関数を示す。以下の説明では、便宜上、伝達関数の添え字（つまり、ＧＡＢのＡ、及びＢ）を簡略化して記載する。例えば、モータトルクからモータ角度までの伝達関数をＧθＭＴＭと記載し、他の伝達関数についても同様に記載する。
【００２９】
外乱オブザーバ６ａは、負荷側に与えられた外乱を推定する。負荷側の外乱は、リンク２ｂが他の物体等と接触することにより与えられる。例えば、外乱オブザーバ６ａはリンク２ｂの先端にあるエンドエフェクタが受ける外力による外乱を推定する。外乱オブザーバ６ａは、フィルタＱを用いて、負荷側角速度ωＬと関節トルクＴＳから推定値ｄＬ（ハット）を求めている。フィルタＱは例えば、ローパスフィルタである。
【００３０】
フィルタ６ｂには、外乱オブザーバ６ａで推定された推定値ｄＬ（ハット）が入力される。フィルタ６ｂは、推定値ｄＬ（ハット）をモータトルクに変換する。つまり、フィルタ６ｂは、推定値ｄＬ（ハット）をモータの駆動力に変換する。関節トルクの指令値ＴＳrefと第１センサ４で検出された関節トルクＴＳとの差分がＰＩＤコントローラ２３に入力される。ＰＩＤコントローラ２３には、適切なＰＩＤ制御を行うためのＰＩＤパラメータが設定されている。したがって、制御部６は、関節トルクの指令値ＴＳrefに追従するようにフィードバック制御を行うことができる。ＰＩＤコントローラ２３の出力とフィルタ６ｂの出力の差分がモータトルクＴＭとして、モータ３に出力される。つまり、制御部６は、フィルタ６ｂの出力に基づいて、外乱トルクを補償するように、フィードバック制御している。
【００３１】
以下、フィルタ６ｂの導出に付いて説明する。２慣性系のシステムの運動方程式は、それぞれ、以下の式（１）、（２）のように示される。関節トルクＴＳ（ねじれトルク）は、減速機２ａの弾性（減速機２ａのねじれ）により生じる。式（３）のように、関節トルクＴＳが角度（モータ角度θＭと負荷側角度θＬ）の差に対して線形に変化すると見なしている。
【数２】
2020064576.tif 000004
【００３２】
これらの方程式により、各伝達関数は、以下の式（４）〜（８）のように求められる。
【数３】
2020064576.tif 000005
【００３３】
モータトルクＴＭから関節トルクＴＳへの伝達関数ＧＴＳＴＭは式（９）のように表される。
【数４】
2020064576.tif 000006
【００３４】
式（９）の１行目は、式（３）から導かれ、２行目は式（４）、式（５）から導かれる。同様に、負荷側外乱トルクｄＬから関節トルクＴＳへの伝達関数ＧＴＳｄＬは式（１０）のように表される。
【数５】
2020064576.tif 000007
【００３５】
複数の入力、つまり、モータ側の入力（モータトルク）と負荷側の入力（負荷側外乱トルク）を考慮した関節トルクＴＳは、式（１１）のように表される。
【数６】
2020064576.tif 000008
【００３６】
ＧＴＭｄＬを適切なフィルタとして定義する。図３のように、負荷側には負荷側外乱トルクｄＬが加わり、制御部６は、フィルタ６ｂを通して、負荷側外乱トルクの推定値ｄＬ（ハット）を入力信号に加える。すると、関節トルクＴＳは式（１２）のように表される。ここで、ＴＭ０は、元々の入力トルク（駆動トルク）である。
【数７】
2020064576.tif 000009
【００３７】
負荷側外乱トルクｄＬと推定値ｄＬ（ハット）がお互いにキャンセルされていれば、外乱補償は成功しているといえる。負荷側外乱トルクが正確に推定されていれば、負荷側外乱トルクｄＬは推定値ｄＬ（ハット）と一致するので、式（１２）においてｄＬ＝ｄＬ（ハット）とすると、ｄＬとｄＬ（ハット）の項は式（１３）のようになる。
【数８】
2020064576.tif 000010
【００３８】
よって、フィルタＧＴＭＤＬは式（１４）のようになる。
【数９】
2020064576.tif 000011
【００３９】
伝達関数ＧＴＭｄＬは推定値をモータトルクに変換するフィルタ６ｂとなる。上記のように、２慣性系において、負荷側の外乱の推定値ｄＬ（ハット）に基づいて、関節トルクに対する影響を補償するフィルタ６ｂを得ることができる。制御部６の外乱オブザーバは、第１センサ情報、及び第２センサ情報に基づいて、負荷部材に加わる外乱を推定する。そして、制御部６は、フィルタ２ｂを伝達関数で表現した場合に分子と分母とにおいて、外乱の推定値に対する次数が同じであり、分子に駆動側のイナーシャを含み、分母に負荷側のイナーシャ（ノミナル値）を含むフィルタ６ｂを用いて、外乱の推定値を駆動手段の駆動力に変換する。
【００４０】
非特許文献１は、負荷側が与える影響のうち、共振比制御で用いられるフィードバックトルクの影響を考慮するフィルタを用いている。これに対して、本実施の形態では負荷側外乱が与える影響のうち、軸トルクへの影響を考慮するためのフィルタ６ｂを用いている。フィルタ６ｂは、負荷側の外乱トルクの推定値を、モータのトルクに変換している。そのため汎用性が高い。つまり、フィルタ６ｂは、共振比制御を前提としていないフィルタであるため、高い汎用性を有している。
【００４１】
また、フィルタ６ｂでは、分母のｓの次数と、分子のｓの次数が同じ（プロパー）であるため、制御器を実装しやすい。つまり、フィルタ６ｂでは、推定値ｄＬ（ハット）に対する次数が１次（１回微分）で同じ次数となっているため、実装性を向上することができる。よって、適切なフィードバック制御を容易に行うことができる。汎用性及び実装性の高い制御システム、制御方法を実現することができる。
【００４２】
なお、フィルタ６ｂの分子には駆動側の粘性摩擦係数ＤＭが含まれており、分母には負荷側の粘性摩擦係数ＤＬｎ（ノミナル値）が含まれているが、粘性摩擦係数ＤＭ、粘性摩擦係数ＤＬｎのいずれか又は両方は０とすることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、外乱オブザーバ６ａにおいて、トルクセンサ値（Ｋの出力）を利用している。つまり、トルクセンサである第１センサ４が出力した関節トルクＴＳを利用している。しかしながら、第１センサ４として、モータエンコーダを用いて、エンコーダの値を利用するようにしてもよい。例えば、減速比を考慮したエンコーダの値の差に対して、ばね要素の剛性を乗算することで、軸ねじれトルクを算出することが可能となる。そして、算出した軸ねじれトルクを外乱オブザーバ６ａで利用することが可能となる。
【００４４】
実施の形態では、制御部６が、目標トルクに負荷側トルクを追従させるように、トルク制御となっているが、フィルタ６ｂの出力の利用用途はこれに限定されるものではない。例えば、トルク推定値によって、位置制御の外乱抑圧性能を向上させることも可能である。例えば、制御部６は、タスクを達成させるように、外乱の推定値ｄＬ（ハット）に応じて制御器の操作量を変化させる制御を行う。フィルタ２ｂは、トルク制御以外に、インピーダンス制御などの、力を逃がすような柔軟制御にも適用が可能である
【００４５】
また、上述した制御プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、負荷部材を駆動する駆動手段は、電気モータに限らず、油圧モータ、水圧モータ等の圧力モータやその他どのようなアクチュエータでもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  制御システム
２  関節部
２ａ  減速機
２ｂ  リンク
３  モータ
４  第１センサ
５  第２センサ
６  制御部
６ａ  外乱オブザーバ
６ｂ  フィルタ
２１  負荷側の慣性系
２２  駆動側の慣性系
２３  ＰＩＤコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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