[发明专利]弹性体致动器的控制装置及控制方法、控制程序

说明书

技术领域

本发明涉及流体压力驱动致动器等对通过弹性体的变形而被驱动的弹性体致动器的动作进行控制的弹性体致动器的控制装置及控制方法、控制程序。

背景技术

近年来，宠物机器人等家庭用机器人在被积极研发，将来期待家务支援机器人等更为实用的家庭用机器人被实用。家庭用机器人需要进入家庭内与人类共同生活，所以在必需的规格方面与以往产业用机器人等不同。

就产业用机器人而言，使用电机或减速器，通过高增益的反馈控制，实现了所谓反复精度0.1mm等的高手尖位置精度。但是，被这样的电机驱动的机构，其刚性高，大多数情况下欠缺柔软性，在所谓安全性方面问题多。

与此相对，就家庭用机器人而言，并不需要所谓反复精度0.1mm等的高精度，在与人类接触时不会产生危害等安全性受到重视。因此，不能说像以往产业用机器人那样通过电机来驱动的机构适合家庭用机器人等重视安全性的领域，需要柔软且安全的机器人手臂。

对于这样的课题，例如提出了利用McKibben型的气压致动器的机器人手臂。关于McKibben型的气压致动器的结构，是在橡胶材料构成的管状弹性体的外表面配设纤维绳构成的约束单元，用密封件将管状弹性体的两端部气密密封。在通过流体注入注出单元利用空气等压缩性流体向管状弹性体的内部空间施加内压时，管状弹性体主要向半径方向膨胀，但通过约束单元的作用，转换成管状弹性体的中心轴方向的运动，全长发生收缩。该McKibben型的致动器的特征在于，其主要由弹性体构成，所以是具有柔软性、安全且量轻的致动器。

但是，就McKibben型的致动器等通过空气等的流体压力进行动作的流体压力驱动致动器而言，因流体的压缩性所致的弹性性质或流路电阻等的影响使得响应性差。为此，要承担在以往存在的一般反馈控制中无法实现所希望的精度等在弹性体致动器中难以控制的课题。

对于这样的课题，作为以往技术，公开有如下的控制装置，即配设内部状态误差补偿单元，构成将上述弹性体致动器的内部状态反馈的控制系统，此外，配设目标内部状态决定单元，构成将目标内部状态前馈的控制系统，响应性良好，静差少，可以实现高速、高精度的控制(专利文献1)。

专利文献1：特开2005-95989号公报

但是，关于上述目标内部状态决定单元，由于用近似多项式等表达事先进行实验来计量输出和内部状态的关系得到的结果，对于事先设想的变动参数以外的变化，无法变更目标内部状态。为此存在如下的课题，在像家庭用机器人那样难以事先设想全部环境的状况下，输出和内部状态的关系与事先设想的环境不同，精度降低。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述以往的课题，提供一种即便是事先设想由弹性体致动器驱动的机器人手臂等的可动机构的环境以外也能高精度控制位置或力的、弹性体致动器的控制装置及控制方法、控制程序。

为了解决上述以往的课题，本发明如下所述构成。

根据本发明的第一方式，提供一种弹性体致动器的控制装置，具备：

内部状态计量单元，其对上述弹性体致动器的内部状态进行计量；

输出计量单元，其对上述弹性体致动器的输出进行计量；

输出误差补偿单元，其通过输入上述弹性体致动器的输出的目标值和由上述输出计量单元计量的上述弹性体致动器的输出的计量值来对输出误差进行补偿；

目标内部状态决定单元，其通过上述弹性体致动器的输出的目标值来决定上述弹性体致动器的内部状态的目标值；

适应目标内部状态矫正单元，其当上述弹性体致动器的输出的目标值及上述弹性体致动器的输出的计量值之间产生了误差时按照减小其误差的方式决定内部状态的目标矫正值；和

内部状态误差补偿单元，其通过被输入来自上述输出误差补偿单元的输出、从上述目标内部状态决定单元输出的内部状态的目标值、从上述适应目标内部状态矫正单元输出的内部状态的目标矫正值、以及来自上述内部状态计量单元的输出来对内部状态误差进行补偿；

根据通过上述内部状态误差补偿单元补偿的上述内部状态误差，按照使上述弹性体致动器的上述输出的计量值为上述输出的目标值的方式进行控制。

通过这样的构成，即便在事先设想的环境以外，也能够实现可以高精度控制位置或力的弹性体致动器的控制。

根据本发明的第十三方式，提供一种弹性体致动器的控制方法，具备：

内部状态计量单元，其对上述弹性体致动器的内部状态进行计量；

输出计量单元，其对上述弹性体致动器的输出进行计量；