特開 2023-183213 パラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法

(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】P2023183213

(43)【公開日】2023-12-27

(54)【発明の名称】パラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20231220BHJP

   B29C 70/38 20060101ALI20231220BHJP

   B29C 70/54 20060101ALI20231220BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 Z

B29C70/38

B29C70/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022096722

(22)【出願日】2022-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】杉原 洋樹

【テーマコード（参考）】

3C707

4F205

【Ｆターム（参考）】

3C707BS24

3C707HS14

3C707KV15

3C707LU06

3C707LV22

4F205AA36

4F205AC03

4F205AD16

4F205AG03

4F205AJ08

4F205AP20

4F205AR20

4F205HA08

4F205HA14

4F205HA23

4F205HA33

4F205HA37

4F205HA45

4F205HB01

4F205HF23

4F205HK03

4F205HK04

4F205HK24

(57)【要約】

【課題】パラレルリンク機構の動作を最適に制御するための、パラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法を提供する。
【解決手段】複数の直動アクチュエータ５４を有するパラレルリンク機構５０の機械インピーダンス推定方法であって、パラレルリンク機構５０に所定の衝撃Ｆ１が付与された後のパラレルリンク機構５０の挙動からパラレルリンク機構５０の各直動アクチュエータ５４の粘性および剛性を含む第１のパラメータ群を推定する第１のパラメータ推定工程を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の直動アクチュエータを有するパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法であって、
前記パラレルリンク機構に所定の衝撃が付与された後の前記パラレルリンク機構の挙動から前記パラレルリンク機構の各前記直動アクチュエータの粘性および剛性を含む第１のパラメータ群を推定する第１のパラメータ推定工程を有することを特徴とする、パラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法。

【請求項2】

前記パラレルリンク機構が重力下において静止した状態における各前記直動アクチュエータにかかる荷重から各前記直動アクチュエータの慣性を含む第２のパラメータ群を推定する第２のパラメータ推定工程をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法。

【請求項3】

前記衝撃は、前記パラレルリンク機構の外部から機械的に付与される外的衝撃であることを特徴とする、請求項１に記載のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法。

【請求項4】

前記衝撃は、前記パラレルリンク機構の各前記直動アクチュエータそのものによって引き起こされる衝撃的運動であることを特徴とする、請求項１に記載のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はテープ貼付装置などパラレルリンク機構を有する装置におけるパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

予め樹脂が含浸された炭素繊維等の繊維束をテープ状に成形したもの（プリプレグテープ、ＵＤテープなどとも呼ぶ）を被貼付面に貼付けてゆくことで、所望の形状をした繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）成形品を製造する方法が知られている。

【0003】

これらの製法は、ＡＴＬ（Ａｕｔｏ Ｔａｐｅ Ｌａｙｕｐ）、ＡＴＷ（Ａｕｔｏ Ｔａｐｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ）、ＡＦＰ（Ａｕｔｏ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）など種々の称呼があるが、これらは厳密に区別されているものでない。本明細書に於いては、テープを押圧しながら被貼付面に貼付けていく製法を総称してＡＴＬと呼び、その装置（テープ貼付装置）をＡＴＬ装置と呼ぶこととする。

【0004】

従来のＡＴＬ装置の一例が下記の特許文献１に開示されている。

【0005】

特許文献１記載のＡＴＬ装置は、多関節ロボットのアーム先端にＡＴＬヘッドが取り付けられている。前記ＡＴＬヘッドは、テープを保持搬送するフィーダー、テープ及び／又はワークの被貼付面を加熱するヒータ、及びテープを被貼付面に貼り付ける押圧ローラを含んで構成されている。

【0006】

前記ワークは、例えば、熱可塑性樹脂の射出成型品であって、様々な形状（３次元形状）を有しており、設計上の形状、寸法に対して形状誤差を有していることが多い。

【0007】

そのため、特許文献１に開示されたような前記多関節ロボットによる前記ＡＴＬヘッドの姿勢制御では、前記押圧ローラによる前記ワークの被貼付面への押圧が不十分な箇所が生じたりして、押圧状態にばらつきが生じることがあり、前記被貼付面に対する押圧ローラの押圧状態を一定に保つことが難しいという課題があった。

【0008】

係る課題を解決するために本出願人らは、下記の特許文献２に開示されたＡＴＬ装置を提案した。特許文献２記載のＡＴＬ装置は、ＡＴＬヘッドが、押圧部と、パラレルリンク機構とを備えた構成となっている。

【0009】

特許文献２記載のＡＴＬ装置によれば、前記パラレルリンク機構の動作制御により、ワークの被貼付面にテープを押し付ける前記押圧部の押圧位置及び／又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣うように動作させることが可能となり、前記ワークが幾らかの形状誤差を有している場合であっても、前記被貼付面に対する前記押圧部の押圧状態を一定に保つことが可能となり、前記テープの貼付性能を高めることが可能となった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１８－１４９７３０号公報

【特許文献2】特開２０２０－１４７０３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

上記特許文献２のようにパラレルリンク機構を備えたＡＴＬ装置においてパラレルリンク機構の動作を正確に制御するためには、パラレルリンク機構の機械インピーダンスがあらかじめ推定されていることが好ましいが、パラレルリンク機構では、特許文献２において複数のリンク部がエンド部に取り付けられているように、複数の直動アクチュエータが１つの制御対象に取り付けられるよう構成されており、単一の直動アクチュエータの機械インピーダンスを推定するのと比較して機械インピーダンスを推定することが困難である。一方、仮に機械インピーダンスの推定なしにたとえばフィードフォワードによってパラレルリンク機構を制御しようとしても、制御誤差が大きくなり、応答精度が低下する。そして、この応答精度の低下をカバーするためにＰＩＤ制御のようなフィードバック制御を行う場合には、ＰＩＤ制御におけるＰ（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）の各パラメータのチューニングはオペレータが経験則的に行うことが一般的であり、このような制御形態ではパラレルリンク機構の理想的な制御が困難となるおそれがあった。

【0012】

本願発明は、上記問題点を鑑み、パラレルリンク機構の動作を正確に制御するための、パラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法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】

【0013】

上記課題を解決するために本発明のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法は、複数の直動アクチュエータを有するパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法であって、前記パラレルリンク機構に所定の衝撃が付与された後の前記パラレルリンク機構の挙動から前記パラレルリンク機構の各前記直動アクチュエータの粘性および剛性を含む第１のパラメータ群を推定する第１のパラメータ推定工程を有することを特徴としている。

【0014】

本発明のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法では、第１のパラメータ推定工程によって、一度の衝撃の付与により複数の直動アクチュエータの特性を同時に推定することができ、容易にパラレルリンク機構全体の機械インピーダンスを推定することが可能である。

【0015】

また、前記パラレルリンク機構が重力下において静止した状態における各前記直動アクチュエータにかかる荷重から各前記直動アクチュエータの慣性を含む第２のパラメータ群を推定する第２のパラメータ推定工程をさらに有すると良い。

【0016】

こうすることにより、パラレルリンク機構の重心位置が偏っている場合にその重心位置を推定することができ、パラレルリンク機構全体の機械インピーダンスをさらに正確に推定することが可能である。

【0017】

また、前記衝撃は、前記パラレルリンク機構の外部から機械的に付与される外的衝撃であっても良い。

【0018】

また、前記衝撃は、前記パラレルリンク機構の各前記直動アクチュエータそのものによって引き起こされる衝撃的運動であっても良い。

【発明の効果】

【0019】

本発明のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法を用いることにより、パラレルリンク機構の動作を正確に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】パラレルリンク機構を有するテープ貼付装置を説明する図である。

【図2】図１に示すテープ貼付装置において、パラレルリンク機構の動作によってテープの押圧姿勢が変化した状態を説明する図である。

【図3】本発明の一実施形態のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法における第１のパラメータ推定工程を説明する図である。

【図4】本発明の一実施形態のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法における第２のパラメータ推定工程を説明する図である。

【図5】本発明の他の実施形態のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法における第１のパラメータ推定工程を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の一実施形態におけるパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法が用いられうるテープ貼付装置（ＡＴＬ装置とも呼ぶ）について、図１を参照してまず説明する。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡＡ矢視図である。なお、以下の説明では、テープ１の貼付方向をＹ軸方向、これと水平面で直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明する。

【0022】

ＡＴＬ装置１０は、ワーク２の被貼付面２ａ上に図示しないフィーダーにより搬送されたテープ１を所定の貼付方向（Ｙ軸方向）に貼り付けることにより、テープ１で補強された成型品を製造するための装置であり、パラレルリンク機構５０を備えるＡＴＬヘッド２０を含んで構成されている。

【0023】

テープ１は、例えば、繊維束の少なくとも一部に予め樹脂を含浸させてテープ状にしたものであり、熱可塑性の樹脂が含浸されたもの（ＵＤテープとも呼ばれる）や、熱硬化性の樹脂が含浸されたもの（プリプレグテープとも呼ばれる）などが適用され得る。テープ１は、炭素繊維を含むものでもよいし、樹脂テープに多数の短い繊維が混ぜ込まれたものでもよい。テープ１は、ワーク２の材質などに応じて、その種類が適宜選択され得る。また、テープ１は、複数のテープが並列に配置された形態のものであってもよい。

【0024】

ワーク２は、例えば、３次元形状を有する成型品であり、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂などの樹脂製の成型品であってもよいし、金属製の成型品などであってもよい。

【0025】

ＡＴＬヘッド２０は、ハンドリングロボット８０に取り付けられており、このハンドリングロボット８０によってＡＴＬヘッド２０全体をワーク２に離接させる。ハンドリングロボット８０は、少なくとも１軸方向に対象物を移動させる汎用産業用ロボット、例えば、ガントリ構造体（直交座標形機構ともいう）で構成してもよいし、多関節ロボット（シリアル多関節機構ともいう）で構成してもよい。ハンドリングロボット８０は、ＡＴＬヘッド２０を少なくともＸＹＺ軸方向に並進運動可能な機構（３自由度）を備えているものが好ましい。ハンドリングロボット８０の動作制御は、ロボット制御部８０ａにより実行される。

【0026】

ＡＴＬヘッド２０は、押圧部３０とパラレルリンク機構５０とを含んで構成されている。また、パラレルリンク機構５０は、エンド部４０と、ベース部６０と、エンド部４０とベース部６０を接続する複数のリンク部５１から構成される。

【0027】

押圧部３０は、図示しないフィーダーによって搬送されたテープ１をワーク２の被貼付面２ａとの間に挟持、押圧しつつテープ１を被貼付面２ａに貼り付けるものである。

【0028】

押圧部３０は、テープ１を押圧するローラ３１を有し、さらにローラ３１を回転軸３１ａ周りに回転可能に支持するローラ支持部３２を備えている。ローラ支持部３２は、ローラ３１の長手（回転軸３１ａ）方向両側に配設されている。

【0029】

パラレルリンク機構５０は、押圧部３０の押圧位置及び／又は押圧姿勢を被貼付面２ａに倣うように動作するものである。

【0030】

エンド部４０は、押圧部３０を保持する平板であり、エンド部４０のリンク部５１が取り付けられた面とは反対側の面に押圧部３０が取り付けられている。

【0031】

ベース部６０は、パラレルリンク機構５０のエンド部４０側とは反対側を保持するものであり、ベース部６０にハンドリングロボット８０が取り付けられている。

【0032】

パラレルリンク機構５０は、ベース部６０とエンド部４０との間に並列に設けられる複数のリンク部５１を備えている。これら各リンク部５１は、両端に自在継手５２、５３と、これら自在継手５２、５３の間に設けられる直動アクチュエータとしてのエアシリンダ５４とを含んで構成されている。リンク部５１の本数は特に限定されない。例えば、リンク部５１は４本で構成されてもよいし、３本～６本で構成されてもよい。

【0033】

エアシリンダ５４は、例えば、シリンダ部５４ａと、シリンダ部５４ａ内の圧力に応じて進退するロッド部５４ｂと、シリンダ部５４ａ内の圧力を検出する圧力センサ５４ｃと、ロッド部５４ｂの変位を検出する変位センサ５４ｄとを備えている。

【0034】

シリンダ部５４ａは、圧力センサ５４ｃを介してサーボバルブ５４ｅに接続されている。サーボバルブ５４ｅは、シリンダ部５４ａ内への空気の流入量や排気量を調整し、シリンダ部５４ａの両室の差圧を制御する。サーボバルブ５４ｅは、コンプレッサなどの圧縮した空気を出力する空気圧供給部５４ｆに接続されている。圧力センサ５４ｃで検出された圧力信号と、変位センサ５４ｄで検出された変位信号とは、それぞれＡＴＬヘッド制御部５４ｇに出力される。

【0035】

ＡＴＬヘッド制御部５４ｇには、ワーク２の被貼付面２ａの３次元座標データの他、これら３次元座標データ、圧力信号、変位信号などに基づいてＡＴＬヘッド２０各部の動作を制御するプログラムなどが記憶されている。ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、汎用のコンピューター装置で構成されてもよい。また、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇとロボット制御部８０ａとが１つの制御部で構成されてもよい。

【0036】

パラレルリンク機構５０は、複数のリンク部５１の各々の長さをエアシリンダ５４でそれぞれ制御することにより、エンド部４０の位置（並進）及び／又は姿勢（回転）を変化させて、ローラ３１の押圧位置及び／又は押圧姿勢を被貼付面２ａの形状に倣うように動作させる機能を備えている。

【0037】

なお、本実施形態では、パラレルリンク機構５０には、エンド部４０を変位させることにより、ローラ３１をロールピッチ（θｘ）方向に回動可能な自由度を有するものを採用している。また、パラレルリンク機構５０の自由度は、ハンドリングロボット８０の動作機能（自由度）を考慮して設定してもよい。また、ハンドリングロボット８０の動作機能に関わらずに、パラレルリンク機構５０が、６自由度機構、すなわち、６方向（並進３方向、回転３方向）に運動させる機構を備えてもよい。

【0038】

ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、各エアシリンダ５４の圧力センサ５４ｃや変位センサ５４ｄから取り込んだ検出信号を用いて、各エアシリンダ５４のサーボバルブ５４ｅの動作（加圧動作又は減圧動作）を制御する。そして、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、サーボバルブ５４ｅの動作制御により、各エアシリンダ５４のシリンダ部５４ａ内の圧力及び／又はロッド部５４ｂの変位を制御して、ローラ３１の押圧位置及び／又は押圧姿勢が被貼付面２ａの形状に倣うようにエンド部４０の変位を制御する処理を実行する。

【0039】

ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、エンド部４０の変位制御において、望ましいコンプライアンス特性を得る観点からインピーダンス制御を行うように構成されている。このインピーダンス制御では、エンド部４０に慣性、粘性、剛性からなる機械的インピーダンスを仮想的に実現させるようアクチュエータ推力が制御される。例えば、前記インピーダンス制御では、目標インピーダンスである慣性、粘性、剛性のパラメータが設定される。そして、エンド部４０の位置及び姿勢の目標値に対するエンド部４０の変位を計測し、エンド部４０の変位とエンド部４０が外部へ与える力との関係が所定の関係（インピーダンス制御則）を満たすようにパラレルリンク機構５０の動作を制御する。

【0040】

また、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、エンド部４０の変位を制御する際に、目標とするエンド部４０の位置及び姿勢を実現するための各エアシリンダ５４のロッド部５４ｂの長さ（変位）を計算する。そして、これら計算値が各エアシリンダ５４のロッド部５４ｂの長さの目標値として記憶される。ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、これら記憶された目標値と、貼付動作時における各エアシリンダ５４の変位センサ５４ｄの出力値とを比較して、目標値になるようにフィードバック制御を行ってもよい。なお、前記目標値には、ワーク２の形状誤差が加味された、各エアシリンダ５４のロッド部５４ｂの長さが設定されてもよい。また、目標とするエンド部４０の位置及び姿勢は、ワーク２の３次元座標データに基づく動作軌跡に対し、直交する方向（法線方向）からローラ３１で被貼付面２ａを押圧するためのエンド部４０の位置及び姿勢である。

【0041】

次に、図１に示すテープ貼付装置において、パラレルリンク機構の動作によってテープの押圧姿勢が変化した状態を図２に示す。

【0042】

ＡＴＬ装置１０では、上記の通りパラレルリンク機構５０によってエンド部４０を変位させ、押圧部３０の押圧位置及び／又は押圧姿勢を被貼付面２ａに倣うように動作させる。具体的には、被貼付面２ａの傾きに応じて（本実施形態では図２に示すように被貼付面２ａとエンド部４０が平行となるように）パラレルリンク機構５０がエンド部４０の傾きを調節し、押圧部３０の特定の位置がテープ１もしくは被貼付面２ａと当接するようにすることで、正確な押圧姿勢で押圧部３０にテープ１を押圧させる。

【0043】

なお、この特定の位置とは、本実施形態では押圧部３０のローラ３１におけるエンド部４０からもっとも遠い位置であり、本説明ではその位置をＴｏｏｌ－Ｃｅｎｔｅｒ－Ｐｏｉｎｔ（ＴＣＰ）と呼ぶ。このＴＣＰにおいてローラ３１がテープ１もしくは被貼付面２ａと当接する状態において、パラレルリンク機構５０がエンド部４０をエンド部４０の厚さ方向（図１（ａ）におけるＺ軸方向）に変位させるように動作することにより、ローラ３１はテープ１もしくは被貼付面２ａを法線方向に押圧する。

【0044】

次に、本発明の一実施形態のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法における第１のパラメータ推定工程を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は一実施形態における第１のパラメータ推定工程を行うための動作を示し、図３（ｂ）は本実施形態の第１のパラメータ推定工程を行うための動作の変形例を示しており、この第１のパラメータ推定工程を行うことにより、パラレルリンク機構の機械インピーダンスを推定している。

【0045】

ここで、本説明においてパラレルリンク機構５０が有する複数のリンク部５１のうちｎ番目のリンク部５１のエアシリンダ５４の機械インピーダンスZ_ｎを式（１）の運動方程式で表す。ここで、ＭはＡＴＬヘッド２０における押圧位置（本実施形態では、上記ＴＣＰ）にかかる機構の荷重に対する各エアシリンダ５４における分力（いわゆる慣性）、Ｄはエアシリンダ５４のダンパ係数（いわゆる粘性）、Ｋはエアシリンダ５４のばね定数（いわゆる剛性）、ａはエアシリンダ５４の加速度、ｖはエアシリンダ５４の速度、ｘはエアシリンダ５４の変位である。
Ｚ_ｎ＝Ｍａ＋Ｄｖ＋Ｋｘ ・・・（１）
このとき、複数のリンク部５１が組み合わさってパラレルリンク機構５０が組み上げられる一方、上記のパラメータのうちＤとＫが未知であった場合、これら未知のパラメータを推定することによって、押圧部３０の最適な姿勢制御ができるようになる。

【0046】

その場合、まず図３（ａ）に示す通りエンド部４０といったパラレルリンク機構５０により制御されるものに対しインパルス入力に近い機械的衝撃Ｆ１が与えられる。なお、本実施形態において、この機械的衝撃Ｆ１はパラレルリンク機構５０の重心に向かって与えられる力であり、パラレルリンク機構５０に回転方向の動作を生じさせないいわゆる並進方向の力となっている。

【0047】

エンド部４０に機械的衝撃Ｆ１が与えられると、図３（ａ）に鎖線で示すように、エンド部４０はその機械的衝撃Ｆ１の付与方向（図３（ａ）に示す矢印の方向（＋Ｘ軸方向））に一旦変位し、その後パラレルリンク機構５０が有する機械インピーダンス特性に応じた往復変位が生じた後に機械的衝撃Ｆ１の付与前の位置へ戻る挙動を示す。その挙動を測定した結果をもとに、それぞれのエアシリンダ５４においてパラメータＤ、Ｋを含む第１のパラメータ群を一度に推定することができる。本説明では、この第１のパラメータ群を推定する工程を、第１のパラメータ推定工程と呼ぶ。

【0048】

この第１のパラメータ群の推定にあたっては、たとえば公知の代数的求解手法により式（１）で表されるシステムの伝達関数を推定することが行われても良い。この代数的求解手法のほかにも、たとえば解析的手法、人工知能による方法など公知の方法も用いられうる。

【0049】

なお、このような並進方向の機械的衝撃は、パラレルリンク機構５０が変形しやすい方向から加えることが好ましい。

【0050】

また、１方向からだけでなく互いに異なる方向からの機械的衝撃の付与を複数回実施し、これら実施の結果を総合してパラレルリンク機構５０の機械インピーダンスを推定しても良い。

【0051】

このような第１のパラメータ推定工程を実施することによって、パラレルリンク機構５０を構成する複数の直動アクチュエータ（エアシリンダ５４）の機械インピーダンスにかかるパラメータを同時に推定することにより、パラレルリンク機構５０全体の機械インピーダンスを推定することができる。そして、この推定された機械インピーダンスに基づき、パラレルリンク機構５０の動作を正確に制御することができる。

【0052】

また、本実施形態の第１のパラメータ推定工程において機械的衝撃を付与することによってパラレルリンク機構５０の機械インピーダンスを推定するにあたり、図３（ａ）に示すように機械的衝撃Ｆ１を並進方向に加える以外にも、図３（ｂ）に示す通り、パラレルリンク機構５０により制御される側（エンド部４０）に対しモーメントを発生させる衝撃的外力Ｆ２が与えられても良い。

【0053】

このようにモーメントを発生させるような衝撃的外力Ｆ２がエンド部４０に付与されることにより、図３（ｂ）に鎖線で示すように、エンド部４０は回転するように一旦変位し、その後パラレルリンク機構５０が有する機械インピーダンス特性に応じた往復変位が生じた後に衝撃的外力Ｆ２の付与前の位置へ戻る挙動を示す。その挙動を測定した結果をもとに、それぞれのエアシリンダ５４においてパラメータＤ、Ｋを含む第１のパラメータ群を一度に推定しても良い。なお、このようにモーメントを発生させる衝撃的外力は、偶力であっても良い。

【0054】

次に、本発明の一実施形態のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法における第２のパラメータ推定工程を、図４を用いて説明する。

【0055】

パラレルリンク機構５０はエンド部４０と接続するよう複数のリンク部５１が並列に設けられているという特徴があることから、各リンク部５１のエアシリンダ５４において上記式（１）においてパラメータＭを推定するにあたり、パラレルリンク機構５０の重心位置情報が密接に関連する。

【0056】

特に、パラレルリンク機構５０の重心位置が偏っている場合では複数のエアシリンダ５４において式（１）のパラメータＭは均等ではないため、各エアシリンダ５４におけるパラメータＭを推定することによってパラレルリンク機構５０の機械インピーダンスをさらに正確に推定できる。ただし、図３（ａ）、（ｂ）で示したような衝撃付与後のパラレルリンク機構５０の復帰挙動にはこのパラメータＭは関与せず、上記第１のパラメータ推定工程ではパラメータＭの推定はできない。

【0057】

これに対し、本発明では第１のパラメータ推定工程とは別に、パラレルリンク機構５０が重力下において静止した状態における各エアシリンダ５４にかかる荷重から各エアシリンダ５４の慣性（パラメータＭ）を含む第２のパラメータ群を推定する工程を実施する。

【0058】

具体的には、各エアシリンダ５４によってエンド部４０および押圧部３０が所定の姿勢で吊り下がり、かつ静止している状態において、各エアシリンダ５４にかかる荷重を確認している。特にエアシリンダ５４は空気圧で制御されているため、シリンダ部５４ａ内の差圧（図４に示す圧力Ｖ１と圧力Ｖ２の差）、すなわち２つの圧力センサ５４ｃの測定値の差がこの状態における各エアシリンダ５４の荷重である。

【0059】

上記所定の姿勢において各エアシリンダ５４の荷重を測定することにより、各エアシリンダ５４の上記式（１）におけるパラメータＭを含む第２のパラメータ群を一度に推定することができる。また、第２のパラメータ群の推定結果からパラレルリンク機構５０の重心位置も推定することが可能である。なお、本説明では、この第２のパラメータ群を推定する工程を、第２のパラメータ推定工程と呼ぶ。

【0060】

最後に、第１のパラメータ推定工程と第２のパラメータ推定工程とで得られた結果を合わせ、各エアシリンダ５４の機械インピーダンスを完全に推定し、パラレルリンク機構５０全体の機械インピーダンスを推定する。本説明では、これを機械インピーダンス推定工程と呼ぶ。この機械インピーダンス推定工程を行うことにより、パラレルリンク機構の動作を正確に予測し、最適に制御することができるようになる。

【0061】

次に、本発明の他の実施形態における第１のパラメータ推定工程にかかる動作を、図５に示す。

【0062】

この実施形態における第１のパラメータ推定工程では、機械的衝撃を外部から付与するのに代わり、パラレルリンク機構５０の各エアシリンダ５４そのものによって引き起こされる衝撃的運動を用いている。具体的には、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇからの制御により図５に矢印で示すインパクト入力に近い所定の衝撃Ｆ３をエアシリンダ５４に付与することによってエアシリンダ５４を瞬時に伸長させている。さらに具体的には、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇが衝撃Ｆ３に応じたインパルス状の制御信号をサーボバルブ５４ｅに入力している。この制御信号に基づいてサーボバルブ５４ｅが図示しない弁を操作して、前記制御信号の大きさに応じた量の空気を空気圧供給部５４ｆからシリンダ部５４ａ内のベース部６０側の空間に流入させる、あるいはシリンダ部５４ａ内のエンド部４０側の空間から流出させる。この空気の流入あるいは流出により、シリンダ部５４ａの内部では急激な空気圧の変化が生じるため、空気圧が安定する方向（エアシリンダ５４を伸長させる方向）にロッド部５４ｂが変位する。

【0063】

この衝撃的運動の実施後の各エアシリンダ５４の復帰挙動を測定した結果をもとに、図３に示した実施形態と同様、それぞれのエアシリンダ５４におけるパラメータＤ、Ｋを含む第１のパラメータ群を推定することができる。そのため、インパクトハンマーなど器具を別途準備することなく、パラレルリンク機構５０単体で本発明の第１のパラメータ推定工程を行うことができる。

【0064】

以上のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法を用いることにより、パラレルリンク機構の動作を最適に制御することが可能である。

【0065】

ここで、本発明のパラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法は、以上で説明した形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、上記の説明ではパラレルリンク機構は複数のエアシリンダから構成されているが、これに限らず、たとえば油圧シリンダ、モータ駆動のシリンダといった直動アクチュエータから構成されていても良い。

【0066】

また、上記の説明では第１のパラメータ推定工程ではインパルス入力に近い機械的衝撃を与えるようにしているが、ステップ入力となるような力をパラレルリンク機構５０に付与するようにしても良い。

【0067】

また、上記の説明では衝撃Ｆ３はエアシリンダ５４を伸長させる力としているが、エアシリンダ５４を短くする力であっても構わない。

【0068】

また、上記の説明では第１のパラメータ推定工程と第２のパラメータ推定工程の両方を行うことによりパラレルリンク機構５０の機械インピーダンスの推定を実施しているが、各エアシリンダ５４に均等に荷重がかかるような重心位置をパラレルリンク機構５０が有しているのであれば、第２のパラメータ推定工程を省略してパラレルリンク機構５０の機械インピーダンスの推定を実施しても良い。

【符号の説明】

【0069】

１ テープ
２ ワーク
２ａ 被貼付面
１０ ＡＴＬ装置
２０ ＡＴＬヘッド
３０ 押圧部
３１ ローラ
３１ａ 回転軸
３２ ローラ支持部
４０ エンド部
５０ パラレルリンク機構
５１ リンク部
５２ 自在継手
５３ 自在継手
５４ エアシリンダ
５４ａ シリンダ部
５４ｂ ロッド部
５４ｃ 圧力センサ
５４ｄ 変位センサ
５４ｅ サーボバルブ
５４ｆ 空気圧供給部
５４ｇ ＡＴＬヘッド制御部
６０ ベース部
８０ ハンドリングロボット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】