第 5 章 StewartPlatform 型パラレルリンク構造 の制御
5.1 モーションコントロール
パラレルリンク構造実験装置におけるモーションコントロールの概要を図5.1に示す。こ こ で ，𝐶𝑟= [𝑥𝑟 𝑦𝑟 𝑧𝑟 𝛼𝑟 𝛽𝑟 𝛾𝑟]Tは エ ン ド エ フ ェ ク タ の 位 置 ・ 姿 勢 目 標 値 ， 𝑙𝑟= [𝑙𝑟1 𝑙𝑟2 𝑙𝑟3 𝑙𝑟4 𝑙𝑟5 𝑙𝑟6]𝑇はアクチュエータの変位量を表す。パラレルリンク構造 実験装置のモーションコントロールは，逆運動学計算から各アクチュエータの変位量を求 め，モーションコントロールボードに動作指令として入力する。そしてコントロールボー ド内で指令からパルス信号を作成し，モータドライバユニットに入力することでモータを 制御する。
図5.1 パラレルリンク実験装置におけるモーションコントロールの概要
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5.1.1 直線補間機能
シリアルリンク構造では直列的，並列的に複数のモータが駆動しても目標値に到達する ことが可能である。しかしパラレルリンク構造では，幾何学的問題からすべてのアクチュ エータを同期して並列的に駆動しなければならない。そこで，本研究ではパラレルリンク 構造実験装置のモーションコントロールに直線補間機能を付加した。図5.2に直線補間機能 の概要を示す。直線補間機能とはX軸，Y軸の2軸制御を行うとき，両軸を同期制御しな がら，合成軌跡が直線となるように目標値へ移動する機能である。この機能を入力が 6 変 数であるパラレルリンク構造実験装置に当てはめて考える。求められる機能は，6本のアク チュエータの速度及び変位量の比率を一定に保ち，各目標値に同時に到達することである。
そこで6本のアクチュエータの中で最も移動距離の長いアクチュエータをマスタ，残りの5 本のアクチュエータをスレイブとし，マスタの指定移動距離を𝐷𝑀，任意のスレイブの指定 移動距離を𝐷𝑆，マスタの現在移動位置を𝑃𝑀，任意のスレイブの現在位置を𝑃𝑆とすると，マ スタとスレイブの関係は以下の式で表せる。
𝑃𝑀: 𝑃𝑆= 𝐷𝑀: 𝐷𝑆 (5.1)
図5.2 直線補間機能
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5.1.2 6 軸台形速度制御
本研究ではマニピュレータへの負荷を考慮し，6軸補間機能に台形速度制御を使用した。
速度信号に台形波形を用いることで，アクチュエータの変位をS字特性で駆動することが できる。図5.3に台形速度制御による6軸直線補間機能の概要を示す。マスタの移動量を𝑙𝑀， スレイブの移動量を𝑙𝑆，マスタの速度を𝑉𝑀，マスタの加/減速度を𝐴𝑀とすると，加速終了時 間𝑡1，減速開始時間𝑡2は以下の値となる。
𝑡1= 𝑉𝑀
𝐴𝑀 (5.2)
𝑡2= 𝑙𝑀
𝑉𝑀 (5.3)
(5.1)式より，スレイブの速度𝑉𝑆及びスレイブの加/減速度𝐴𝑆は，
𝑉𝑠 =𝑙𝑠
𝑡2 (5.4)
𝐴𝑠=𝑉𝑠
𝑡1 (5.5)
となる。
図5.3 台形速度制御による6軸直線補間機能
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