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特開2023-174034移動体制御装置、移動体制御システム、移動体システム、移動体制御方法及び移動体制御プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023174034
(43)【公開日】2023-12-07
(54)【発明の名称】移動体制御装置、移動体制御システム、移動体システム、移動体制御方法及び移動体制御プログラム
(51)【国際特許分類】
B66D 1/44 20060101AFI20231130BHJP
E04G 3/30 20060101ALI20231130BHJP
B66D 1/46 20060101ALI20231130BHJP
【ＦＩ】
B66D1/44 A
E04G3/30 303B
B66D1/46 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022086642
(22)【出願日】2022-05-27
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）「令和３年度、国立研究開発法人科学技術振興機構研究成果最適展開支援プログラム 産学共同（本格型）事業「パラレルワイヤ機構を利用した建物外壁タイル診断の高精度化・自動化」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願」
(71)【出願人】
【識別番号】304021417
【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学
(71)【出願人】
【識別番号】000001373
【氏名又は名称】鹿島建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100122781
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 寛
(74)【代理人】
【識別番号】100170818
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 秀輝
(72)【発明者】
【氏名】菅原 雄介
(72)【発明者】
【氏名】熱海 七都
(72)【発明者】
【氏名】武田 行生
(72)【発明者】
【氏名】片村 立太
(72)【発明者】
【氏名】水谷 亮
(72)【発明者】
【氏名】柳田 克巳
(72)【発明者】
【氏名】三谷 哲史
【テーマコード（参考）】
2E003
【Ｆターム（参考）】
2E003EB01
2E003EB03
2E003EB06
(57)【要約】
【課題】位置決めの制御と張力の制御とを両立させる。
【解決手段】移動体制御装置１は、移動体８の移動目標に関する情報を受けて移動体８を所望の位置に配置するための制御信号をウインチ５に与えるトルク計算部２と、予め与えられる目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）と、所望の位置に移動体８があるときに複数のワイヤ７のそれぞれに発生する計測張力φ１６（ｆｍ）と、の差異に起因する張力誤差の評価値φ３４を小さくするための条件を、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）としてトルク計算部２に与える平均張力積分フィードバック部３と、を備える。平均張力積分フィードバック部３は、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を、所望の位置にある移動体８に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件から導いた分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を利用して複数のワイヤ７ごとに算出する。
【選択図】図４
【解決手段】移動体制御装置１は、移動体８の移動目標に関する情報を受けて移動体８を所望の位置に配置するための制御信号をウインチ５に与えるトルク計算部２と、予め与えられる目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）と、所望の位置に移動体８があるときに複数のワイヤ７のそれぞれに発生する計測張力φ１６（ｆｍ）と、の差異に起因する張力誤差の評価値φ３４を小さくするための条件を、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）としてトルク計算部２に与える平均張力積分フィードバック部３と、を備える。平均張力積分フィードバック部３は、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を、所望の位置にある移動体８に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件から導いた分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を利用して複数のワイヤ７ごとに算出する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部の動作に起因して前記駆動部から繰り出されたワイヤの長さであるワイヤ長が調整されることによって、前記複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体を移動させるための移動体制御装置であって、
前記移動体の移動目標に関する情報を受けて前記移動体を所望の位置に配置するための制御信号を前記駆動部に与える第１演算手段と、
目標平均張力と、前記所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差の評価値を小さくするための条件を、前記ワイヤ長の修正値として前記第１演算手段に与える第２演算手段と、を備え、
前記第２演算手段は、前記ワイヤ長の前記修正値を、前記所望の位置にある前記移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して前記複数のワイヤごとに算出する、移動体制御装置。
前記移動体の移動目標に関する情報を受けて前記移動体を所望の位置に配置するための制御信号を前記駆動部に与える第１演算手段と、
目標平均張力と、前記所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差の評価値を小さくするための条件を、前記ワイヤ長の修正値として前記第１演算手段に与える第２演算手段と、を備え、
前記第２演算手段は、前記ワイヤ長の前記修正値を、前記所望の位置にある前記移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して前記複数のワイヤごとに算出する、移動体制御装置。
【請求項2】
前記第２演算手段は、
前記張力誤差の評価値を得る手段と、
前記つり合い条件から導かれる分配比を得る手段と、
前記張力誤差の評価値及び前記分配比を利用して、前記ワイヤ長の前記修正値を得る手段と、を含む、請求項１に記載の移動体制御装置。
前記張力誤差の評価値を得る手段と、
前記つり合い条件から導かれる分配比を得る手段と、
前記張力誤差の評価値及び前記分配比を利用して、前記ワイヤ長の前記修正値を得る手段と、を含む、請求項１に記載の移動体制御装置。
【請求項3】
前記張力誤差を得る手段は、
前記複数のワイヤのそれぞれに発生した複数の前記計測張力の平均である計測平均張力を得る手段と、
目標平均張力と前記計測平均張力の差分である平均張力誤差を得る手段と、
前記平均張力誤差を時間で積分した値を前記張力誤差の評価値として得る手段と、を有する、請求項２に記載の移動体制御装置。
前記複数のワイヤのそれぞれに発生した複数の前記計測張力の平均である計測平均張力を得る手段と、
目標平均張力と前記計測平均張力の差分である平均張力誤差を得る手段と、
前記平均張力誤差を時間で積分した値を前記張力誤差の評価値として得る手段と、を有する、請求項２に記載の移動体制御装置。
【請求項4】
前記第１演算手段は、
前記移動体の移動目標に関する情報を逆運動学モデルに当てはめることによって目標ワイヤ長を得る手段と、
前記目標ワイヤ長と計測によって得た前記ワイヤ長である計測ワイヤ長に関する値との差分を得る手段と、
前記目標ワイヤ長に対して前記修正値を足し合わせる手段と、を含み、
前記第１演算手段は、前記計測ワイヤ長に関する値との差分を得る手段を含む第１のフィードバック系を構成し、
前記第１演算手段及び前記第２演算手段は、前記修正値を足し合わせる手段を含む第２のフィードバック系を構成する、請求項１に記載の移動体制御装置。
前記移動体の移動目標に関する情報を逆運動学モデルに当てはめることによって目標ワイヤ長を得る手段と、
前記目標ワイヤ長と計測によって得た前記ワイヤ長である計測ワイヤ長に関する値との差分を得る手段と、
前記目標ワイヤ長に対して前記修正値を足し合わせる手段と、を含み、
前記第１演算手段は、前記計測ワイヤ長に関する値との差分を得る手段を含む第１のフィードバック系を構成し、
前記第１演算手段及び前記第２演算手段は、前記修正値を足し合わせる手段を含む第２のフィードバック系を構成する、請求項１に記載の移動体制御装置。
【請求項5】
前記第１演算手段が含む前記ワイヤ長との差分を得る手段に与えられる計測によって得た前記ワイヤ長を補正する第３演算手段をさらに備え、
前記第３演算手段は、
前記計測ワイヤ長に対応する補正ワイヤ剛性を、前記複数のワイヤのそれぞれについて得る手段と、
前記補正ワイヤ剛性と前記計測ワイヤ長とを利用して、前記複数のワイヤのそれぞれについて補正ワイヤ長を得る手段と、を含み、
前記第１演算手段の前記計測ワイヤ長に関する値との差分を得る手段は、前記計測ワイヤ長に関する値として前記補正ワイヤ長を受ける、請求項４に記載の移動体制御装置。
前記第３演算手段は、
前記計測ワイヤ長に対応する補正ワイヤ剛性を、前記複数のワイヤのそれぞれについて得る手段と、
前記補正ワイヤ剛性と前記計測ワイヤ長とを利用して、前記複数のワイヤのそれぞれについて補正ワイヤ長を得る手段と、を含み、
前記第１演算手段の前記計測ワイヤ長に関する値との差分を得る手段は、前記計測ワイヤ長に関する値として前記補正ワイヤ長を受ける、請求項４に記載の移動体制御装置。
【請求項6】
複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部の動作に起因して前記駆動部から繰り出されたワイヤの長さであるワイヤ長が調整されることによって、前記複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体を移動させるための移動体制御システムであって、
前記ワイヤ長を得るワイヤ長センサと、
所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する張力を得る張力センサと、
前記複数の駆動部に制御信号を与える移動体制御部と、を備え、
前記移動体制御部は、
前記移動体の移動目標に関する情報を受けて前記移動体を所望の位置に配置するための制御信号を前記駆動部に与える第１演算手段と、
目標平均張力と、前記所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、前記ワイヤ長の修正値として前記第１演算手段に与える第２演算手段と、を有し、
前記第２演算手段は、前記ワイヤ長の前記修正値を、前記所望の位置にある前記移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して前記複数のワイヤごとに算出する、移動体制御システム。
前記ワイヤ長を得るワイヤ長センサと、
所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する張力を得る張力センサと、
前記複数の駆動部に制御信号を与える移動体制御部と、を備え、
前記移動体制御部は、
前記移動体の移動目標に関する情報を受けて前記移動体を所望の位置に配置するための制御信号を前記駆動部に与える第１演算手段と、
目標平均張力と、前記所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、前記ワイヤ長の修正値として前記第１演算手段に与える第２演算手段と、を有し、
前記第２演算手段は、前記ワイヤ長の前記修正値を、前記所望の位置にある前記移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して前記複数のワイヤごとに算出する、移動体制御システム。
【請求項7】
複数のワイヤと、
前記複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部と、
前記複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体と、
前記複数の駆動部に制御信号を与える移動体制御部と、を備え、
前記移動体制御部は、
前記移動体の移動目標に関する情報を受けて前記移動体を所望の位置に配置するための制御信号を前記駆動部に与える第１演算手段と、
目標平均張力と、前記所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、前記ワイヤ長の修正値として前記第１演算手段に与える第２演算手段と、を有し、
前記第２演算手段は、前記ワイヤ長の前記修正値を、前記所望の位置にある前記移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して前記複数のワイヤごとに算出する、移動体システム。
前記複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部と、
前記複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体と、
前記複数の駆動部に制御信号を与える移動体制御部と、を備え、
前記移動体制御部は、
前記移動体の移動目標に関する情報を受けて前記移動体を所望の位置に配置するための制御信号を前記駆動部に与える第１演算手段と、
目標平均張力と、前記所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、前記ワイヤ長の修正値として前記第１演算手段に与える第２演算手段と、を有し、
前記第２演算手段は、前記ワイヤ長の前記修正値を、前記所望の位置にある前記移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して前記複数のワイヤごとに算出する、移動体システム。
【請求項8】
複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部の動作に起因して前記駆動部から繰り出されたワイヤの長さであるワイヤ長が調整されることによって、前記複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体を移動させるための移動体制御方法であって、
前記移動体の移動目標に関する情報を受けて前記移動体を所望の位置に配置するための制御信号を前記駆動部に与える第１ステップと、
目標平均張力と、前記所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、前記ワイヤ長の修正値として前記第１ステップの処理に返す第２ステップと、を有し、
前記第２ステップは、前記ワイヤ長の前記修正値を、前記所望の位置にある前記移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して前記複数のワイヤごとに算出する、移動体制御方法。
前記移動体の移動目標に関する情報を受けて前記移動体を所望の位置に配置するための制御信号を前記駆動部に与える第１ステップと、
目標平均張力と、前記所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、前記ワイヤ長の修正値として前記第１ステップの処理に返す第２ステップと、を有し、
前記第２ステップは、前記ワイヤ長の前記修正値を、前記所望の位置にある前記移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して前記複数のワイヤごとに算出する、移動体制御方法。
【請求項9】
複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部の動作に起因して前記駆動部から繰り出されたワイヤの長さであるワイヤ長が調整されることによって、前記複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体を移動させるための制御をコンピュータに実行させる移動体制御プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記移動体の移動目標に関する情報を受けて前記移動体を所望の位置に配置するための制御信号を前記駆動部に与える第１演算手段と、
目標平均張力と、前記所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、前記ワイヤ長の修正値として前記第１演算手段に与える第２演算手段と、して動作させ、
前記第２演算手段は、前記ワイヤ長の前記修正値を、前記所望の位置にある前記移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して前記複数のワイヤごとに算出する、移動体制御プログラム。
前記コンピュータを、
前記移動体の移動目標に関する情報を受けて前記移動体を所望の位置に配置するための制御信号を前記駆動部に与える第１演算手段と、
目標平均張力と、前記所望の位置に前記移動体があるときに前記複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、前記ワイヤ長の修正値として前記第１演算手段に与える第２演算手段と、して動作させ、
前記第２演算手段は、前記ワイヤ長の前記修正値を、前記所望の位置にある前記移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して前記複数のワイヤごとに算出する、移動体制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動体制御装置、移動体制御システム、移動体システム、移動体制御方法及び移動体制御プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
パラレルワイヤ機構は、移動体に複数本のワイヤを連結し、ウインチなどを用いて当該ワイヤの繰り出し長さを制御することによって、対象物を所望の位置まで移動させる。特許文献１は、パラレルワイヤ機構に関する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－２７０３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
移動体を所望の位置まで移動させるための位置決めには、ワイヤの繰り出し長さを制御する方式がある。具体的には、まず、ウインチに設けたロータリエンコーダなどを用いて目標位置に移動する前のワイヤの繰り出し長さを計測する。次に、移動体を目標位置に移動させるためのワイヤの繰り出し長さを算出する。そして、ワイヤの繰り出し長さに基づいて得られる目標トルクを満たすような繰り出しパターンに従うようにウインチを駆動する。
【0005】
上記の制御によって移動体が目標位置までの移動を完了し、目標位置において静止したとき、移動体に作用する力の合力は、釣り合っている。移動体には、ワイヤから作用する力だけではなく、そのほかの要因に起因する外力も作用する。その結果、ワイヤの本数やシステムの自由度によっては、目標位置において静止した移動体に作用する力の態様は、一通りではなく、複数の態様を取り得る。この力の態様は、上述したワイヤの繰り出し長さのみによっては、管理することができない場合があり得る。例えば、弱いワイヤの張力によってつり合いがとれている場合には、移動体に作用する外力によって移動体が意図しない動きを生じてしまう。また、強いワイヤの張力によってつり合いがとれている場合には、パラレルワイヤ機構を構成する滑車などの部品に過剰な負荷が生じてしまう。
【0006】
そこで、ワイヤの繰り出し長さに変えて、ワイヤの張力に基づいて移動体の移動を制御する方式も検討されている。具体的には、ウインチに設けたロータリエンコーダなどを用いて目標位置に移動する前のワイヤの繰り出し長さを計測する。次に、移動体を目標軌道に沿って移動させるためのワイヤの繰り出しトルクを算出する。そして、ワイヤに発生する張力を力センサによって計測しながら、ワイヤの繰り出しトルクを制御する。この制御では、ワイヤの張力の制御は、ワイヤごとに調整される。
【0007】
このような張力を利用した制御では、個別のワイヤごとにワイヤの張力を制御する。その結果、移動体に作用する力の合力としてみたとき、目標位置では移動体を静止させるための力の釣り合いがとれない場合も生じる。この場合には、力の釣り合いがとれる位置まで、移動体が移動する。従って、移動体の位置が目標位置からずれてしまうことになる。
【0008】
つまり、位置を優先させようとすると張力の釣り合いの状態を所望の状態にできなくなり、張力の釣り合いの状態を優先させようとすると所望の位置に配置することができなくなってしまう。要するに、所望の位置に配置することと、当該位置における移動体に作用する力の釣り合いの状態を制御することと、を両立させる技術は存在していなかった。
【0009】
そこで、本発明は、位置決めの制御と張力の制御とを両立させることができる移動体制御装置、移動体制御システム、移動体システム、移動体制御方法及び移動体制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一形態は、複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部の動作に起因して駆動部から繰り出されたワイヤの長さであるワイヤ長が調整されることによって、複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体を移動させるための移動体制御装置であって、移動体の移動目標に関する情報を受けて移動体を所望の位置に配置するための制御信号を駆動部に与える第１演算手段と、目標平均張力と、所望の位置に移動体があるときに複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差の評価値を小さくするための条件を、ワイヤ長の修正値として第１演算手段に与える第２演算手段と、を備え、第２演算手段は、ワイヤ長の修正値を、所望の位置にある移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して複数のワイヤごとに算出する。
【0011】
この移動体制御装置では、あらかじめ与えられる目標張力と計測張力の差が小さくなるように、第２演算手段がワイヤ長の修正値を算出する。第２演算手段は、ワイヤ長の修正値を算出するときに、所望の位置にある移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用する。つまり、第２演算手段は、ワイヤ長の修正値を算出するに際して、所望の位置にある移動体に作用する力のつり合いを維持することを条件として取り入れている。その結果、第２演算手段が算出するワイヤ長の修正値によれば、移動体の位置を維持しながら、張力のずれを小さくすることができる。従って、移動体制御装置は、移動体に関する位置決めの制御と張力の制御とを両立させることができる。
【0012】
上述の移動体制御装置の第２演算手段は、張力誤差の評価値を得る手段と、つり合い条件から導かれる分配比を得る手段と、張力誤差の評価値及び分配比を利用して、ワイヤ長の修正値を得る手段と、を含んでもよい。この構成によれば、好適なワイヤ長の修正値を得ることができる。
【0013】
上述の移動体制御装置の張力誤差を得る手段は、複数のワイヤのそれぞれに発生した複数の計測張力の平均である計測平均張力を得る手段と、目標平均張力と計測平均張力の差分である平均張力誤差を得る手段と、平均張力誤差を時間で積分した値を張力誤差の評価値として得る手段と、を有してもよい。この構成によっても、好適なワイヤ長の修正値を得ることができる。
【0014】
上述の移動体制御装置の第１演算手段は、移動体の移動目標に関する情報を逆運動学モデルに当てはめることによって目標ワイヤ長を得る手段と、目標ワイヤ長と計測によって得たワイヤ長である計測ワイヤ長に関する値との差分を得る手段と、目標ワイヤ長に対して修正値を足し合わせる手段と、を含んでもよい。第１演算手段は、計測ワイヤ長に関する値との差分を得る手段を含む第１のフィードバック系を構成してもよい。第１演算手段及び第２演算手段は、修正値を足し合わせる手段を含む第２のフィードバック系を構成してもよい。この構成によっても、移動体の位置を維持しながら、張力のずれを小さくすることができる。
【0015】
上述の移動体制御装置の第１演算手段が含むワイヤ長との差分を得る手段に与えられる計測によって得たワイヤ長を補正する第３演算手段をさらに備えてもよい。第３演算手段は、計測ワイヤ長に対応する補正ワイヤ剛性を、複数のワイヤのそれぞれについて得る手段と、補正ワイヤ剛性と計測ワイヤ長とを利用して、複数のワイヤのそれぞれについて補正ワイヤ長を得る手段と、を含んでもよい。第１演算手段の計測ワイヤ長に関する値との差分を得る手段は、計測ワイヤ長に関する値として補正ワイヤ長を受けてもよい。
【0016】
ワイヤは、張力に応じて伸びる弾性伸びが生じることがあるし、時間の経過と共に伸びが大きくなる張力緩和が生じることもある。この構成によれば、ワイヤの伸びに起因する位置決め精度の低下を抑制することができる。
【0017】
本発明の別の形態は、複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部の動作に起因して駆動部から繰り出されたワイヤの長さであるワイヤ長が調整されることによって、複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体を移動させるための移動体制御システムであって、ワイヤ長を得るワイヤ長センサと、所望の位置に移動体があるときに複数のワイヤのそれぞれに発生する張力を得る張力センサと、複数の駆動部に制御信号を与える移動体制御部と、を備え、移動体制御部は、移動体の移動目標に関する情報を受けて移動体を所望の位置に配置するための制御信号を駆動部に与える第１演算手段と、目標平均張力と、所望の位置に移動体があるときに複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、ワイヤ長の修正値として第１演算手段に与える第２演算手段と、を有し、第２演算手段は、ワイヤ長の修正値を、所望の位置にある移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して複数のワイヤごとに算出する。
【0018】
本発明のさらに別の形態である移動体システムは、複数のワイヤと、複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部と、複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体と、複数の駆動部に制御信号を与える移動体制御部と、を備え、移動体制御部は、移動体の移動目標に関する情報を受けて移動体を所望の位置に配置するための制御信号を駆動部に与える第１演算手段と、目標平均張力と、所望の位置に移動体があるときに複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、ワイヤ長の修正値として第１演算手段に与える第２演算手段と、を有し、第２演算手段は、ワイヤ長の修正値を、所望の位置にある移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して複数のワイヤごとに算出する。
【0019】
本発明のさらに別の形態は、複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部の動作に起因して駆動部から繰り出されたワイヤの長さであるワイヤ長が調整されることによって、複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体を移動させるための移動体制御方法であって、移動体の移動目標に関する情報を受けて移動体を所望の位置に配置するための制御信号を駆動部に与える第１ステップと、目標平均張力と、所望の位置に移動体があるときに複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、ワイヤ長の修正値として第１ステップの処理に返す第２ステップと、を有し、第２ステップは、ワイヤ長の修正値を、所望の位置にある移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して複数のワイヤごとに算出する。
【0020】
本発明のさらに別の形態は、複数のワイヤの一方の端部のそれぞれに連結された複数の駆動部の動作に起因して駆動部から繰り出されたワイヤの長さであるワイヤ長が調整されることによって、複数のワイヤの他方の端部に連結された１個の移動体を移動させるための制御をコンピュータに実行させる移動体制御プログラムであって、コンピュータを、移動体の移動目標に関する情報を受けて移動体を所望の位置に配置するための制御信号を駆動部に与える第１演算手段と目標平均張力と、所望の位置に移動体があるときに複数のワイヤのそれぞれに発生する計測張力と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、ワイヤ長の修正値として第１演算手段に与える第２演算手段と、して動作させ、第２演算手段は、ワイヤ長の修正値を、所望の位置にある移動体に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して複数のワイヤごとに算出する。
【0021】
本発明の別の形態である、移動体制御システム、移動体システム、移動体制御方法及び移動体制御プログラムによっても、移動体制御装置と同様に、位置決めの制御と張力の制御とを両立させることができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、位置決めの制御と張力の制御とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、添付図面を参照して、本開示を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【0025】
図１及び図２に示すように、移動体システム１０１は、移動体制御装置１（移動体制御部）と、複数のウインチ５（駆動部）と、複数のプーリユニット６と、複数のワイヤ７と、移動体８と、を有する。移動体システム１０１は、複数のワイヤ７の繰り出し長さを制御することによって、移動体８を所望の位置まで移動させる。このような機構を、パラレルワイヤ駆動機構と称する。
【0026】
移動体制御装置１は、壁面に吊り下げる各種の検査装置である移動体８に対する位置決めの制御と張力の制御とを両立させることができる。移動体制御装置１を含む移動体システム１０１は、一例として、タイル剥離検査装置を移動体８としたシステムに適用することができる。タイル剥離検査装置は、壁面から０．５ｍから１ｍ程度離れた位置から水撃を加える。その水撃によって生じる音に基づいてタイルの剥離の有無を検査する。集音された音は、音響解析システムに提供され、ＡＩや機械学習を用いて欠陥の有無を判別する。タイル剥離検査装置は、水撃のためウォーターガンと、集音のためのガンマイクと、画像による確認のためのカメラと、を備えてよい。
【0027】
移動体制御装置１は、移動体８の位置を維持したまま、ワイヤ７に作用する張力を大きくすることもできるし、張力を小さくすることもできる。このような張力は、目標平均張力φ３１として移動体制御装置１に入力することができる。例えば、移動体８に風などに起因する外力が作用するとき、移動体８を静止させるために、ワイヤ７の張力を高める必要がある。このような場合に、移動体制御装置１は、外力に対抗できるだけの剛性をワイヤ７の張力制御によって実現できる。また、外力が作用しないような場合には、ワイヤ７の張力制御によって実現できる剛性は、必ずしも高くなくてもよい。このような場合に、移動体制御装置１は、プーリユニット６などに過度な負荷が作用しない程度にワイヤ７の張力を緩めることもできる。
【0028】
ウインチ５は、モータドライバ５１と、モータ５２と、ロータリエンコーダ５３（ワイヤ長センサ）と、を有する（図２参照）。モータドライバ５１は、移動体制御装置１から出力される指令トルクφ１４（τc）に基づいて、モータ５２を動作させるためのモータ制御信号を発生する。モータ５２は、ワイヤ長を調整する。
【0029】
ロータリエンコーダ５３は、計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）を出力する。ロータリエンコーダ５３は、モータ５２の出力軸の回転角度を計測する。また、ロータリエンコーダ５３は、モータ５２により回転するウインチドラムに設けられてもよい。モータ５２の出力軸の回転角度を利用することによって、モータ５２が繰り出したワイヤ長を得ることができる。
【0030】
なお、ワイヤ長を得る手段は、ロータリエンコーダ５３に限定されない。ワイヤ長を得る手段は、ロータリエンコーダ５３とは別の手段によって得てもよい。
【0031】
プーリユニット６は、プーリ６１と、張力センサ６２と、を有する。図１は、モータ５２から移動体８までの間に１個のプーリユニット６を配置した構成を例示する。モータ５２から移動体８までの間には、２以上のプーリユニット６が配置されてもよい。また、ウインチ５と移動体８は、プーリユニット６を介することなく接続されてもよい。つまり、プーリユニット６は、省略することもできる。プーリユニット６を省略した場合には、所望の位置に張力センサを設ければよい。
【0032】
プーリ６１は、モータ５２から移動体８までに張られたワイヤ７が延びる方向を変更する。張力センサ６２は、計測張力φ１６（ｆｍ）を出力する。張力センサ６２は、例えば、中間シーブ軸にせん断ロードセルとして設けることができる。なお、張力センサ６２は、プーリユニット６とは別の部位に設けられてもよい。
【0033】
ワイヤ長センサであるロータリエンコーダ５３、張力センサ６２及び移動体制御装置１は、移動体制御システム１００を構成する。
【0034】
＜移動体制御装置＞
図３を参照して、移動体制御装置１のハードウェア構成について説明する。移動体制御装置１は、例えば、コンピュータ５００によって移動体制御プログラムＰＧが実行されることによって実現される。移動体制御プログラムＰＧは、コンピュータ５００に移動体制御方法を実行させるためのものである。
図３を参照して、移動体制御装置１のハードウェア構成について説明する。移動体制御装置１は、例えば、コンピュータ５００によって移動体制御プログラムＰＧが実行されることによって実現される。移動体制御プログラムＰＧは、コンピュータ５００に移動体制御方法を実行させるためのものである。
【0035】
移動体制御装置１は、１又は複数のコンピュータ５００を含む。コンピュータ５００は、プロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０１と、主記憶部５０２と、補助記憶部５０３と、通信制御部５０４と、入力装置５０５と、出力装置５０６とを有する。移動体制御装置１は、これらのハードウェアと、プログラム等のソフトウェアとにより構成された１又は複数のコンピュータ５００によって構成される。
【0036】
移動体制御装置１が複数のコンピュータ５００によって構成される場合には、これらのコンピュータ５００はローカルで接続されてもよいし、インターネット又はイントラネットなどの通信ネットワークを介して接続されてもよい。この接続によって、論理的に１つの移動体制御装置１が構築される。
【0037】
ＣＰＵ５０１は、オペレーティングシステムやアプリケーション・プログラムなどを実行する。主記憶部５０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）により構成される。補助記憶部５０３は、ハードディスク及びフラッシュメモリなどにより構成される記憶媒体である。補助記憶部５０３は、一般的に主記憶部５０２よりも大量のデータを記憶する。通信制御部５０４は、ネットワークカード又は無線通信モジュールにより構成される。入力装置５０５は、キーボード、マウス、タッチパネル、及び、音声入力用マイクなどにより構成される。出力装置５０６は、ディスプレイ及びプリンタなどにより構成される。
【0038】
補助記憶部５０３は、あらかじめ、移動体制御プログラムＰＧ及び処理に必要なデータを格納している。移動体制御プログラムＰＧは、移動体制御装置１の各機能要素をコンピュータ５００に実行させる。例えば、移動体制御プログラムＰＧは、ＣＰＵ５０１又は主記憶部５０２によって読み込まれ、ＣＰＵ５０１、主記憶部５０２、補助記憶部５０３、通信制御部５０４、入力装置５０５、及び出力装置５０６の少なくとも１つを動作させる。例えば、移動体制御プログラムＰＧは、主記憶部５０２及び補助記憶部５０３におけるデータの読み出し及び書き込みを行う。
【0039】
移動体制御プログラムＰＧは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどの有形の記録媒体に記録された上で提供されてもよい。移動体制御プログラムＰＧは、データ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。
【0040】
ここで、移動体制御装置１が実行する制御について説明する。まず、このパラレルワイヤ駆動機構の移動体８における力のつり合い式は、式（１）～（３）のとおりである。
ωＰ：移動体８にかかる外力のレンチベクトル。
ｆ：４本のワイヤ７の張力ベクトル。
ＡＴ：構造行列。
ｕｉ：ｉ番目のワイヤ７の方向を表す単位ベクトル。
ｂｉ：移動体８の代表点からみたｉ番目のワイヤ取付点の位置ベクトル。
【数1】
【数2】
【数3】
ωＰ：移動体８にかかる外力のレンチベクトル。
ｆ：４本のワイヤ７の張力ベクトル。
ＡＴ：構造行列。
ｕｉ：ｉ番目のワイヤ７の方向を表す単位ベクトル。
ｂｉ：移動体８の代表点からみたｉ番目のワイヤ取付点の位置ベクトル。
【0041】
移動体８の目標位置と、姿勢と、この時にかかる外力と、が式（１）～（３）に与えられたとき、これらとつり合うワイヤ張力の組合せを求めることは可能である。ただし、これらを満たす張力ベクトルの組合せは無数に存在する。
【0042】
移動体８がつり合いの状態にあるとき、ワイヤ張力の合力は「外力とつり合う力」と、「内力」と、を合わせたものと考えることができる。いま、移動体８がつり合いの状態にあり、「外力とつり合う力」と、「内力」と、がそれぞれ目標値からある誤差を持っていると仮定する。この状態で各ワイヤの張力を目標値に一致するように制御したとすると、つり合いの式が成り立たなくなることがある。その結果、移動体８は新たにつり合う位置まで移動してしまうドリフトが発生する可能性が生じる。
【0043】
そこで、移動体制御装置１は、式（３）を満たしながら内力を制御することで、ワイヤ張力の合力を維持したまま、間接的に内力のみを制御する。内力を間接的に表現する物理量としてワイヤ７の平均張力に着目する。そして、ワイヤ７の平均張力の積分フィードバックによう目標平均張力に一致させる。このとき、ワイヤ張力の合力を維持するために、つり合いの式を満たすそれそれのワイヤ７の繰出量を計算する。
【0044】
次に、ワイヤ剛性の計算と静的ワイヤ伸び補償とについて述べる。まず、張力が作用したときのワイヤ７の静的な伸びについて、ワイヤ７の剛性を用いた簡便な補償を行う。このとき、ｉ番目のワイヤ７の剛性（ｋｉ［Ｎ／ｍ］）は、単位長さのワイヤ７の剛性（ｋＷ［Ｎ／ｍ］）を用いると、式（４）により示される。
ｋｉ：ｉ番目のワイヤ７の剛性。
ｋＷ：単位長さのワイヤ７の剛性。
λｍ，ｉ、λｓｐ，ｉ：ワイヤ長（ｌｍ，ｉ、ｌｓｐ，ｉ［ｍ］）が単位長さの何倍かを表す無次元数。
【数4】
ｋｉ：ｉ番目のワイヤ７の剛性。
ｋＷ：単位長さのワイヤ７の剛性。
λｍ，ｉ、λｓｐ，ｉ：ワイヤ長（ｌｍ，ｉ、ｌｓｐ，ｉ［ｍ］）が単位長さの何倍かを表す無次元数。
【0045】
なお、「ｌｓｐ，ｉ」は、ｉ番目のワイヤ７について、ウインチ５のワイヤ繰出し点から最終プーリまでのワイヤ長である。「ｌｉ」は、最終プーリから移動体８までのワイヤ長、又は、最終プーリから移動体８とワイヤ７の接続点までのワイヤ長である。「ｌｍ，ｉ」は、ロータリエンコーダ５３の計測値から計算されるワイヤ長（ｌｉ）の計測値（計測ワイヤ長）である。
【0046】
ワイヤ７の剛性を示す対角行列（ＫＷ）を考える。そして、ある張力（ｆ）が作用したときの計測ワイヤ長（ｌｍ）は、式（５）に示す伸び補償後の補正ワイヤ長（ｌｍ，ｃｍｐ）として得られる。
ｌｍ，ｃｍｐ：伸び補償後の補正ワイヤ長。
ｌｍ：計測ワイヤ長。
ＫＷ：ワイヤ７の剛性を示す対角行列。
ｆ：張力。
【数5】
ｌｍ，ｃｍｐ：伸び補償後の補正ワイヤ長。
ｌｍ：計測ワイヤ長。
ＫＷ：ワイヤ７の剛性を示す対角行列。
ｆ：張力。
【0047】
次に、平均張力の積分フィードバックについて説明する。後述するように、この制御系では計算トルク法により指令張力（ｆｃ）を計算する。指令張力（ｆｃ）と張力センサ６２が出力する計測張力（ｆｍ）との差の積分値にゲインを乗算することによって張力の修正値を得る。ただし、ワイヤ７の剛性行列（ＫＷ）と構造行列（ＡＴ）とを用いて、張力の合力が変化しないよう修正する。まず、張力の合力を変化させない張力の変化（Δｆ）は、式（６）または式（７）によって示される。
ＡＴ：構造行列。
Δｆ：張力の変化。
【数6】
ＡＴ：構造行列。
Δｆ：張力の変化。
【数7】
【0048】
次に、第iのワイヤ７の張力変化に関する分配比の成分を、式（８）に示す。
ρΔｆ,i：第iのワイヤ７の張力変化に関する分配比。
Δｆｉ：第ｉのワイヤ７の張力変化。
【数8】
ρΔｆ,i：第iのワイヤ７の張力変化に関する分配比。
Δｆｉ：第ｉのワイヤ７の張力変化。
【0049】
そして、式（７）の両辺を第４のワイヤ７の張力変化（Δｆ４）で除する。その結果を分配比を定義する式（８）などを用いれば、式（９）を得る。
【数9】
【0050】
さらに、式（８）に示す定義を用いると、第４のワイヤ７の張力変化（Δｆ４）に対する第１、第２、第３のワイヤ７の張力変化（Δｆ１、Δｆ２、Δｆ３）の比率は、張力変化に関する分配比をベクトルにまとめた分配比ベクトル（ρΔｆ）として式（１０）のようにまとめられる。
この張力変化に関する分配比ベクトル（ρΔｆ）を満たすように張力を変化させれば、張力の合力は変化しない。この条件において、第４のワイヤ７の繰出量に対する第１、第２、第３のワイヤ７の繰出量のそれぞれの比率は、ワイヤ長に関する分配比ベクトル（ρΔｌ）として式（１１）に示される。
ρΔｌ：ワイヤ長に関する分配比ベクトル。
ＫＷ：ワイヤ７の剛性を示す対角行列。
ρΔｆ：張力変化に関する分配比ベクトル。
【数10】
この張力変化に関する分配比ベクトル（ρΔｆ）を満たすように張力を変化させれば、張力の合力は変化しない。この条件において、第４のワイヤ７の繰出量に対する第１、第２、第３のワイヤ７の繰出量のそれぞれの比率は、ワイヤ長に関する分配比ベクトル（ρΔｌ）として式（１１）に示される。
【数11】
ρΔｌ：ワイヤ長に関する分配比ベクトル。
ＫＷ：ワイヤ７の剛性を示す対角行列。
ρΔｆ：張力変化に関する分配比ベクトル。
【0051】
続いて、計測張力（ｆｍ）の平均値とあらかじめ与える目標平均張力（ｆｃ，ａｖｇ）について、式（１２）に示される差（平均張力誤差：Δｆａｖｇ）を得る。
Δｆａｖｇ：平均張力誤差。
ｆｃ，ａｖｇ：目標平均張力。
【数12】
Δｆａｖｇ：平均張力誤差。
ｆｃ，ａｖｇ：目標平均張力。
【0052】
平均張力誤差の積分とワイヤ長に関する分配比ベクトル（ρΔｌ）とを用いてワイヤ長の修正値（ΔｌＦＢ）を式（１３）により得る。
ΔｌＦＢ：ワイヤ長の修正値。
Δｆａｖｇ：平均張力誤差。
ρΔｌ：ワイヤ長に関する分配比ベクトル。
【数13】
ΔｌＦＢ：ワイヤ長の修正値。
Δｆａｖｇ：平均張力誤差。
ρΔｌ：ワイヤ長に関する分配比ベクトル。
【0053】
次に、計算トルク法による指令張力の計算について説明する。まず、あらかじめ与えられた移動体８の目標位置と、目標姿勢と、目標速度と、目標加速度と、を用いた逆運動学計算により、目標ワイヤ長（ｌｄ）と、目標ワイヤ長の一階微分（目標ワイヤ長速度）と、目標ワイヤ長の二階微分（目標ワイヤ長加速度）と、を得る。
【0054】
次に、これらを踏まえて、指令ワイヤ長（ｌｃ）の二階微分を得る。指令ワイヤ長（ｌｃ）の二階微分は、式（１４）に示すように、逆運動学計算から得られる目標ワイヤ長の二階微分の項と、伸び補償後の計測ワイヤ長（ｌｍ，ｃｍｐ）を含む項と、平均張力の積分フィードバックで得たワイヤ長修正値（ΔｌＦＢ）によって修正された項と、を含む。
ｌｍ，ｃｍｐ：伸び補償後の計測ワイヤ長。
ｌｄ，FB：修正目標ワイヤ長。＝ｌｄ＋ΔｌFB。
【数14】
ｌｍ，ｃｍｐ：伸び補償後の計測ワイヤ長。
ｌｄ，FB：修正目標ワイヤ長。＝ｌｄ＋ΔｌFB。
【0055】
次に、移動体８の運動方程式（式（１５）参照）を用いた逆動力学計算により、目標平均張力（ｆｃ，ａｖｇ）を与えたときの張力解を導出する。張力解は、式（１６）に示す指令張力（ｆｃ）である。
Ｍ：移動体８の慣性行列。
ωＰ：移動体８に作用する外力のレンチベクトル。
ＡＴ：構造行列。
ｆｃ：指令張力。
ｆｃ：指令張力。
【数15】
Ｍ：移動体８の慣性行列。
ωＰ：移動体８に作用する外力のレンチベクトル。
ＡＴ：構造行列。
ｆｃ：指令張力。
【数16】
ｆｃ：指令張力。
【0056】
目標平均張力（ｆｃ，ａｖｇ）について式（１７）を得る。
ｆｃ，ａｖｇ：目標平均張力。
【数17】
ｆｃ，ａｖｇ：目標平均張力。
【0057】
式（１７）を式（１５）に代入して整理すると式（１８）を得る。式（１８）に含まれる項は、式（１９）及び式（２０）により示される。
【数18】
【数19】
【数20】
【0058】
ここで、移動体８の指令加速度（Ｘｃの二階微分）は、ヤコビ行列（Ｊ）と指令ワイヤ長（ｌｃ）を用いて式（２１）及び式（２２）により示される。
【数21】
【数22】
【0059】
以上をまとめると、指令張力（ｆｃ）は、式（２３）により示される。
【数23】
【0060】
次に、ウインチ５の動力学を考慮した指令トルク（τｃ）について説明する。ウインチ５の運動方程式と、張力のフィードフォワード項と慣性及び粘性の補償項とによれば、指令トルク（τc）は、式（２４）により示される。
ξ：ウインチ５の減速比。
ｒｓ：ウインチ５のスパイラルプーリのピッチ円半径。
Ｊｍ：ウインチ５の慣性モーメント。
Ｄ：ウインチ５の粘性係数。
ｆｃ：指令張力。
τｃ：指令トルク。
【数24】
ξ：ウインチ５の減速比。
ｒｓ：ウインチ５のスパイラルプーリのピッチ円半径。
Ｊｍ：ウインチ５の慣性モーメント。
Ｄ：ウインチ５の粘性係数。
ｆｃ：指令張力。
τｃ：指令トルク。
【0061】
＜移動体制御装置＞
以下、上述した制御を実現する移動体制御装置１について説明する。移動体制御装置１は、ウインチ５に指令トルクφ１４（τc）を出力する。移動体制御装置１は、ウインチ５に指令トルクφ１４（τc）を出力できる態様であれば、その設置位置や接続態様は問わない。移動体制御装置１は、ウインチ５と有線で接続されてもよい。移動体制御装置１は、ネットワークを介して無線で接続されてもよい。図４に示すように、移動体制御装置１は、第１装置入力Ｎ１１と、第２装置入力Ｎ１２と、第３装置入力Ｎ１３と、第４装置入力Ｎ１４と、第１装置出力Ｔ１１と、を有する。
以下、上述した制御を実現する移動体制御装置１について説明する。移動体制御装置１は、ウインチ５に指令トルクφ１４（τc）を出力する。移動体制御装置１は、ウインチ５に指令トルクφ１４（τc）を出力できる態様であれば、その設置位置や接続態様は問わない。移動体制御装置１は、ウインチ５と有線で接続されてもよい。移動体制御装置１は、ネットワークを介して無線で接続されてもよい。図４に示すように、移動体制御装置１は、第１装置入力Ｎ１１と、第２装置入力Ｎ１２と、第３装置入力Ｎ１３と、第４装置入力Ｎ１４と、第１装置出力Ｔ１１と、を有する。
【0062】
第１装置入力Ｎ１１は、目標位置φ１１（Ｘｄ）と、目標速度φ１２と、目標加速度φ１３と、を受ける。第２装置入力Ｎ１２は、計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）を受ける。第３装置入力Ｎ１３は、計測張力φ１６（ｆｍ）を受ける。第４装置入力Ｎ１４は、目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）を受ける。第１装置出力Ｔ１１は、指令トルクφ１４（τc）（制御信号）を出力する。
【0063】
移動体制御装置１は、トルク計算部２（第１演算手段）と、平均張力積分フィードバック部３（第２演算手段）と、静的ワイヤ伸び補償部４（第３演算手段）と、を有する。
【0064】
＜トルク計算部＞
図５に示すように、トルク計算部２は、目標位置φ１１（Ｘｄ）と、目標速度φ１２と、目標加速度φ１３と、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）と、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）と、を受ける。そして、トルク計算部２は、指令トルクφ１４（τc）を移動体制御装置１の外部に出力する。さらに、トルク計算部２は、指令張力φ２８（ｆｃ）と、構造行列φ２９（ＡＴ）と、を出力する。指令張力φ２８（ｆｃ）及び構造行列φ２９（ＡＴ）は、移動体制御装置１の内部処理に用いられる。
図５に示すように、トルク計算部２は、目標位置φ１１（Ｘｄ）と、目標速度φ１２と、目標加速度φ１３と、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）と、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）と、を受ける。そして、トルク計算部２は、指令トルクφ１４（τc）を移動体制御装置１の外部に出力する。さらに、トルク計算部２は、指令張力φ２８（ｆｃ）と、構造行列φ２９（ＡＴ）と、を出力する。指令張力φ２８（ｆｃ）及び構造行列φ２９（ＡＴ）は、移動体制御装置１の内部処理に用いられる。
【0065】
トルク計算部２は、移動体８の目標軌道から「計算トルク法」と称される制御則によりモータ５２への指令トルクφ１４（τc）を得る。計算トルク法は、ワイヤ長とワイヤ速度とのフィードバックと、ワイヤ加速度のフィードフォワードを併用する動的な制御系である。
【0066】
トルク計算部２は、第１計算入力Ｎ２１と、第２計算入力Ｎ２２と、第３計算入力Ｎ２３と、第１計算出力Ｔ２１と、第２計算出力Ｔ２２と、第３計算出力Ｔ２３と、を有する。
【0067】
第１計算入力Ｎ２１は、目標位置φ１１（Ｘｄ）と、目標速度φ１２と、目標加速度φ１３と、を受ける。第２計算入力Ｎ２２は、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を受ける。第３計算入力Ｎ２３は、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を受ける。第１計算出力Ｔ２１は、指令トルクφ１４（τc）を出力する。第２計算出力Ｔ２２は、指令張力φ２８（ｆｃ）を出力する。第３計算出力Ｔ２３は、構造行列φ２９（ＡＴ）を出力する。
【0068】
トルク計算部２は、逆運動学計算部２１（目標ワイヤ長を得る手段）と、ワイヤ長修正値加算部２２（修正値を足し合わせる手段）と、指令張力計算部２３と、指令トルク計算部２４と、を有する。
【0069】
逆運動学計算部２１は、第１計算入力Ｎ２１を介して目標位置φ１１（Ｘｄ）と、目標速度φ１２と、目標加速度φ１３と、を受ける。逆運動学計算部２１は、目標ワイヤ加速度φ２１と、目標ワイヤ速度φ２２と、目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）と、を計算によって得る。逆運動学計算部２１は、指令張力計算部２３へ目標ワイヤ加速度φ２１と、目標ワイヤ速度φ２２と、を出力する。逆運動学計算部２１は、ワイヤ長修正値加算部２２へ目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）を出力する。
【0070】
ワイヤ長修正値加算部２２は、逆運動学計算部２１から目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）を受ける。ワイヤ長修正値加算部２２は、第２計算入力Ｎ２２を介して平均張力積分フィードバック部３からワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を受ける。ワイヤ長修正値加算部２２は、修正目標ワイヤ長φ２４（ｌｄ，ＦＢ）を計算によって得る。具体的には、ワイヤ長修正値加算部２２は、目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）にワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を加算することにより、修正目標ワイヤ長φ２４（ｌｄ，ＦＢ）を得る。ワイヤ長修正値加算部２２は、指令張力計算部２３へ修正目標ワイヤ長φ２４（ｌｄ，ＦＢ）を出力する。
【0071】
指令張力計算部２３は、逆運動学計算部２１から目標ワイヤ加速度φ２１と、目標ワイヤ速度φ２２と、を受ける。指令張力計算部２３は、ワイヤ長修正値加算部２２から修正目標ワイヤ長φ２４（ｌｄ，FB）を受ける。指令張力計算部２３は、第３計算入力Ｎ２３を介して静的ワイヤ伸び補償部４から補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を受ける。指令張力計算部２３は、指令ワイヤ加速度φ２６と、指令ワイヤ速度φ２７と、指令張力φ２８（ｆｃ）と、を計算によって得る。指令張力φ２８（ｆｃ）は、式（２５）により得る。
【数25】
【0072】
指令張力計算部２３は、指令トルク計算部２４へ指令ワイヤ加速度φ２６と、指令ワイヤ速度φ２７と、指令張力φ２８（ｆｃ）と、を出力する。指令張力計算部２３は、第２計算出力Ｔ２２を介して静的ワイヤ伸び補償部４へ指令張力φ２８（ｆｃ）を出力する。指令張力計算部２３は、第３計算出力Ｔ２３を介して平均張力積分フィードバック部３へ構造行列φ２９（ＡＴ）を出力する。
【0073】
指令トルク計算部２４は、指令張力計算部２３から指令ワイヤ加速度φ２６と、指令ワイヤ速度φ２７と、指令張力φ２８（ｆｃ）と、を受ける。指令トルク計算部２４は、指令トルクφ１４（τc）を式（２６）を用いた計算によって得る。指令トルク計算部２４は、第１計算出力Ｔ２１を介してウインチ５へ指令トルクφ１４（τc）を出力する。
【数26】
【0074】
＜平均張力積分フィードバック部＞
平均張力積分フィードバック部３は、ワイヤ７の平均張力（各ワイヤ７に掛ける張力の平均値）が目標値になるように、かつワイヤの張力バランスを崩さないように、各ワイヤ張力をウインチ５で同時に調整するためのものである。具体的には、あらかじめ与える目標平均張力φ３１（ｆｃ,avg）と、張力センサ６２で計測した実際の計測張力φ１６（ｆｍ）の平均値（計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ））について、それぞれの差を時間積分した値（評価値φ３４）を計算する。一方、移動体８に作用する力のつり合いの式（３）を変形することで、ワイヤ７の張力バランスを崩さないために満たすべき式（分配比ベクトルの式（１１））を求めることができる。分配比ベクトルの式（１１）を用いながら、前述の張力の平均値の誤差の積分値を各ワイヤ７に配分してワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を求める。
平均張力積分フィードバック部３は、ワイヤ７の平均張力（各ワイヤ７に掛ける張力の平均値）が目標値になるように、かつワイヤの張力バランスを崩さないように、各ワイヤ張力をウインチ５で同時に調整するためのものである。具体的には、あらかじめ与える目標平均張力φ３１（ｆｃ,avg）と、張力センサ６２で計測した実際の計測張力φ１６（ｆｍ）の平均値（計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ））について、それぞれの差を時間積分した値（評価値φ３４）を計算する。一方、移動体８に作用する力のつり合いの式（３）を変形することで、ワイヤ７の張力バランスを崩さないために満たすべき式（分配比ベクトルの式（１１））を求めることができる。分配比ベクトルの式（１１）を用いながら、前述の張力の平均値の誤差の積分値を各ワイヤ７に配分してワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を求める。
【0075】
図６に示すように平均張力積分フィードバック部３は、第１フィードバック入力Ｎ３１と、第２フィードバック入力Ｎ３２と、目標値入力Ｎ３３と、第４フィードバック入力Ｎ３４と、第１フィードバック出力Ｔ３１と、を有する。
【0076】
第１フィードバック入力Ｎ３１は、補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）を受ける。第２フィードバック入力Ｎ３２は、構造行列φ２９（ＡＴ）を受ける。目標値入力Ｎ３３は、目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）を受ける。第４フィードバック入力Ｎ３４は、計測張力φ１６（ｆｍ）を受ける。第１フィードバック出力Ｔ３１は、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を出力する。
【0077】
なお、目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）は、ワイヤ７の張力の目標値である。目標値入力Ｎ３３は、一つの目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）の値を直接に受ける。つまり、第１～第４のワイヤ７ごとに目標値を設定することはせず、１つの目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）の値が目標値入力Ｎ３３に与えられる。本実施形態では、目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）の値そのものを目標として与える構成を例示する。
【0078】
平均張力積分フィードバック部３は、張力誤差評価値取得部３１（張力誤差の評価値を得る手段）と、分配比ベクトル計算部３２（分配比を得る手段）と、ワイヤ長修正値計算部３３（ワイヤ長の修正値を得る手段）と、を有する。
【0079】
張力誤差評価値取得部３１は、目標値入力Ｎ３３を介して第４装置入力Ｎ１４から目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）を受ける。張力誤差評価値取得部３１は、第４フィードバック入力Ｎ３４を介してプーリユニット６の張力センサ６２から計測張力φ１６（ｆｍ）を受ける。張力誤差評価値取得部３１は、張力誤差の評価値φ３４を計算によって得る。張力誤差評価値取得部３１は、ワイヤ長修正値計算部３３へ張力誤差の評価値φ３４を出力する。
【0080】
張力誤差評価値取得部３１は、計測平均張力計算部３１１（計測平均張力を得る手段）と、平均張力誤差計算部３１２（平均張力誤差を得る手段）と、平均張力誤差積分部３１３（張力誤差の評価値として得る手段）と、を有する。
【0081】
計測平均張力計算部３１１は、第４フィードバック入力Ｎ３４を介してプーリユニット６の張力センサ６２から計測張力φ１６（ｆｍ）を受ける。計測平均張力計算部３１１は、計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ）を計算によって得る。具体的には、計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ）とは、４本のワイヤ７のそれぞれに実際に発生する計測張力φ１６（ｆｍ）の合計値をワイヤ７の数（４本）で除したものである。計測平均張力計算部３１１は、平均張力誤差計算部３１２へ計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ）を出力する。
【0082】
平均張力誤差計算部３１２は、目標値入力Ｎ３３から目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）を受ける。平均張力誤差計算部３１２は、計測平均張力計算部３１１から計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ）を受ける。平均張力誤差計算部３１２は、平均張力誤差φ３３（Δｆａｖｇ）を計算によって得る。具体的には、平均張力誤差計算部３１２は、計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ）から目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）を減算する。平均張力誤差計算部３１２は、平均張力誤差積分部３１３へ平均張力誤差φ３３（Δｆａｖｇ）を出力する。
【0083】
上述した計測平均張力計算部３１１及び平均張力誤差計算部３１２の処理をまとめて表すと、式（２９）のとおりである。
【数27】
【0084】
平均張力誤差積分部３１３は、平均張力誤差計算部３１２から平均張力誤差φ３３（Δｆａｖｇ）を受ける。平均張力誤差積分部３１３は、張力誤差の評価値φ３４を計算によって得る。平均張力誤差積分部３１３は、第１フィードバック出力Ｔ３１を介してワイヤ長修正値計算部３３へ張力誤差の評価値φ３４を出力する。
【0085】
分配比ベクトル計算部３２は、第１フィードバック入力Ｎ３１を介して静的ワイヤ伸び補償部４から補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）を受ける。分配比ベクトル計算部３２は、第２フィードバック入力Ｎ３２を介してトルク計算部２から構造行列φ２９（ＡＴ）を受ける。分配比ベクトル計算部３２は、分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を式（２７）及び式（２８）を用いた計算によって得る。分配比ベクトル計算部３２は、ワイヤ長修正値計算部３３へ分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を出力する。
【数28】
【数29】
【0086】
ワイヤ長修正値計算部３３は、張力誤差評価値取得部３１から張力誤差の評価値φ３４を受ける。ワイヤ長修正値計算部３３は、分配比ベクトル計算部３２から分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を受ける。ワイヤ長修正値計算部３３は、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を計算によって得る。ワイヤ長修正値計算部３３は、トルク計算部２へワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を出力する。
【0087】
上述した平均張力誤差積分部３１３及びワイヤ長修正値計算部３３の処理をまとめて表すと、式（３０）のとおりである。
【数30】
【0088】
＜静的ワイヤ伸び補償部＞
静的ワイヤ伸び補償部４は、移動体８の位置精度を高めるため、ウインチ５のモータ５２のトルクバランスを得るときに、ワイヤ７のバネ定数による弾性伸びを考慮したワイヤ張力を利用することによって、トルクバランスを得るためのものである。ワイヤ７のバネ定数による弾性伸びを考慮するとは、例えば、計算上、ワイヤ７の伸び分だけワイヤ７を余計に巻き取るような制御を行うことを意味する。ウインチ５から先のワイヤ長が弾性伸びによって長くなる量（伸び量）は、バネ定数で決まる。バネ定数は、ワイヤ７のワイヤ長によって異なる。例えば、ワイヤ長が２倍になったとすると、バネ定数は半分になる。この関係は、「ワイヤ長＝元のワイヤ長×（１＋バネ定数１／Ｋ×張力Ｔ）」として示すことができる。
静的ワイヤ伸び補償部４は、移動体８の位置精度を高めるため、ウインチ５のモータ５２のトルクバランスを得るときに、ワイヤ７のバネ定数による弾性伸びを考慮したワイヤ張力を利用することによって、トルクバランスを得るためのものである。ワイヤ７のバネ定数による弾性伸びを考慮するとは、例えば、計算上、ワイヤ７の伸び分だけワイヤ７を余計に巻き取るような制御を行うことを意味する。ウインチ５から先のワイヤ長が弾性伸びによって長くなる量（伸び量）は、バネ定数で決まる。バネ定数は、ワイヤ７のワイヤ長によって異なる。例えば、ワイヤ長が２倍になったとすると、バネ定数は半分になる。この関係は、「ワイヤ長＝元のワイヤ長×（１＋バネ定数１／Ｋ×張力Ｔ）」として示すことができる。
【0089】
図７に示すように、静的ワイヤ伸び補償部４は、第１補償入力Ｎ４１と、第２補償入力Ｎ４２と、第１補償出力Ｔ４１と、第２補償出力Ｔ４２と、を有する。
【0090】
第１補償入力Ｎ４１は、計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）を受ける。第２補償入力Ｎ４２は、指令張力φ２８（ｆｃ）を受ける。第１補償出力Ｔ４１は、補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）を出力する。第２補償出力Ｔ４２は、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を出力する。
【0091】
静的ワイヤ伸び補償部４は、補正ワイヤ剛性計算部４１と、補正ワイヤ長計算部４２（補正ワイヤ長を得る手段）と、を有する。
【0092】
補正ワイヤ剛性計算部４１は、第１補償入力Ｎ４１を介してウインチ５から計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）を受ける。補正ワイヤ剛性計算部４１は、補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）を式（３１）を用いた計算によって得る。
【数31】
【0093】
補正ワイヤ剛性計算部４１は、第１補償出力Ｔ４１を介して補正ワイヤ長計算部４２へ補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）を出力する。補正ワイヤ剛性計算部４１は、第１補償出力Ｔ４１を介して平均張力積分フィードバック部３にも補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）を出力する。
【0094】
補正ワイヤ長計算部４２は、補正ワイヤ剛性計算部４１から補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）を受ける。補正ワイヤ長計算部４２は、ウインチ５から計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）を受ける。補正ワイヤ長計算部４２は、トルク計算部２から指令張力φ２８（ｆｃ）を受ける。補正ワイヤ長計算部４２は、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を式（３２）を用いた計算によって得る。補正ワイヤ長計算部４２は、第２補償出力Ｔ４２を介してトルク計算部２へ補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を出力する。
【数32】
【0095】
上述した弾性伸び補正のための静的ワイヤ伸び補償部４は、移動体８の位置と剛性の精度を向上させることができる。静的ワイヤ伸び補償部４を備える移動体制御装置１は、弾性伸びを考慮した平均張力積分フィードバックを行うことができる。
【0096】
なお、移動体制御装置１は、静的ワイヤ伸び補償部４を省略することも可能である。静的ワイヤ伸び補償部４を備えない移動体制御装置１Ａは、弾性伸びを考慮しない平均張力積分フィードバックを行うことができる。静的ワイヤ伸び補償部４を備えない移動体制御装置１Ａは、後述する。
【0097】
図８は、具体的な移動体制御装置１のブロック図の例示である。このブロック図に示す動作の詳細は、上述のとおりであるが、概説をすると、移動体８の目標軌道（位置・姿勢、この1階微分である速度・角速度、2階微分である加速度・角加速度）から、逆運動学により目標ワイヤ長、ワイヤ巻取り速度、ワイヤ巻取り加速度を求める。このうち、ワイヤ長とワイヤ巻取り速度についてロータリエンコーダ５３で計測されたそれぞれの計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）との差にゲイン（Ｋｐ、Ｋｄ）を乗算したものをワイヤ巻取り加速度に加えたものを指令ワイヤ加速度φ２６とする。この指令ワイヤ加速度φ２６とパラレルワイヤ駆動機構の運動方程式より逆動力学計算を行い、指令張力φ２８（ｆｃ）を求める。この指令張力φ２８（ｆｃ）とウインチ５の運動方程式から逆動力学計算を行い、指令トルクφ１４（τc）を求める。
【0098】
例えば、指令張力計算部２３は、構造行列計算部２３１と、微分部２３２と、第１演算部２３３と、第１ゲイン部２３４と、第２演算部２３５と、第２ゲイン部２３６と、第３演算部２３７と、動力学計算部２３８と、を有する。
【0099】
構造行列計算部２３１は、目標位置φ１１（Ｘｄ）を受ける。構造行列計算部２３１は、目標位置φ１１（Ｘｄ）を利用して構造行列φ２９（ＡＴ）を生成する。構造行列計算部２３１は、動力学計算部２３８に構造行列φ２９（ＡＴ）を出力する。さらに、構造行列計算部２３１は、第３計算出力Ｔ２３を介して平均張力積分フィードバック部３にも構造行列φ２９（ＡＴ）を出力する。構造行列計算部２３１は、逆運動学計算部２１にも構造行列φ２９（ＡＴ）を出力する。
【0100】
微分部２３２は、第３計算入力Ｎ２３を介して補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を受ける。微分部２３２は、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を微分した結果である補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）の一階微分を第１演算部２３３と、動力学計算部２３８と、指令トルク計算部２４と、に出力する。
【0101】
第１演算部２３３は、目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）の一階微分（目標ワイヤ速度）と、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）の一階微分と、を受ける。第１演算部２３３は、目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）の一階微分（目標ワイヤ速度）から補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）の一階微分を減算する。第１演算部２３３は、減算した結果（ワイヤ速度差分）を、第１ゲイン部２３４に出力する。
【0102】
第１ゲイン部２３４は、第１演算部２３３から受けたワイヤ速度差分に第１ゲイン（Ｋｄ）を乗算する。第１ゲイン部２３４は、第１ゲイン（Ｋｄ）を乗算した結果を第３演算部２３７に出力する。
【0103】
第２演算部２３５は、修正目標ワイヤ長φ２４（ｌｄ，FB）と、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）と、を受ける。第２演算部２３５は、修正目標ワイヤ長φ２４（ｌｄ，FB）から補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を減算する。第２演算部２３５は、減算した結果（ワイヤ長差分）を、第２ゲイン部２３６に出力する。
【0104】
第２ゲイン部２３６は、第２演算部２３５から受けたワイヤ長差分に第２ゲイン（Ｋｐ）を乗算する。第２ゲイン部２３６は、第２ゲイン（Ｋｐ）を乗算した結果を第３演算部２３７に出力する。
【0105】
第３演算部２３７は、目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）の二階微分と、第１ゲイン部２３４の出力結果（ワイヤ速度の差分の１階微分）と、第２ゲイン部２３６の出力結果（ワイヤ長差分の２階微分）と、を受ける。第３演算部２３７は、目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）の二階微分と、第１ゲイン部２３４の出力結果（ワイヤ速度の差分の１階微分）と、第２ゲイン部２３６の出力結果（ワイヤ長差分の２階微分）と、を足し合わせる。これらを足し合わせた結果は、目標ワイヤ加速度である。
【0106】
動力学計算部２３８は、構造行列φ２９（ＡＴ）と、目標ワイヤ長加速度と、計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）の一階微分（計測ワイヤ速度）と、を受ける。動力学計算部２３８は、指令張力φ２８（ｆｃ）を得る。動力学計算部２３８は、指令トルク計算部２４に指令張力φ２８（ｆｃ）を出力する。
【0107】
＜移動体制御方法＞
次に、図９に示すフローチャートを参照しながら、移動体制御装置１が行う移動体制御方法を説明する。
次に、図９に示すフローチャートを参照しながら、移動体制御装置１が行う移動体制御方法を説明する。
【0108】
移動体制御装置１は、指令トルクφ１４（τc）をウインチ５に与える動作（ステップＳ１）と、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を得る動作（ステップＳ２）と、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を得る動作（ステップＳ３）と、を繰り返す。以下、それぞれのステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３を説明する。
【0109】
＜指令トルクφ１４（τc）をウインチ５に与える動作（ステップＳ１）＞
指令トルクφ１４（τc）をウインチ５に与える動作（ステップＳ１）は、トルク計算部２が実行する。ステップＳ１は、第１の指令トルク計算動作（ステップＳ１１）と、第１のワイヤ長補正動作（ステップＳ１２）と、第２のワイヤ長補正動作（ステップＳ１３）と、第２の指令トルク計算動作（ステップＳ１４）と、第３の指令トルク計算動作（ステップＳ１５）と、を含む。
指令トルクφ１４（τc）をウインチ５に与える動作（ステップＳ１）は、トルク計算部２が実行する。ステップＳ１は、第１の指令トルク計算動作（ステップＳ１１）と、第１のワイヤ長補正動作（ステップＳ１２）と、第２のワイヤ長補正動作（ステップＳ１３）と、第２の指令トルク計算動作（ステップＳ１４）と、第３の指令トルク計算動作（ステップＳ１５）と、を含む。
【0110】
まず、第１の指令トルク計算動作（ステップＳ１１）を実行する。第１の指令トルク計算動作（ステップＳ１１）では、目標位置φ１１（Ｘｄ）と、目標速度φ１２と、目標加速度φ１３を利用して、目標ワイヤ加速度φ２１と、目標ワイヤ速度φ２２と、目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）と、を得る。ステップＳ１１は、逆運動学計算部２１が実行する。
【0111】
次に、第１のワイヤ長補正動作（ステップＳ１２）を実行する。第１のワイヤ長補正動作（ステップＳ１２）では、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を用いて目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）を修正する。ステップＳ１２は、ワイヤ長修正値加算部２２が実行する。
【0112】
次に、第２のワイヤ長補正動作（ステップＳ１３）を実行する。第２のワイヤ長補正動作（ステップＳ１３）では、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を用いて目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）をさらに補正する。ステップＳ１３は、指令張力計算部２３が実行する。
【0113】
なお、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３を繰り返す動作において、１回目のステップＳ１を実行するときは、ステップＳ２、Ｓ３が実行されていない。つまり、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）及び補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）が存在しない。従って、１回目のステップＳ１を実行するときは、ステップＳ１２、Ｓ１３において、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）及び補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）をゼロとして実行してよい。
【0114】
次に、第２の指令トルク計算動作（ステップＳ１４）を実行する。第２の指令トルク計算動作（ステップＳ１４）では、目標ワイヤ加速度φ２１と、目標ワイヤ速度φ２２と、修正目標ワイヤ長φ２４（ｌｄ，FB）と、を利用して、指令ワイヤ加速度φ２６と、指令ワイヤ速度φ２７と、指令張力φ２８（ｆｃ）と、を得る。ステップＳ１４は、指令張力計算部２３が実行する。
【0115】
そして、第３の指令トルク計算動作（ステップＳ１５）を実行する。第３の指令トルク計算動作（ステップＳ１５）では指令ワイヤ加速度φ２６と、指令ワイヤ速度φ２７と、指令張力φ２８（ｆｃ）と、を利用して指令トルクφ１４（τc）を得る。ステップＳ１５は、指令トルク計算部２４が実行する。
【0116】
＜補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を得る動作（ステップＳ２）＞
補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を得る動作（ステップＳ２）は、静的ワイヤ伸び補償部４が実行する。ステップＳ２は、第１のワイヤ伸び補償計算動作（ステップＳ２１）と、第２のワイヤ伸び補償計算動作（ステップＳ２２）と、を含む。
補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を得る動作（ステップＳ２）は、静的ワイヤ伸び補償部４が実行する。ステップＳ２は、第１のワイヤ伸び補償計算動作（ステップＳ２１）と、第２のワイヤ伸び補償計算動作（ステップＳ２２）と、を含む。
【0117】
まず、第１のワイヤ伸び補償計算動作（ステップＳ２１）を実行する。第１のワイヤ伸び補償計算動作（ステップＳ２１）では、補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）を得る。ステップＳ２１は、補正ワイヤ剛性計算部４１が実行する。
【0118】
次に、第２のワイヤ伸び補償計算動作（ステップＳ２２）を実行する。第２のワイヤ伸び補償計算動作（ステップＳ２２）では、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を得る。ステップＳ２２は、補正ワイヤ長計算部４２が実行する。
【0119】
＜ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を得る動作（ステップＳ３）＞
ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を得る動作（ステップＳ３）は、平均張力積分フィードバック部３が実行する。ステップＳ３は、第１のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３１）と、第２のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３２）と、第３のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３３）と含む。
ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を得る動作（ステップＳ３）は、平均張力積分フィードバック部３が実行する。ステップＳ３は、第１のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３１）と、第２のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３２）と、第３のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３３）と含む。
【0120】
まず、第１のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３１）を実行する。第１のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３１）では、張力誤差の評価値φ３４を得る。ステップＳ３１は、張力誤差評価値取得部３１が実行する。
【0121】
より詳細には、まず、目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）を入力する。目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）は、例えば、移動体制御装置１を操作するオペレータが入力装置５０５を用いて入力してもよい。また、目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）は、移動体システム１０１が備える各種のセンサによって得た計測値（例えば、加速度）などを利用して得た演算値として、オペレータを介することなく入力されてもよい。次に、計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ）を得る。この動作は、計測平均張力計算部３１１が実行する。次に、平均張力誤差φ３３（Δｆａｖｇ）を得る。この動作は、平均張力誤差計算部３１２が実行する。そして、張力誤差の評価値φ３４を得る。この動作は、平均張力誤差積分部３１３が実行する。
【0122】
次に、第２のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３２）を実行する。第２のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３２）では、分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を得る。ステップＳ３２は、分配比ベクトル計算部３２が実行する。
【0123】
そして、第３のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３３）を実行する。第３のワイヤ長修正値計算動作（ステップＳ３３）では、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を得る。ステップＳ３３は、ワイヤ長修正値計算部３３が実行する。
【0124】
ここまで詳細に説明した移動体制御装置１、移動体制御システム１００、移動体システム１０１、移動体制御方法及び移動体制御プログラムＰＧの構成とその作用効果は、要するに、以下のとおりである。
【0125】
移動体制御装置１は、複数のワイヤ７の一方の端部のそれぞれに連結された複数のウインチ５の動作に起因してウインチ５から繰り出されたワイヤ７の長さであるワイヤ長が調整されることによって、複数のワイヤ７の他方の端部に連結された１個の移動体８を移動させる。
【0126】
移動体制御装置１は、移動体８の移動目標に関する情報を受けて移動体８を所望の位置に配置するための制御信号をウインチ５に与えるトルク計算部２と、目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）と、所望の位置に移動体８があるときに複数のワイヤ７のそれぞれに発生する計測張力φ１６（ｆｍ）の平均である計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ）と、の差異に起因する張力誤差の評価値φ３４を小さくするための条件を、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）としてトルク計算部２に与える平均張力積分フィードバック部３と、を備える。平均張力積分フィードバック部３は、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を、所望の位置にある移動体８に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件から導いた分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を利用して複数のワイヤ７ごとに算出する。
【0127】
この移動体制御装置１では、目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）と計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ）の差が小さくなるように、平均張力積分フィードバック部３がワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を算出する。平均張力積分フィードバック部３は、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を算出するときに、所望の位置にある移動体８に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件から導いた分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を利用する。つまり、平均張力積分フィードバック部３は、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を算出するに際して、所望の位置にある移動体８に作用する力のつり合いを維持することを条件として取り入れている。その結果、平均張力積分フィードバック部３が算出するワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）によれば、移動体８の位置を維持しながら、張力のずれを小さくすることができる。従って、移動体制御装置１は、移動体８に関する位置決めの制御と張力の制御とを両立させることができる。
【0128】
また、移動体制御装置１によれば、複数のワイヤ７の張力バランスを保ったまま、ワイヤ７の目標平均張力を上げたり下げたりすることで、面内変位の剛性及び面外変位の剛性を上げることができる。その結果、移動体８の移動を安定的に制御することができる。
【0129】
さらに、移動体制御装置１によれば、各ワイヤ７のバネ乗数による弾性伸びを考慮したトルク制御を行うことで、移動体８の位置精度を向上することができる。
【0130】
移動体制御装置１の平均張力積分フィードバック部３は、張力誤差の評価値φ３４を得る張力誤差評価値取得部３１と、つり合い条件から導かれる分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を得る分配比ベクトル計算部３２と、張力誤差の評価値φ３４を及び分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を利用して、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を得るワイヤ長修正値計算部３３と、を含む。この構成によれば、好適なワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を得ることができる。
【0131】
上述の移動体制御装置１の張力誤差評価値取得部３１は、複数のワイヤ７のそれぞれに発生した複数の計測張力φ１６（ｆｍ）の平均である計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ）を得る計測平均張力計算部３１１と、目標平均張力φ３１（ｆｃ，ａｖｇ）と計測平均張力φ３２（ｆｍ，ａｖｇ）の差分である平均張力誤差φ３３（Δｆａｖｇ）を得る平均張力誤差計算部３１２と、平均張力誤差φ３３（Δｆａｖｇ）を時間で積分した値を張力誤差の評価値φ３４として得る平均張力誤差積分部３１３と、を有する。この構成によっても、好適なワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を得ることができる。
【0132】
上述の移動体制御装置１のトルク計算部２は、移動体８の移動目標に関する情報を逆運動学モデルに当てはめることによって目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）を得る逆運動学計算部２１と、目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）と計測によって得たワイヤ長である計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）に関する値との差分を得る第２演算部２３５と、目標ワイヤ長φ２３（ｌｄ）に対してワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を足し合わせるワイヤ長修正値加算部２２と、を含む。トルク計算部２は、計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）に関する値との差分を得る第２演算部２３５を含む第１のフィードバック系を構成する。トルク計算部２及び平均張力積分フィードバック部３は、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を足し合わせるワイヤ長修正値加算部２２を含む第２のフィードバック系を構成する。この構成によっても、移動体８の位置を維持しながら、張力のずれを小さくすることができる。
【0133】
上述の移動体制御装置１のトルク計算部２が含むワイヤ長との差分を得る第２演算部２３５に与えられる計測によって得たワイヤ長を補正する静的ワイヤ伸び補償部４をさらに備える。静的ワイヤ伸び補償部４は、計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）に対応する補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）を、複数のワイヤ７のそれぞれについて得る補正ワイヤ剛性計算部４１と、補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）と計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）とを利用して、複数のワイヤ７のそれぞれについて補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を得る補正ワイヤ長計算部４２と、を含む。トルク計算部２の計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）に関する値との差分を得る第２演算部２３５は、計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）に関する値として補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）を受ける。
【0134】
ワイヤ７は、張力に応じて伸びる弾性伸びが生じることがあるし、時間の経過と共に伸びが大きくなる張力緩和が生じることもある。この構成によれば、ワイヤ７の伸びに起因する位置決め精度の低下を抑制することができる。
【0135】
移動体制御システム１００は、ワイヤ長を得るワイヤ長センサであるロータリエンコーダ５３と、所望の位置に移動体８があるときに複数のワイヤ７のそれぞれに発生する張力を得る張力センサ６２と、複数のウインチ５に制御信号を与える移動体制御装置１と、を備える。
【0136】
移動体システム１０１は、複数のワイヤ７と、複数のワイヤ７の一方の端部のそれぞれに連結された複数のウインチ５と、複数のワイヤ７の他方の端部に連結された１個の移動体８と、複数のウインチ５に制御信号を与える移動体制御装置１と、を備える。
【0137】
移動体制御方法は、複数のワイヤ７の一方の端部のそれぞれに連結された複数のウインチ５の動作に起因してウインチ５から繰り出されたワイヤ７の長さであるワイヤ長が調整されることによって、複数のワイヤ７の他方の端部に連結された１個の移動体８を移動させる。そして、移動体制御方法は、移動体８の移動目標に関する情報を受けて移動体８を所望の位置に配置するための制御信号をウインチ５に与える第１ステップ（ステップＳ１）と、移動体８の移動目標に関する情報に基づいて得た複数のワイヤ７のそれぞれに要求される指令張力φ２８（ｆｃ）と、所望の位置に移動体８があるときに複数のワイヤ７のそれぞれに発生する計測張力φ１６（ｆｍ）と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）としてトルク計算部２に与える第２ステップ（ステップＳ３）と、を有する。第２ステップは、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を、所望の位置にある移動体８に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して複数のワイヤ７ごとに算出する。
【0138】
移動体制御プログラムＰＧは、複数のワイヤ７の一方の端部のそれぞれに連結された複数のウインチ５の動作に起因してウインチ５から繰り出されたワイヤ７の長さであるワイヤ長が調整されることによって、複数のワイヤ７の他方の端部に連結された１個の移動体８を移動させるための制御をコンピュータ５００に実行させる。そして、移動体制御プログラムＰＧは、コンピュータ５００を、移動体８の移動目標に関する情報を受けて移動体８を所望の位置に配置するための制御信号をウインチ５に与えるトルク計算部２と、移動体８の移動目標に関する情報に基づいて得た複数のワイヤ７のそれぞれに要求される指令張力φ２８（ｆｃ）と、所望の位置に移動体８があるときに複数のワイヤ７のそれぞれに発生する計測張力φ１６（ｆｍ）と、の差異に起因する張力誤差を小さくするための条件を、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）としてトルク計算部２に与える平均張力積分フィードバック部３と、して動作させる。平均張力積分フィードバック部３は、ワイヤ長修正値φ３６（ΔｌＦＢ）を、所望の位置にある移動体８に作用する力のつり合いを維持するためのつり合い条件を利用して複数のワイヤ７ごとに算出する。
【0139】
移動体制御システム１００、移動体システム１０１、移動体制御方法及び移動体制御プログラムＰＧによっても、移動体制御装置１と同様に、位置決めの制御と張力の制御とを両立させることができる。
【0140】
本発明の移動体制御装置、移動体制御システム、移動体システム、移動体制御方法及び移動体制御プログラムは、上述した実施形態に限定されない。
【0141】
例えば、図１０及び図１１に示す変形例の移動体制御装置１Ａのように、静的ワイヤ伸び補償部４を省略してもよい。つまり、変形例の移動体制御装置１Ａは、トルク計算部２と、平均張力積分フィードバック部３Ａと、を備える。
【0142】
トルク計算部２は、補正ワイヤ長φ４２（ｌｍ，ｃｍｐ）に代えて計測ワイヤ長φ１５（ｌｍ）を受ける。そのほかの構成は、実施形態のトルク計算部２と同じである。
【0143】
平均張力積分フィードバック部３Ａは、補正ワイヤ剛性φ４１（ＫＷ）を受けない。つまり、平均張力積分フィードバック部３Ａの分配比ベクトル計算部３２は、構造行列φ２９（ＡＴ）のみを用いて分配比ベクトルφ３５（ρΔｌ）を得る。そのほかの構成は、実施形態の平均張力積分フィードバック部３と同じである。
【0144】
変形例の移動体制御装置１Ａも、実施形態の移動体制御装置１と同様に、位置決めの制御と張力の制御とを両立させることができる。
【符号の説明】
【0145】
１，１Ａ…移動体制御装置（移動体制御部）、２…トルク計算部（第１演算手段）、２１…逆運動学計算部（目標ワイヤ長を得る手段）、２２…ワイヤ長修正値加算部（修正値を足し合わせる手段）、２３…指令張力計算部、２４…指令トルク計算部、３…平均張力積分フィードバック部（第２演算手段）、３１…張力誤差評価値取得部（張力誤差の評価値を得る手段）、３２…分配比ベクトル計算部（分配比を得る手段）、３３…ワイヤ長修正値計算部（ワイヤ長の修正値を得る手段）、４…静的ワイヤ伸び補償部（第３演算手段）、４１…補正ワイヤ剛性計算部、４２…補正ワイヤ長計算部（補正ワイヤ長を得る手段）、５…ウインチ（駆動部）、５１…モータドライバ、５２…モータ、５３…ロータリエンコーダ（ワイヤ長センサ）、６…プーリユニット、６１…プーリ、６２…張力センサ、７…ワイヤ、８…移動体、１００…移動体制御システム、１０１…移動体システム、５０１…ＣＰＵ、３１１…計測平均張力計算部（計測平均張力を得る手段）、３１２…平均張力誤差計算部（平均張力誤差を得る手段）、３１３…平均張力誤差積分部（張力誤差の評価値として得る手段）、５００…コンピュータ、５０１…ＣＰＵ、５０２…主記憶部、５０３…補助記憶部、５０４…通信制御部、５０５…入力装置、５０６…出力装置、ＰＧ…移動体制御プログラム、φ１１…目標位置（Ｘｄ）、φ１２…目標速度、φ１３…目標加速度、φ１４…指令トルク（τc）、φ１５…計測ワイヤ長（ｌｍ）、φ１６…計測張力（ｆｍ）、φ２１…目標ワイヤ加速度、φ２２…目標ワイヤ速度、φ２３…目標ワイヤ長（ｌｄ）、φ２４…修正目標ワイヤ長（ｌｄ，FB）、φ２６…指令ワイヤ加速度、φ２７…指令ワイヤ速度、φ２８…指令張力（ｆｃ）、φ２９…構造行列（ＡＴ）、φ３１…目標平均張力（ｆｃ，ａｖｇ）、φ３２…計測平均張力（ｆｍ，ａｖｇ）、φ３３…平均張力誤差（Δｆａｖｇ）、φ３４…評価値、φ３５…分配比ベクトル（ρΔｌ）、φ３６…ワイヤ長修正値（ΔｌＦＢ）、φ４１…補正ワイヤ剛性（ＫＷ）、φ４２…補正ワイヤ長（ｌｍ，ｃｍｐ）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】