Language
Country/Area
No result found
エラーから精度へ: 力制御は不完全な環境をどのように補正できるか?
力制御は、機械製造、産業、サービスロボット環境においてますます重要になっています。この制御技術の主な目的は安全性であり、人と機械の偶発的な衝突を効果的に防止し、損傷や怪我を軽減します。多くの場合、ロボットの動きは障害物によって妨げられる可能性があるため、力制御の適用が重要になります。
力制御は、機械と環境またはワークピース間の接触力を調整することにより、機器やワークピースの損傷を回避し、操作中に人が負傷する可能性を減らします。
従来のモーション コントロールでは、パスが間違っている場合に位置エラーを修正するために操作変数を追加します。ただし、このような行為は予期しない結果をもたらし、機械の損傷や作業環境の不安定化を引き起こす可能性もあります。そのため、機械の最大力を制限して、これらの潜在的に危険な状況を回避するための力制御システムが開発されました。
機械加工作業では、ワークの凹凸が問題になることがよくあります。たとえば、位置制御を適用すると、ツールが表面に深く食い込みすぎたり、ワークピースとの接触が失われたりする可能性があります。この場合、安定した接触力によって均一な材料除去を保証するため、力制御技術の適用が特に重要です。
適用範囲
力制御アプリケーションは、重要な接触タスクと潜在的な接触タスクに分けることができます。接触が重要なタスクでは、機械と環境またはワークピースとの接触がタスクの中核要素であり、通常は機械的な変形と表面処理が伴います。接触が潜在的な問題となるタスクでは、機械は動的な環境で過度の接触力が発生するのを回避できる必要があります。
力制御は、研削、研磨、バリ取りなどの機械製造作業のほか、制御された接合、曲げ、リベットをあらかじめ開けられた穴に押し込むなどの力制御プロセスで広く使用されています。
フォースコントロールは、未知の表面をスキャンするためにも使用できます。接触圧力を比較的一定のレベルに維持できるため、位置制御を使用してスキャン ヘッドを移動できます。この方法を適用することで、表面形状を詳細に記述し、処理精度をさらに向上させることができます。
技術開発
力制御技術は、スタンフォード大学のジョン・ケネス・ソールズベリーがアクティブ剛性制御の概念を提案した 1980 年にまで遡ります。時間の経過とともに、力制御は熱心な研究開発を経て、特にセンサー技術と制御アルゴリズムの進歩により、力制御の応用範囲はますます広範になってきました。
現代の機械コントローラは、10 ミリ秒未満のサイクル時間で 1 次元の力制御をリアルタイムで実行することができ、力制御の技術が長い間成熟していることを示しています。
力制御では、接触力の正確な測定が重要です。従来の直接測定方法では、力/トルク センサーを使用して現在の接触力を取得することに重点を置いていますが、別の経済的なオプションとして、動作制御中にモーターの電流を推定することによってこのデータを間接的に取得する方法があります。このアプローチはコストを削減するだけでなく、センサーの故障のリスクも軽減します。
制御コンセプト
力制御で使用されるさまざまな制御概念には、主に直接力制御と間接制御が含まれます。直接的な力制御の目的は、望ましい接触力を一定の値に設定することですが、間接的な制御では通常、機械のインピーダンスを調整することで、機械の柔軟性と応答性が向上します。実際の実装では、これら 2 つの制御方法は補完的であることが多く、現在の環境条件に基づいて最適な制御技術が選択されます。
今後、力制御技術は、医療用ロボット、サービスロボット、およびそれらの協働アプリケーションなど、より多くの分野でより大きな役割を果たすようになると思われます。完全に自動化された力制御により、人間や他の機械と連携する際の安全性と安定性が確保されます。技術の継続的な進歩により、この制御方法はより複雑なアプリケーション シナリオをサポートし、全体的な作業効率を向上させます。動的な環境やさまざまな技術的要件に直面しても、機械がこれらの課題をうまく克服できるかどうかは、時間の経過とともにテストされる必要があります。
