制御実験

実験は，以下の条件で，外乱補償なしの場合とありの場合について行った．ベー スは初期状態を保ち，手先は初期位置からx方向に−0.6m，y方向に0.15m離れた

(a) Strain gage and mass weight

(b) Strain gage and thrust of thruster

Fig. 3.7: Experimental apparatus for thrust measurement

Fig. 3.8: Relationship between weight and strain gage amplifier output

Fig. 3.9: Relationship between input voltage and thrust

Fig. 3.10: Robot motion without disturbance obserber

ターゲットまで直線軌道で移動させる．位置と速度のフィードバックゲインは，そ れぞれKp = diag{100, 100, 100, 100, 100}とKv = diag{10, 10, 10, 20, 20} に 設定した．また，外乱補償で用いたフィルタの時定数はT = 1 [s]である．

まず，外乱補償なしの場合の実験結果のロボットの挙動および時間履歴を，それ ぞれFig. 3.10と3.11に示す．なお，Fig. 3.11は上から手先希望加速度，手先位置誤 差，関節角速度入力，ベース位置・姿勢誤差，ベース入力を示している．

Fig. 3.10からわかるように，実験開始時点にベース変動が生じるようロボットの

初期状態を設定しているため，Fig. 3.11のベース位置・姿勢誤差は実験開始直後若 干大きくなっているが，その後初期状態を保持するよう制御されていることがわか る．また，マニピュレータ手先位置誤差も，実験開始直後ベース変動の影響を若干 受けているが，目標軌道に追従しているのが図より読み取れる．

つぎに，外乱補償ありの場合の実験結果のロボットの挙動および時間履歴を，そ れぞれFig. 3.12と3.13に示す．なお，Fig. 3.13も外乱補償なしのFig. 3.11と同様 に，上から手先希望加速度，手先位置誤差，関節角速度入力，ベース位置・姿勢誤 差，ベース入力を示している．さらに，推定値の時間履歴をFig. 3.14に示す．

実験開始直後のベース変動，すなわち位置・姿勢誤差は，外乱補償なしのFig. 3.11 と比較して，外乱補償ありの場合はFig. 3.13より十分抑制されており，このこと

Fig. 3.11: Experimental result without disturbance observer

Fig. 3.12: Robot motion with disturbance observer

はFig. 3.12の挙動図からも読み取れる．また，全般的に，Fig. 3.14のベース外乱

推定により，Fig. 3.13の外乱補償ありのベース制御入力の変動が，外乱補償なしの

Fig. 3.11よりも十分抑制されている．その結果，手先位置誤差も小さくなっている

のもFig. 3.11と3.13より読み取れる．

なお，外乱補償ありの場合は，Fig. 3.5よりベース加速度が必要であり，実験では 位置・姿勢角の2階後退差分近似を用いている．しかしながら，2階後退差分近似に 起因する加速度情報のノイズの影響も外乱補償のフィルタにより十分抑制できてい ると考えられる．

以上より，UVMSに対する分解加速度制御法，特に外乱補償を付加した分解加速 度制御法が有用であることが確認できる．