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(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】P2025012104
(43)【公開日】2025-01-24
(54)【発明の名称】供給電力算出方法、プログラムおよび供給電力算出装置
(51)【国際特許分類】
H02P 29/00 20160101AFI20250117BHJP
B25J 19/00 20060101ALI20250117BHJP
【ＦＩ】
H02P29/00
B25J19/00 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023114687
(22)【出願日】2023-07-12
(71)【出願人】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104433
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 博一
(74)【代理人】
【識別番号】100202728
【弁理士】
【氏名又は名称】三森 智裕
(72)【発明者】
【氏名】加納 英朗
【テーマコード（参考）】
3C707
5H501
【Ｆターム（参考）】
3C707BS12
3C707BS15
3C707HS27
3C707HT40
3C707KS22
3C707KS23
3C707KS28
3C707KS37
3C707KS38
5H501AA22
5H501BB20
5H501CC05
5H501DD01
5H501GG20
5H501HA01
5H501HA04
5H501HA08
5H501HA09
5H501HB07
5H501HB16
5H501JJ03
5H501JJ04
5H501JJ17
5H501JJ26
5H501LL01
5H501LL22
5H501LL27
(57)【要約】
【課題】一次電源から対象物に供給される電力をより正確に算出することが可能な供給電力算出方法を提供する。
【解決手段】この供給電力算出方法は、一次電源２００からモータＭにより駆動されるロボット１００に供給される電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出方法である。供給電力算出方法は、一次電源２００からロボット１００に供給される電力を平滑する平滑コンデンサ２４に蓄積される静電エネルギを算出することと、算出された平滑コンデンサ２４の静電エネルギに応じて、一次電源２００が供給した電力を算出することと、を備える。
【選択図】図５
【解決手段】この供給電力算出方法は、一次電源２００からモータＭにより駆動されるロボット１００に供給される電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出方法である。供給電力算出方法は、一次電源２００からロボット１００に供給される電力を平滑する平滑コンデンサ２４に蓄積される静電エネルギを算出することと、算出された平滑コンデンサ２４の静電エネルギに応じて、一次電源２００が供給した電力を算出することと、を備える。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出方法であって、
前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することと、
算出された前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出することと、を備える、供給電力算出方法。
前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することと、
算出された前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出することと、を備える、供給電力算出方法。
【請求項2】
前記一次電源と前記平滑コンデンサとの間の抵抗に基づいて、前記一次電源から前記平滑コンデンサに充電電力を供給する際の一次電源系統損失を算出することを備え、
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記一次電源系統損失を含めて、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記一次電源系統損失を含めて、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
【請求項3】
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、前記一次電源が供給した電力として、前記一次電源が前記平滑コンデンサの充電に要した電力を算出することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
【請求項4】
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプに含まれる半導体素子のスイッチング損失と、前記半導体素子の導通損失とのうちの少なくとも一方に基づいて、前記アンプのアンプ損失を算出することを備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記アンプ損失を加算することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記アンプ損失を加算することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
【請求項5】
電気エネルギを機械エネルギに変換する際の前記対象物の機械的損失を算出することを備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記機械的損失を加算することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記機械的損失を加算することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
【請求項6】
電気エネルギを機械エネルギに変換する際の前記対象物の機械的損失を算出することと、
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプのアンプ損失を算出することと、
前記機械的損失と前記アンプ損失とが加算された前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、回生抵抗の回生抵抗損失を算出することと、を備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記回生抵抗損失を加算することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプのアンプ損失を算出することと、
前記機械的損失と前記アンプ損失とが加算された前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、回生抵抗の回生抵抗損失を算出することと、を備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記回生抵抗損失を加算することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
【請求項7】
電気エネルギを機械エネルギに変換する際の前記対象物の機械的損失を算出することと、
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプのアンプ損失を算出することと、
前記機械的損失と前記アンプ損失とが加算された前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、前記一次電源に回生した回生電力を算出することと、を備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギから前記回生電力の分を減算することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプのアンプ損失を算出することと、
前記機械的損失と前記アンプ損失とが加算された前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、前記一次電源に回生した回生電力を算出することと、を備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギから前記回生電力の分を減算することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
【請求項8】
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記対象物の姿勢を維持するブレーキの解除状態を維持するためのブレーキ損失を含めて、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
【請求項9】
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記対象物を制御する制御電源の制御電源損失を含めて、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
【請求項10】
前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、前記一次電源に回生した回生電力を算出することを備え、
前記一次電源が供給した電力を算出することは、算出された前記回生電力の分を減算して、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
前記一次電源が供給した電力を算出することは、算出された前記回生電力の分を減算して、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、請求項１に記載の供給電力算出方法。
【請求項11】
前記対象物は、ロボットを含み、
前記モータは、前記ロボットの関節を駆動する、請求項１に記載の供給電力算出方法。
前記モータは、前記ロボットの関節を駆動する、請求項１に記載の供給電力算出方法。
【請求項12】
一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出するプログラムであって、
前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することと、
算出された前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出することと、を備える、プログラム。
前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することと、
算出された前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出することと、を備える、プログラム。
【請求項13】
一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出装置であって、
前記対象物に供給される電力をシミュレーションするプログラムを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記プログラムを用いて、前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出し、算出した前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出する制御部と、を備える、供給電力算出装置。
前記対象物に供給される電力をシミュレーションするプログラムを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記プログラムを用いて、前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出し、算出した前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出する制御部と、を備える、供給電力算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この開示は、供給電力算出方法、プログラムおよび供給電力算出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、モータにより駆動される対象物に供給される電力を算出する方法が開示されている。たとえば、特許文献１には、モータにより駆動される産業機器の消費電力を推定する消費電力量推定装置が開示されている。特許文献１では、消費電力量推定装置は、モータの速度の模擬値、および、モータのトルクの模擬値に基づいて、モータの模擬的な出力を算出する。また、消費電力量推定装置は、モータに流れる電流の模擬値およびモータの巻線の抵抗模擬値に基づいて、モータの模擬的な損失を算出する。また、消費電力量推定装置は、交流電源からモータに供給される電力を平滑する平滑コンデンサの電圧を算出するとともに、平滑コンデンサの電圧に基づいて、回生抵抗で消費される模擬的な電力を算出する。そして、消費電力量推定装置は、モータの模擬的な出力および損失、および、回生抵抗で消費される模擬的な電力に基づいて、モータの消費電力量を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６０３８３９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の消費電力量推定装置では、平滑コンデンサの電圧に基づいて回生抵抗で消費される模擬的な電力が算出されている一方、特許文献１では、回生抵抗で消費される模擬的な電力の算出の際に交流電源の電圧は考慮されておらず、交流電源の電圧よりも平滑コンデンサの電圧が高い場合にまで回生抵抗で消費される模擬的な電力が算出されていると考えられる。しかしながら、実際には、交流電源の電圧よりも平滑コンデンサの電圧が高い場合には、交流電源から平滑コンデンサに電力は供給されない。すなわち、特許文献１では、実際には交流電源から電力が供給されない場合にも産業機器などの対象物が電力を消費していると算出されてしまうので、正確に消費電力を推定できない場合があるという問題点が考えられる。
【0005】
この開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この開示の１つの目的は、一次電源から対象物に供給される電力をより正確に算出することが可能な供給電力算出方法、プログラムおよび供給電力算出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この開示の第１の局面による供給電力算出方法は、一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出方法であって、一次電源から対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することと、算出された平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、一次電源が供給した電力を算出することと、を備える。
【0007】
この開示の第１の局面による供給電力算出方法は、上記のように、算出された平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、一次電源が供給した電力を算出することを備える。これにより、平滑コンデンサの電圧が一次電源の電圧よりも高い場合のように平滑コンデンサを充電する必要がない場合には、一次電源から供給する電力は算出されない。その結果、実際には一次電源から電力が供給されない場合に対象物が電力を消費していると算出されるのが抑制されるので、一次電源から対象物に供給される電力をより正確に算出することができる。
【0008】
この開示の第２の局面によるプログラムは、一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出するプログラムであって、一次電源から対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することと、算出された平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、一次電源が供給した電力を算出することと、を備える。
【0009】
この開示の第２の局面によるプログラムは、上記のように、算出された平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、一次電源が供給した電力を算出することを備える。これにより、平滑コンデンサの電圧が一次電源の電圧よりも高い場合のように平滑コンデンサを充電する必要がない場合には、一次電源から供給する電力は算出されない。その結果、実際には一次電源から電力が供給されない場合に対象物が電力を消費していると算出されるのが抑制されるので、一次電源から対象物に供給される電力をより正確に算出することが可能なプログラムを提供できる。
【0010】
この開示の第３の局面による供給電力算出装置は、一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出装置であって、対象物に供給される電力をシミュレーションするプログラムを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたプログラムを用いて、一次電源から対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出し、算出した平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、一次電源が供給した電力を算出する制御部と、を備える。
【0011】
この開示の第３の局面による供給電力算出装置は、上記のように、記憶部に記憶されたプログラムを用いて、一次電源から対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出し、算出した平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、一次電源が供給した電力を算出する制御部を備える。これにより、平滑コンデンサの電圧が一次電源の電圧よりも高い場合のように平滑コンデンサを充電する必要がない場合には、一次電源から供給する電力は算出されない。その結果、実際には一次電源から電力が供給されない場合に対象物が電力を消費していると算出されるのが抑制されるので、一次電源から対象物に供給される電力をより正確に算出することが可能な供給電力算出装置を提供できる。
【発明の効果】
【0012】
本開示の供給電力算出方法、プログラムおよび供給電力算出装置は、一次電源から対象物に供給される電力をより正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】一実施形態による供給電力算出装置およびロボットを示す図である。
【図2】ロボットコントローラのブロック図である。
【図3】インバータの回路図である。
【図4】一実施形態による供給電力算出装置を示すブロック図である。
【図5】一実施形態による供給電力算出方法を説明するためのフロー図である。
【図6】インバータの上アームのスイッチング素子がオンしている状態を示す図である。
【図7】インバータの下アームのスイッチング素子がオンしている状態を示す図である。
【図8】スイッチング素子に含まれるＦＥＴのスイッチング損失を説明するための図である。
【図9】スイッチング素子に含まれるＦＥＴのスイッチング損失の算出方法を説明するための図である。
【図10】コンデンサが回生抵抗を介して放電している状態を説明するための図である。
【図11】一次電源が平滑コンデンサを充電している状態を説明するための図である。
【図12】（ａ）静電エネルギに機械的損失を加算する状態を説明するための図である。（ｂ）静電エネルギにアンプ損失を加算する状態を説明するための図である。（ｃ）静電エネルギに回生抵抗損失を加算する状態を説明するための図である。（ｄ）静電エネルギに一次電源系統損失を加算する状態を説明するための図である。
【図13】一次電源が平滑コンデンサを充電しているときの計算により求められるＰＮ電圧を説明するための図である。
【図14】一次電源が平滑コンデンサを充電しているときの実際のＰＮ電圧を説明するための図である。
【図15】一次電源系統損失の計算に使用されるＰＮ電圧を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本開示を具体化した本開示の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
本実施形態の供給電力算出装置１について説明する。図１に示すように、供給電力算出装置１は、一次電源２００から図２に示すモータＭにより駆動されるロボット１００に供給された電力をシミュレーションにより算出する装置である。なお、ロボット１００は、対象物の一例である。
【0016】
まず、ロボット１００の構成について説明する。ロボット１００は、ロボットアーム１０と、ロボットコントローラ２０とを含む。ロボットアーム１０は、たとえば、垂直多関節型または水平多関節型である。また、ロボットアーム１０は、関節ＪＴを有している。関節ＪＴには、関節ＪＴを駆動する図２に示すモータＭが配置されている。モータＭは、たとえば、サーボモータである。図１のロボットアーム１０は、６軸の垂直多関節型であり、ＪＴ１関節からＪＴ６関節を含む。ＪＴ１関節からＪＴ６関節の各々にモータＭが配置されている。
【0017】
ロボットコントローラ２０について説明する。ロボットコントローラ２０は、ロボットアーム１０の動作を制御する。図２に示すように、ロボットアーム１０は、メイン制御部２１と、サーボ制御部２２と、を含む。メイン制御部２１、および、サーボ制御部２２は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。サーボ制御部２２は、メイン制御部２１からの指令に基づいて、モータＭに供給される電力を制御する。
【0018】
また、ロボットコントローラ２０は、整流器２３と、平滑コンデンサ２４と、回生抵抗２５と、回生スイッチ２６と、インバータ２７と、を含む。整流器２３は、一次電源２００から供給される交流電力を直流電力に変換する。平滑コンデンサ２４は、整流器２３によって変換された直流電力を平滑化する。回生スイッチ２６は、モータＭによって回生された電力が余剰な場合にオン状態となる。これにより、余剰な電力が回生抵抗２５に流れ、余剰な電力が熱として消費される。インバータ２７は、整流器２３によって変換された直流電力を交流電力に変換する。また、平滑コンデンサ２４の正側Ｐと負側Ｎとの間の電圧をＰＮ電圧とする。ＰＮ電圧は、母線電圧と呼ばれる。
【0019】
また、サーボ制御部２２とインバータ２７とを含めた構成をアンプ２８と呼ぶ。ロボットアーム１０が複数の関節ＪＴを有する場合、モータＭも複数配置されている。この場合、整流器２３、平滑コンデンサ２４、回生抵抗２５および回生スイッチ２６は、複数のモータＭに対して共通である。一方、アンプ２８は、複数のモータＭの各々に対して配置されている。なお、複数のモータＭに対して共通の１つのアンプ２８を配置してもよい。
【0020】
ブレーキ３１および制御電源３２について説明する。ロボットコントローラ２０は、整流器２３と並列に配置された整流器３０を含む。整流器３０は、一次電源２００からの交流電力を直流電力に変換して、ブレーキ３１および制御電源３２に供給する。なお、ブレーキ３１は、ロボット１００の姿勢を維持するためにモータＭにブレーキ３１をかける。制御電源３２は、メイン制御部２１やサーボ制御部２２などを動作させるための電源である。
【0021】
インバータ２７の具体的な構成について説明する。図３に示すように、インバータ２７は、複数のスイッチング素子ＳＷを含む。スイッチング素子ＳＷは、上アームを構成するスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２およびＳＷ３と、下アームを構成するスイッチング素子ＳＷ４、ＳＷ５およびＳＷ６とを含む。スイッチング素子ＳＷは、たとえば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、還流ダイオードＤと、を含む。スイッチング素子ＳＷは、たとえば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。なお、スイッチング素子ＳＷは、半導体素子の一例である。
【0022】
供給電力算出装置１の構成について説明する。図４に示すように、供給電力算出装置１は、一次電源２００からモータＭにより駆動されるロボット１００に供給される電力をシミュレーションにより算出する装置である。供給電力算出装置１は、ロボット１００とは別個に配置されたパーソナルコンピュータなどである。供給電力算出装置１は、制御部２と、記憶部３と、表示部４と、を備えている。制御部２は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。記憶部３は、不揮発性のメモリやハードディスクなどを含み、一次電源２００からモータＭにより駆動されるロボット１００に供給される電力をシミュレーションにより算出するプログラム５が記憶されている。表示部４は、液晶モニタなどを含み、制御部２によるシミュレーション結果が表示される。
【0023】
（供給電力算出方法）
次に、一次電源２００からモータＭにより駆動されるロボット１００に供給される電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出方法について説明する。なお、供給電力の算出は、供給電力算出装置１の記憶部３に記憶されたプログラム５を用いて制御部２が実行する。本実施形態では、制御部２は、一次電源２００からロボット１００に供給される電力を平滑する平滑コンデンサ２４に蓄積される静電エネルギを算出し、算出した平滑コンデンサ２４の静電エネルギに応じて、一次電源２００が供給した電力を算出する。すなわち、本実施形態の供給電力算出方法では、一次電源２００側からは、平滑コンデンサ２４より先の二次側としてのロボット１００の損失などは直接的に考慮しておらず、平滑コンデンサ２４に印加される電圧であるＰＮ電圧に応じて一次電源２００が平滑コンデンサ２４を充電しているとして、一次電源２００からロボット１００に供給される電力が算出される。つまり、ロボット１００の損失などは、ＰＮ電圧に基づいて一次電源２００からロボット１００に供給される電力に間接的に影響している。以下、具体的に説明する。
次に、一次電源２００からモータＭにより駆動されるロボット１００に供給される電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出方法について説明する。なお、供給電力の算出は、供給電力算出装置１の記憶部３に記憶されたプログラム５を用いて制御部２が実行する。本実施形態では、制御部２は、一次電源２００からロボット１００に供給される電力を平滑する平滑コンデンサ２４に蓄積される静電エネルギを算出し、算出した平滑コンデンサ２４の静電エネルギに応じて、一次電源２００が供給した電力を算出する。すなわち、本実施形態の供給電力算出方法では、一次電源２００側からは、平滑コンデンサ２４より先の二次側としてのロボット１００の損失などは直接的に考慮しておらず、平滑コンデンサ２４に印加される電圧であるＰＮ電圧に応じて一次電源２００が平滑コンデンサ２４を充電しているとして、一次電源２００からロボット１００に供給される電力が算出される。つまり、ロボット１００の損失などは、ＰＮ電圧に基づいて一次電源２００からロボット１００に供給される電力に間接的に影響している。以下、具体的に説明する。
【0024】
図５に示すように、ステップＳ１において、制御部２は、ロボット１００の動作情報を取得する。ロボット１００の動作情報とは、ロボット１００の移動軌跡の各点における、関節ＪＴの速度および加速度などの情報である。なお、ロボット１００の動作情報は、たとえば使用者によって予め設定されており、記憶部３に記憶されている。制御部２は、ロボット１００の動作情報を記憶部３から取得する。
【0025】
（機械的損失）
ステップＳ２において、制御部２は、ロボット１００の機械的損失を算出する。なお、機械的損失とは、電気エネルギを機械エネルギに変換する際の損失である。ロボット１００の加速時や、ロボット１００が負荷の持ち上げる時など、電気的エネルギがロボット１００や、ロボット１００に取り付けられるツールの力学的エネルギに変換される。一方、ロボット１００の減速時や、ロボット１００が負荷を下ろす時などは、逆に力学的エネルギから電気的エネルギにエネルギが変換される。この力学的エネルギから電気的エネルギにエネルギが変換される電力を、回生電力と呼ぶ。ロボット１００が、ある姿勢から動作を開始し、最終的に同じ姿勢で動作を終了した場合、力学的エネルギは動作の前後で変わっていないので、電気的エネルギの損失は理論上ゼロである。しかしながら、電気的エネルギから力学的エネルギへの変換時と、力学的エネルギから電気的エネルギへの変換時に、それぞれ、減速機などに含まれるギアのギア効率と、摩擦トルクの影響によりエネルギをロスしている。このエネルギのロスが機械的損失である。
ステップＳ２において、制御部２は、ロボット１００の機械的損失を算出する。なお、機械的損失とは、電気エネルギを機械エネルギに変換する際の損失である。ロボット１００の加速時や、ロボット１００が負荷の持ち上げる時など、電気的エネルギがロボット１００や、ロボット１００に取り付けられるツールの力学的エネルギに変換される。一方、ロボット１００の減速時や、ロボット１００が負荷を下ろす時などは、逆に力学的エネルギから電気的エネルギにエネルギが変換される。この力学的エネルギから電気的エネルギにエネルギが変換される電力を、回生電力と呼ぶ。ロボット１００が、ある姿勢から動作を開始し、最終的に同じ姿勢で動作を終了した場合、力学的エネルギは動作の前後で変わっていないので、電気的エネルギの損失は理論上ゼロである。しかしながら、電気的エネルギから力学的エネルギへの変換時と、力学的エネルギから電気的エネルギへの変換時に、それぞれ、減速機などに含まれるギアのギア効率と、摩擦トルクの影響によりエネルギをロスしている。このエネルギのロスが機械的損失である。
【0026】
機械的損失の計算式について説明する。機械的損失は、下記の数式１により算出される。
ここで、Σは、ロボット１００の軸数分の総和である。なお、ロボット１００の軸数とは、ロボット１００の関節ＪＴの数である。τは、トルクであり、トルク定数×モータＭに流れる電流より算出される。ωは、関節に含まれるモータＭの出力軸の各軸速度である。なお、トルクおよび軸速度の単位は、それぞれ、Ｎｍおよびｒａｄ/ｓである。
【数1】
【0027】
（アンプ損失）
ステップＳ３において、制御部２は、アンプ損失を算出する。アンプ損失とは、一次電源２００から供給される電力をモータＭに供給するアンプ２８の損失である。また、アンプ損失は、アンプ２８からモータＭへ電流を出力する際に、熱としてアンプ２８の回路において失われるエネルギである。アンプ損失は、機械的損失と異なり、一度損失した電気的エネルギが回生されることはない。
ステップＳ３において、制御部２は、アンプ損失を算出する。アンプ損失とは、一次電源２００から供給される電力をモータＭに供給するアンプ２８の損失である。また、アンプ損失は、アンプ２８からモータＭへ電流を出力する際に、熱としてアンプ２８の回路において失われるエネルギである。アンプ損失は、機械的損失と異なり、一度損失した電気的エネルギが回生されることはない。
【0028】
本実施形態では、制御部２は、アンプ２８に含まれるスイッチング素子ＳＷのスイッチング損失と、スイッチング素子ＳＷの導通損失とのうちの少なくとも一方に基づいてアンプ損失を算出する。具体的には、制御部２は、アンプ２８に含まれる配線やコネクタの抵抗と、モータＭの巻線抵抗と、スイッチング素子ＳＷ１からＳＷ６までの６つのスイッチング素子ＳＷのスイッチング損失と、スイッチング素子ＳＷ１からＳＷ６までの６つのスイッチング素子ＳＷがオンする際の導通損失と、スイッチング素子ＳＷ１からＳＷ６までの６つのスイッチング素子ＳＷの各々の還流ダイオードＤの導通損失と、に基づいて、アンプ損失を算出する。
【0029】
アンプ２８に含まれる配線やコネクタの抵抗と、モータＭの巻線抵抗とに基づくアンプ損失に算出法について説明する。まず、配線、コネクタ、および、モータＭの巻線の各々の抵抗Ｒが設定される。そして、配線、コネクタ、および、モータＭの巻線によりアンプ損失は、下記の数式２によって算出される。
ここで、Ｉ＿ｕ、Ｉ＿ｖ、および、Ｉ＿ｗは、各相における実効電流値であり、互いに同じ値であると仮定する。また、モータ電流値は、Ｑ軸の電流値である。
【数2】
【0030】
ＦＥＴのスイッチング損失および導通損失と、還流ダイオードＤの導通損失と、について説明する。各相のスイッチング素子ＳＷは、上アームのＦＥＴがオンするとともに下アームのＦＥＴがオフことにより電流がＦＥＴを介してモータＭに電流が流れる図６に示す動作モード１と、上アームのＦＥＴがオフするとともに下アームのＦＥＴがオンすることにより電流が還流ダイオードＤを流れる図７に示す動作モード２と、を有する。なお、上アームおよび下アームが同時にオフするデッドタイム中はスイッチング素子ＳＷの動作モードは、動作モード２となる。スイッチング素子ＳＷのオンオフするＰＷＭ信号の１回の周期中で、動作モード１にある時間と、動作モード２にある時間との比率はＰＷＭ ＤＵＴＹにより決まる。また、ＰＷＭ ＤＵＴＹは、たとえば、電圧指令値に合うように、モータＭの回転に同期する正弦波の形で変動している。ＦＥＴの導通損失と還流ダイオードＤの導通損失との比率はＰＷＭ ＤＵＴＹによって変わるが、時間的に平均するとおよそ５０％ずつ程度であろうと見なすことができる。そこで、本実施形態では、スイッチング素子ＳＷの導通損失と還流ダイオードＤの導通損失については、ＰＷＭ ＤＵＴＹ＝５０％として計算する。なお、スイッチング素子ＳＷのスイッチング損失についてはＰＷＭ ＤＵＴＹには依存せず、ＰＷＭ信号の１周期の間に必ず１回ずつのターンオン損失およびターンオフ損失が発生する。
【0031】
（ＦＥＴの導通損失）
ＦＥＴの導通損失について説明する。ＦＥＴの導通損失は、ＦＥＴのオン時に生じる損失である。ＦＥＴは、完全にオンになった状態でもコレクタとエミッタとの間には電圧が残り、この電圧をコレクタエミッタ間飽和電圧（Ｖｃｅ）と呼ぶ。ＦＥＴのオン時の導通損失は、このコレクタエミッタ間飽和電圧（Ｖｃｅ）に逆らって電流を流すために消費される電力であると考える。この消費される電力は、熱損失量Ｊとして、下記の数式３により算出される。
ここで、Ｉは、各相の電流の実行値である。ＦＥＴの導通時間は、ＤＵＴＹを５０％としているため、全体の経過時間の半分となる。また、ＦＥＴが３相の各々に対して配置されているので、数式３により求められた熱損失量Ｊを３倍することにより、３相文のＦＥＴの導通損失が算出される。
ＦＥＴの導通損失について説明する。ＦＥＴの導通損失は、ＦＥＴのオン時に生じる損失である。ＦＥＴは、完全にオンになった状態でもコレクタとエミッタとの間には電圧が残り、この電圧をコレクタエミッタ間飽和電圧（Ｖｃｅ）と呼ぶ。ＦＥＴのオン時の導通損失は、このコレクタエミッタ間飽和電圧（Ｖｃｅ）に逆らって電流を流すために消費される電力であると考える。この消費される電力は、熱損失量Ｊとして、下記の数式３により算出される。
【数3】
【0032】
（還流ダイオードの導通損失）
還流ダイオードＤの導通損失について説明する。還流ダイオードＤの導通損失は、ＦＥＴの導通損失と同様の考え方により求められる。具体的には、還流ダイオードＤの導通損失は、下記の数式４により求められる。
還流ダイオードＤの導通損失について説明する。還流ダイオードＤの導通損失は、ＦＥＴの導通損失と同様の考え方により求められる。具体的には、還流ダイオードＤの導通損失は、下記の数式４により求められる。
【数4】
【0033】
（ＦＥＴのスイッチング損失）
ＦＥＴのスイッチングについて説明する。図８に示すように、ＦＥＴのコレクタとエミッタとの間に電圧ＶＤＳＭＡＸが印加されて電流が完全に止められている状態から、ＦＥＴがターンオンし、最終的にＦＥＴに印加される電圧がＶｃｅまで低下し、ＦＥＴに電流ＩＤＭＡＸが流れる状態を考える。ここで、ＶｃｅはＶＤＳＭＡＸに比べて十分に小さいものとして無視する。また、ＦＥＴのターンオン中の、ドレインとソースとの間の電圧ｖＤＳおよびドレイン電流ｉＤは、線形に変化していくものと仮定すると、電圧ｖＤＳおよびドレイン電流ｉＤは、下記の数式５によって算出される。
上記の数式５に基づき、ＦＥＴが１回オンした時の損失ＷＳＷＯＮは、下記の数式６によって算出される。
ＦＥＴのターンオフ時のスイッチング損失も、ターンオン時のスイッチング損失と同様に求めることができる。ＦＥＴのスイッチング損失は、１秒間にＰＷＭ信号の周波数（ｆｓｗ）の回数分、かつ、ターンオン時およびターンオフ時のそれぞれに発生する。従って、ＦＥＴのスイッチング損失ＰＳＷは、下記の数式７によって算出される。なお、スイッチング損失ＰＳＷの単位は、Ｗである。
ここで、ＴＦはターンオフ時間である。
ＦＥＴのスイッチングについて説明する。図８に示すように、ＦＥＴのコレクタとエミッタとの間に電圧ＶＤＳＭＡＸが印加されて電流が完全に止められている状態から、ＦＥＴがターンオンし、最終的にＦＥＴに印加される電圧がＶｃｅまで低下し、ＦＥＴに電流ＩＤＭＡＸが流れる状態を考える。ここで、ＶｃｅはＶＤＳＭＡＸに比べて十分に小さいものとして無視する。また、ＦＥＴのターンオン中の、ドレインとソースとの間の電圧ｖＤＳおよびドレイン電流ｉＤは、線形に変化していくものと仮定すると、電圧ｖＤＳおよびドレイン電流ｉＤは、下記の数式５によって算出される。
【数5】
【数6】
【数7】
【0034】
上記のスイッチング損失ＰＳＷは、ＦＥＴに印加される電圧が一定で、ＦＥＴに流れる電流も一定の場合の一般解である。実際には、ＶＤＳＭＡＸおよびＩＤＭＡＸはモータ回転に同期して時間変化しているものと考えられる。そこで、時間変化するＶＤＳＭＡＸ（ｔ）について考える。スイッチング素子ＳＷの出力電圧を平滑化していない場合、各相の電圧は、ＰＷＭ信号の周波数に同期して矩形波状に瞬時に変動している。この矩形波電圧を時間平均した電圧が指令電圧と一致し、モータＭに印加されている。したがって、動作モード２からＦＥＴがターンオンして動作モード１に遷移するとき、ターンオン前のＦＥＴのコレクタ側の電圧は、ＰＮ電圧のＰ側電位と等しく、エミッタ側の電圧はＰＮ電圧のＮ側電位にほぼ等しい。なお、実際には、ＦＥＴのコレクタ側の電圧は、還流ダイオードＤの順方向電圧Ｖｆの分だけＰ側電位と異なっている。ＦＥＴのエミッタ側の電圧についても同様である。したがって、ＶＤＳＭＡＸ（ｔ）＝ＰＮ電圧（ｔ）と考えることができる。
【0035】
そこで、時間変化するＩＤＭＡＸ（ｔ）について考える。ＩＤＭＡＸ（ｔ）は、モータＭのもつ巨大なインダクタンスにより平滑されるので、ＩＤＭＡＸ（ｔ）は、モータＭの回転に同期する正弦波形状を有すると仮定して、下記の数式８によって算出される。
ここでＩｏはモータＭに流れる電流の１相あたりの電流の波高値で、簡単のためにこれは３相とも同じ値であるとする。ωはモータＭの角速度である。そして、ＦＥＴに印加される電圧が一定で、ＦＥＴに流れる電流も一定の場合の一般解である上記の数式７は、下記の数式９に修正される。
ここで、Σは、１秒間あたりのＰＷＭ信号のターンオフおよびターンオンの全ての回の損失を加算することを意味している。したがって、加算回数は、ＰＷＭ信号の周波数ｆｓｗ回であるが、Σの括弧内は時々刻々と変化している時間の関数となっている。ＰＮ電圧ＶＰＮは時間の関数であるが、短時間であれば電流の変化であるＩｏ｜ｓｉｎ（ωｔ）｜に比べて変化の割合が極めて小さいため、以降の議論では定数と見なしている。
【数8】
【数9】
【0036】
数式９の実際の計算において、Σのままでは計算しづらいため、以下のように工夫をし、積分の形に変形する。まず、下記の数式１０のように、時間変化しない要素の一部をΣの前に出す。
Σの計算箇所を図で表すと、以下の図９のようになる。なお、正弦波を見やすくするために、図９では、ｓｉｎの絶対値は省略している。図９において、ある時刻において、Ｉｏ×ｓｉｎ（ωｔ）と微小時間ＴＲおよびＴＦとにより表される面積があり、これを各時刻で求めてΣにより足し合わせている。ＴＲおよびＴＦの区間はＰＷＭ信号の１周期ごとに１回ずつあり、ＰＷＭ信号の周期をΔｔとすると、ＴＲ，ＴＦ＜＜Δｔである。また、Δｔ＜＜２π／ωである。図９から、上記の数式１０は、正弦波を時間積分した値から、細い面積の部分だけを抜き出して、抜き出した面積同士を足し合わせていることと同様になる。つまり、正弦波を時間積分した値に、（ＴＲ＋ＴＦ）／Δｔを乗算すれば、スイッチング損失ＰＳＷを計算することができる。したがって、数式１０は、下記の数式１１のように近似できる。
なお、積分する範囲は１秒間である。また、モータＭの回転周期は、２π／ωであるので、モータＭは１秒間にω／２π回回転していることになるが、一般的にはモータＭの回転は速く、２π／ω＜＜１である。そのため、ｓｉｎの積分範囲の端の部分を無視することにより、数式１１は、下記の数式１２のように近似できる。
つまり、数式１１は、ｓｉｎの１周期分を積分し、積分後の値をω／２π倍したものである数式１２のように近似できる。数式１２を解くと、下記の数式１３が得られる。
ここで、ｆｓｗは、ＰＷＭ信号の周波数である。なお、周波数の単位は、Ｈｚである。スイッチング損失ＰＳＷは、３相分存在することから、数式１３のスイッチング損失ＰＳＷを３倍することにより、３相分のスイッチング損失ＰＳＷが算出される。
【数10】
【数11】
【数12】
【数13】
【0037】
（回生抵抗損失）
ステップＳ４において、制御部２は、平滑コンデンサ２４の静電エネルギに基づいて、回生抵抗２５の回生抵抗損失を算出する。回生スイッチ２６がオンして、回生抵抗２５に電流が流れた場合、回生抵抗２５により電力が消費され、熱として外部へエネルギが流出する。回生抵抗２５が作動したか否かは、モータＭに流れる電流の電流値からは分からない。そこで、ロボット１００への電気的エネルギの流入および流出量を監視し、エネルギが蓄積される平滑コンデンサ２４の電圧をシミュレーションすることで、回生抵抗２５から放出されたエネルギである回生抵抗損失を算出する。回生抵抗損失を算出において、ＰＮ電圧を可能な限り正確にシミュレーションすることにより、回生抵抗２５の作動開始電圧、および、作動終了電圧に応じて回生抵抗損失の算出式を切り替えている。
ステップＳ４において、制御部２は、平滑コンデンサ２４の静電エネルギに基づいて、回生抵抗２５の回生抵抗損失を算出する。回生スイッチ２６がオンして、回生抵抗２５に電流が流れた場合、回生抵抗２５により電力が消費され、熱として外部へエネルギが流出する。回生抵抗２５が作動したか否かは、モータＭに流れる電流の電流値からは分からない。そこで、ロボット１００への電気的エネルギの流入および流出量を監視し、エネルギが蓄積される平滑コンデンサ２４の電圧をシミュレーションすることで、回生抵抗２５から放出されたエネルギである回生抵抗損失を算出する。回生抵抗損失を算出において、ＰＮ電圧を可能な限り正確にシミュレーションすることにより、回生抵抗２５の作動開始電圧、および、作動終了電圧に応じて回生抵抗損失の算出式を切り替えている。
【0038】
具体的には、回生抵抗２５の作動状態を表す回生抵抗作動フラグを算出する。直前の計算サイクルで求めていたＰＮ電圧から出発し、ＰＮ電圧と、平滑コンデンサ２４の静電エネルギとを求める。直前の計算サイクルの平滑コンデンサ２４の静電エネルギは、下記の数式１４により算出される。
ここで、Ｅ＿ｐｎは、平滑コンデンサ２４の静電エネルギである。なお、静電エネルギの単位は、Ｊである。また、Ｅ＿ｐｎ（前）、直前の計算サイクルの静電エネルギを意味している。Ｃは、平滑コンデンサ２４のコンデンサ容量である。なお、コンデンサ容量の単位は、Ｆである。Ｖ２は、直前の計算サイクルのＰＮ電圧である。そして、下記の数式１５に示すように、Ｅ＿ｐｎ（前）に機械的損失を加算することにより、機械的損失を考慮した平滑コンデンサ２４の静電エネルギが算出される。
ここで、Ｅ＿ｐｎ（ａ）は、機械的損失が加味された平滑コンデンサ２４の静電エネルギを意味している。さらに、アンプ損失が加味された平滑コンデンサ２４の静電エネルギＥ＿ｐｎ（ａ、ｂ）、後述する回生抵抗損失が加味された平滑コンデンサ２４の静電エネルギＥ＿ｐｎ（ａ、ｂ、ｃ）、後述する回生電力が加味された平滑コンデンサ２４の静電エネルギＥ＿ｐｎ（ａ、ｂ、ｃ、ｅ）、および、後述する一次電源系統損失が加味された平滑コンデンサ２４の静電エネルギＥ＿ｐｎ（ａ、ｂ、ｃ、ｅ、ｆ）が、下記の数式１６により算出される。
このように、本実施形態では、平滑コンデンサ２４に蓄積される静電エネルギを算出することは、静電エネルギに機械的損失を加算することと、静電エネルギにアンプ損失を加算することと、静電エネルギに回生抵抗損失を加算することと、静電エネルギに一次電源系統損失を加算することと、を含む。なお、回生電力については、平滑コンデンサ２４から出ていく電力であるため、静電エネルギから回生電力の分が減算されることになる。そして、次の計算サイクルの最初において、各損失が加味された最終的な静電エネルギＥ＿ｐｎ（ａ、ｂ、ｃ、ｅ、ｆ）に対して、回生抵抗作動フラグの判定が下記の数式１７に基づいて行われる。なお、ブレーキ３１および制御電源３２に対して、平滑コンデンサ２４からではなく、整流器３０から電力が供給されるため、後述するブレーキ損失および制御電源損失はＰＮ電圧に影響を及ぼさない。
ここで、Ｖｌｉｍは、回生開始電圧であり、Ｖｅｎｄは、回生終了電圧である。回生抵抗損失は、回生抵抗作動フラグがオンの場合のみ、以下の数式１８により算出される。回生抵抗作動フラグがオフのときは、回生抵抗損失は０とされる。
ここで、ｔは、計算サイクルの時間幅であり、Ｒは、回生抵抗２５の抵抗値であり、Ｃは、平滑コンデンサ２４の静電容量である。なお、時間幅の単位はｓｅｃである。また、図１０に、平滑コンデンサ２４に蓄積されていた静電エネルギが回生抵抗損失により減少している様子を示す。
【数14】
【数15】
【数16】
【数17】
【数18】
【0039】
回生抵抗損失は、下記のように、平滑コンデンサ２４に蓄積された電荷が回生抵抗２５を介して放電されたものとして計算されている。具体的には、平滑コンデンサ２４の電圧Ｖは、Ｖ＝Ｑ/Ｃにより表される。ここで、Ｑは、平滑コンデンサ２４に蓄積された電荷量であり、Ｃは、平滑コンデンサ２４の静電容量である。回生抵抗２５の抵抗値をＲとすると、平滑コンデンサ２４からの放電される電流Ｉは、下記の数式１９により表される。
なお、電流Ｉの符号が負である理由は、充電する電流の向きを正と定義しているためである。電流Ｉは電荷Ｑの時間微分であるから、下記の数式２０が成り立つ。
数式２０を時間について解くと、下記の数式２１が得られる。
ここで、Ｑｏは、放電開始時の平滑コンデンサ２４の電荷量である。また、平滑コンデンサ２４の静電エネルギは、下記の数式２２により表される。
数式２２に、数式２１のＱ（ｔ）を代入すると下記の数式２３が得られる。
ここで、Ｅｏは、放電開始時の平滑コンデンサ２４の静電エネルギであり、下記の数式２４により表される。
平滑コンデンサ２４から回生抵抗２５に放電されて減少した静電エネルギは、放電開始時の静電エネルギからの差分なので、下記の数式２５により表される。
上記の数式２５に基づき、数式１８の回生抵抗損失が求められる。
【数19】
【数20】
【数21】
【数22】
【数23】
【数24】
【数25】
【0040】
（ブレーキ損失および制御電源損失）
ステップＳ５において、制御部２は、ブレーキ損失および制御電源損失を算出する。制御電源駆動用の電力の他、ロボット１００の姿勢を維持するためのブレーキ３１を解除しておくための電力損失が発生する。ブレーキ損失は、ブレーキ解除時とブレーキロック時で電力使用量が大きく異なるが、ブレーキロック時間よりもブレーキ解除時間のほうが圧倒的に長いと見なして、固定値としている。なお、ブレーキ３１および制御電源３２が平滑コンデンサ２４からではなく、整流器３０から供給されるため、ブレーキ損失および制御電源損失は、平滑コンデンサ２４の静電エネルギの算出のためには用いられず、最終的に一次電源２００が供給した電力を算出する際に用いられる。
ステップＳ５において、制御部２は、ブレーキ損失および制御電源損失を算出する。制御電源駆動用の電力の他、ロボット１００の姿勢を維持するためのブレーキ３１を解除しておくための電力損失が発生する。ブレーキ損失は、ブレーキ解除時とブレーキロック時で電力使用量が大きく異なるが、ブレーキロック時間よりもブレーキ解除時間のほうが圧倒的に長いと見なして、固定値としている。なお、ブレーキ３１および制御電源３２が平滑コンデンサ２４からではなく、整流器３０から供給されるため、ブレーキ損失および制御電源損失は、平滑コンデンサ２４の静電エネルギの算出のためには用いられず、最終的に一次電源２００が供給した電力を算出する際に用いられる。
【0041】
（回生電力）
ステップＳ６において、制御部２は、平滑コンデンサ２４の静電エネルギに基づいて、一次電源２００に回生した回生電力を算出する。回生電力が発生した場合、一次電源２００に回生電力が戻される。具体的には、まず、機械的損失およびアンプ損失が加算された平滑コンデンサ２４の静電エネルギＥ＿ｐｎ（ａ，ｂ）からＰＮ電圧が算出される。次に、ＰＮ電圧が、ＰＮ電圧の目標値を上回っていた場合、アンプ２８により上回った分の電力が一次電源２００に回生されて、目標値までＰＮ電圧が下がる。なお、回生された電力は、最終的に一次電源２００が供給した電力から減算される。また、今回に計算サイクルにおいて算出されたＰＮ電圧および静電エネルギの各々から、アンプ２８によって回生された電力の分のエネルギが差し引かれた値が、次回の計算サイクルのＰＮ電圧および静電エネルギとして用いられる。このように、ＰＮ電圧が短時間でも目標値を上回ることがないようにＰＮ電圧がシミュレーションされる。
ステップＳ６において、制御部２は、平滑コンデンサ２４の静電エネルギに基づいて、一次電源２００に回生した回生電力を算出する。回生電力が発生した場合、一次電源２００に回生電力が戻される。具体的には、まず、機械的損失およびアンプ損失が加算された平滑コンデンサ２４の静電エネルギＥ＿ｐｎ（ａ，ｂ）からＰＮ電圧が算出される。次に、ＰＮ電圧が、ＰＮ電圧の目標値を上回っていた場合、アンプ２８により上回った分の電力が一次電源２００に回生されて、目標値までＰＮ電圧が下がる。なお、回生された電力は、最終的に一次電源２００が供給した電力から減算される。また、今回に計算サイクルにおいて算出されたＰＮ電圧および静電エネルギの各々から、アンプ２８によって回生された電力の分のエネルギが差し引かれた値が、次回の計算サイクルのＰＮ電圧および静電エネルギとして用いられる。このように、ＰＮ電圧が短時間でも目標値を上回ることがないようにＰＮ電圧がシミュレーションされる。
【0042】
（一次電源系統損失）
ステップＳ７において、制御部２は、一次電源２００と平滑コンデンサ２４との間のインピーダンス抵抗Ｒに基づいて、一次電源２００から平滑コンデンサ２４に充電電力を供給する際の一次電源系統損失を算出する。一次電源系統損失は、一次電源２００から入力インピーダンスＲを介して平滑コンデンサ２４が充電される際の、入力インピーダンスＲによる損失である。具体的には、まず、機械的損失、アンプ損失、回生抵抗損失および回生電力を考慮した、平滑コンデンサ２４の静電エネルギＥ＿ｐｎ（ａ，ｂ，ｃ，ｅ）を算出する。なお、Ｅ＿ｐｎ（ａ，ｂ，ｃ，ｅ）は、一次電源２００の存在を無視した平滑コンデンサ２４の静電エネルギであるため、二次側のみの影響による静電エネルギと考えることができる。Ｅ＿ｐｎ（ａ，ｂ，ｃ，ｅ）に基づいて、二次側のみの影響によるＰＮ電圧を求めることができる。なお、二次側とは、平滑コンデンサ２４に対して一次電源２００とは反対側を意味し、二次側には、アンプ２８、回生抵抗２５などが配置されている。また、ＰＮ電圧を、充電開始電圧Ｖｏとする。図１１に示すように、直流電圧√２×Ｖｒｍｓ＝Ｖｒｅｆを有する一次電源２００から、充電開始電圧Ｖｏを有する平滑コンデンサ２４に、入力インピーダンスＲを介して充電すると仮定する。なお、Ｖｒｍｓは、電圧の実効値を意味する。このように平滑コンデンサ２４を充電したときの、平滑コンデンサ２４の電荷量Ｑ（ｔ）を求める。まず、充電中でのＰＮ電圧をＶ（ｔ）とすると、充電電流Ｉ（ｔ）は、下記の数式２６により表せる。
ここで、Ｃは平滑コンデンサ２４の静電容量である。このＱ（ｔ）に対する微分方程式を解き、ｔ＝０でＱ（ｔ）＝ＣＶｏ、ｔ→∞でＱ（ｔ）＝ＣＶｒｅｆより積分定数を決定すると、Ｑ（ｔ）の解は、下記の数式２７により表せる。
数式２７により、一次電源２００により充電された電荷量Ｑ（ｔ）が算出され、一次電源２００から平滑コンデンサ２４に供給された静電エネルギの計算できる。本実施形態では、平滑コンデンサ２４の静電エネルギに基づいて、一次電源２００が供給した電力として、一次電源２００が平滑コンデンサ２４の充電に要した電力を算出する。具体的には、平滑コンデンサ２４の静電エネルギＥの下記の数式２８を用いる。
数式２８に基づいて、一次電源２００により充電された電荷量Ｑ（ｔ）を用いて算出されたＥが、平滑コンデンサ２４の充電に要した電力である。また、数式２８を用いて、一次電源２００から電力が供給された後の平滑コンデンサ２４のＰＮ電圧であるＶが算出される。このＰＮ電圧とＶｒｅｆとの電圧差から、一次電源２００の入力インピーダンスＲで消費される一次電源系統損失は、下記の数式２９により表せる。
なお、一次電源系統損失の算出においては、一次電源２００による充電のみが行われるとし、静電エネルギは、指数関数的に変化すると仮定している。
ステップＳ７において、制御部２は、一次電源２００と平滑コンデンサ２４との間のインピーダンス抵抗Ｒに基づいて、一次電源２００から平滑コンデンサ２４に充電電力を供給する際の一次電源系統損失を算出する。一次電源系統損失は、一次電源２００から入力インピーダンスＲを介して平滑コンデンサ２４が充電される際の、入力インピーダンスＲによる損失である。具体的には、まず、機械的損失、アンプ損失、回生抵抗損失および回生電力を考慮した、平滑コンデンサ２４の静電エネルギＥ＿ｐｎ（ａ，ｂ，ｃ，ｅ）を算出する。なお、Ｅ＿ｐｎ（ａ，ｂ，ｃ，ｅ）は、一次電源２００の存在を無視した平滑コンデンサ２４の静電エネルギであるため、二次側のみの影響による静電エネルギと考えることができる。Ｅ＿ｐｎ（ａ，ｂ，ｃ，ｅ）に基づいて、二次側のみの影響によるＰＮ電圧を求めることができる。なお、二次側とは、平滑コンデンサ２４に対して一次電源２００とは反対側を意味し、二次側には、アンプ２８、回生抵抗２５などが配置されている。また、ＰＮ電圧を、充電開始電圧Ｖｏとする。図１１に示すように、直流電圧√２×Ｖｒｍｓ＝Ｖｒｅｆを有する一次電源２００から、充電開始電圧Ｖｏを有する平滑コンデンサ２４に、入力インピーダンスＲを介して充電すると仮定する。なお、Ｖｒｍｓは、電圧の実効値を意味する。このように平滑コンデンサ２４を充電したときの、平滑コンデンサ２４の電荷量Ｑ（ｔ）を求める。まず、充電中でのＰＮ電圧をＶ（ｔ）とすると、充電電流Ｉ（ｔ）は、下記の数式２６により表せる。
【数26】
【数27】
【数28】
【数29】
【0043】
ここで、平滑コンデンサ２４の静電エネルギに対して、離散化された時間ｔ内で、各損失がどのように加算されていくのかを説明する。図１２（ａ）に示すように、前回の計算サイクルにおいて算出された静電エネルギＥ＿ｐｎ（前）に対して、機械的損失が加算され、静電エネルギが、Ｅ＿ｐｎ（ａ）となる。さらに、図１２（ｂ）に示すように、Ｅ＿ｐｎ（ａ）にアンプ損失が加算され、静電エネルギが、Ｅ＿ｐｎ（ａ，ｂ）となる。さらに、図１２（ｃ）に示すように、Ｅ＿ｐｎ（ａ，ｂ）に回生抵抗損失が加算され、静電エネルギが、Ｅ＿ｐｎ（ａ，ｂ，ｃ）となる。さらに、図１２（ｄ）に示すように、Ｅ＿ｐｎ（ａ，ｂ，ｃ）に一次電源系統損失が加算され、静電エネルギが、Ｅ＿ｐｎ（ａ，ｂ，ｃ，ｆ）となる。実際にはこれらの静電エネルギの授受は同時進行的に行われるため、厳密には正確ではない。しなしながら、データのサンプリング周期を短くして計算サイクルを小さくしてくことにより、計算サイクル内のＰＮ電圧の変化量は小さくなっていくので、計算による静電エネルギと実施の静電エネルギとの誤差は小さくなると考えられる。
【0044】
また、各損失を算出に用いられるＰＮ電圧について説明する。実際のＰＮ電圧の変化は正確にはわからないが、上記の計算では、図１３に示すように、まず二次側のアンプ２８などの要素によるＰＮ電圧の降圧を求めて、その後に一次電源２００による充電を行うとして計算したのに対して、実際の事象では、ＰＮ電圧の降圧と同時並行的に充電が行われるため、実施には図１４のようにＰＮ電圧は大きく変化せずに、Ｖｒｅｆに近い位置でＰＮ電圧が小幅に変化すると考えられる。この計算によるＰＮ電圧と実際のＰＮ電圧との誤差は、回生抵抗損失と、一次電源系統損失とに対して影響を及ぼす。ここで、回生抵抗損失は、数式２２のように、ＰＮ電圧の２乗に比例する一方、一次電源系統損失は、数式２９のように、ＰＮ電圧とＶｒｅｆの差分の２乗に比例する。このため、ＰＮ電圧がＶｒｅｆに近い場合は、計算によるＰＮ電圧と実際のＰＮ電圧との誤差は、一次電源系統損失に大きく影響する。そのため、一次電源系統損失の計算では、図１５に示すように、計算サイクルｔごとのＰＮ電圧だけを使用して、計算サイクルｔの間は線形にＰＮ電圧が変化するものと見なして計算している。
【0045】
（一次電源供給電力）
ステップＳ８において、制御部２は、最終的な消費電力の積算として、一次電源２００が供給した電力を算出する。具体的には、制御部２は、下記の数式３０に示すように、一次電源２００が平滑コンデンサ２４の充電に要した電力と、一次電源系統損失と、ブレーキ損失と、制御電源損失と、回生電力と、を含めて、一次電源２００が供給した電力を算出する。
なお、回生電力は、一次電源２００に戻ってくる電力なので、一次電源２００が供給した電力からは減算される。一次電源供給電力を積算したものが、一次電源２００が供給した電力量であり、ロボット１００の消費電力量である。このように、本実施形形態では、機械的損失、アンプ損失、回生抵抗損失などの積算値は、最終的に一次電源２００が供給した電力の計算時には参照していない。すなわち、一次電源２００は、平滑コンデンサ２４よりも先の、ロボット１００のアンプ２８などの二次側の要素は直接的には考慮せずに、単にＰＮ電圧に応じて平滑コンデンサ２４を充電しているだけである。つまり、一次電源２００が供給した電力を計算する上では二次側の情報は必要ない。二次側の要素は、ＰＮ電圧を介して間接的に一次電源２００側に影響を及ぼすため、一次電源２００としてはＰＮ電圧だけを把握できていればよい。
ステップＳ８において、制御部２は、最終的な消費電力の積算として、一次電源２００が供給した電力を算出する。具体的には、制御部２は、下記の数式３０に示すように、一次電源２００が平滑コンデンサ２４の充電に要した電力と、一次電源系統損失と、ブレーキ損失と、制御電源損失と、回生電力と、を含めて、一次電源２００が供給した電力を算出する。
【数30】
【0046】
［本実施形態の効果］
供給電力算出方法は、算出された平滑コンデンサ２４の静電エネルギに応じて、一次電源２００が供給した電力を算出することを備える。これにより、平滑コンデンサ２４が一次電源２００の電圧よりも高い場合のように平滑コンデンサ２４を充電する必要がない場合には、一次電源２００から供給する電力は算出されない。その結果、実際には一次電源２００から電力が供給されない場合にロボット１００が電力を消費していると算出されるのが抑制されるので、一次電源２００からモータＭに供給される電力をより正確に算出することができる。
供給電力算出方法は、算出された平滑コンデンサ２４の静電エネルギに応じて、一次電源２００が供給した電力を算出することを備える。これにより、平滑コンデンサ２４が一次電源２００の電圧よりも高い場合のように平滑コンデンサ２４を充電する必要がない場合には、一次電源２００から供給する電力は算出されない。その結果、実際には一次電源２００から電力が供給されない場合にロボット１００が電力を消費していると算出されるのが抑制されるので、一次電源２００からモータＭに供給される電力をより正確に算出することができる。
【0047】
供給電力算出方法は、一次電源２００と平滑コンデンサ２４との間のインピーダンス抵抗Ｒに基づいて、一次電源２００から平滑コンデンサ２４に充電電力を供給する際の一次電源系統損失を算出することを備える。そして、一次電源２００が供給した電力を算出することは、一次電源系統損失を含めて、一次電源２００が供給した電力を算出することを含む。ここで、二次側としてのロボット１００の消費電力を算出する場合では、ロボット１００の消費電力のみが考慮され、一次電源２００が平滑コンデンサ２４を充電する際の損失は考慮されない。そこで、一次電源２００から平滑コンデンサ２４に充電電力を供給する際の一次電源系統損失を算出することによって、実際に一次電源２００が平滑コンデンサ２４を充電する際の損失も考慮されるので、一次電源２００からロボット１００に供給される電力をより一層正確に算出することができる。
【0048】
一次電源２００が供給した電力を算出することは、平滑コンデンサ２４の静電エネルギに基づいて、一次電源２００が供給した電力として、一次電源２００が平滑コンデンサ２４の充電に要した電力を算出することを含む。これにより、平滑コンデンサ２４の電圧が一次電源２００の電圧よりも高い場合のように平滑コンデンサ２４を充電する必要がない場合には、一次電源２００が平滑コンデンサ２４の充電に要した電力はゼロになるので、一次電源２００からロボット１００に供給される電力を適切に算出することができる。
【0049】
供給電力算出方法は、一次電源２００から供給される電力をモータＭに供給するアンプ２８に含まれるスイッチング素子ＳＷのスイッチング損失と、スイッチング素子ＳＷの導通損失とのうちの少なくとも一方に基づいて、アンプ２８のアンプ損失を算出することを備える。平滑コンデンサ２４に蓄積される静電エネルギを算出することは、静電エネルギにアンプ損失を加算することを含む。これにより、アンプ２８に含まれる複数の構成要素を１つの抵抗と見なしてアンプ損失を算出する場合と異なり、アンプ損失を正確に算出することができる。
【0050】
供給電力算出方法は、電気エネルギを機械エネルギに変換する際のロボット１００の機械的損失を算出することを備える。平滑コンデンサ２４に蓄積される静電エネルギを算出することは、静電エネルギに機械的損失を加算することを含む。これにより、機械的損失を加味して、一次電源２００からロボット１００に供給される電力を適切に算出することができる。
【0051】
供給電力算出方法は、電気エネルギを機械エネルギに変換する際のロボット１００の機械的損失を算出することと、一次電源２００から供給される電力をモータＭに供給するアンプ２８のアンプ損失を算出することと、機械的損失とアンプ損失とが加算された平滑コンデンサ２４の静電エネルギに基づいて、回生抵抗２５の回生抵抗損失を算出することと、を備える。平滑コンデンサ２４に蓄積される静電エネルギを算出することは、静電エネルギに回生抵抗損失を加算することを含む。これにより、回生抵抗損失を加味して、一次電源２００からロボット１００に供給される電力を適切に算出することができる。
【0052】
供給電力算出方法は、電気エネルギを機械エネルギに変換する際のロボット１００の機械的損失を算出することと、一次電源２００から供給される電力をモータＭに供給するアンプ２８のアンプ損失を算出することと、機械的損失とアンプ損失とが加算された平滑コンデンサ２４の静電エネルギに基づいて、一次電源２００に回生した回生電力を算出することと、を備える。平滑コンデンサ２４に蓄積される静電エネルギを算出することは、静電エネルギから回生電力の分を減算することを含む。これにより、回生電力を加味して、一次電源２００からロボット１００に供給される電力を適切に算出することができる。
【0053】
一次電源２００が供給した電力を算出することは、ロボット１００の姿勢を維持するブレーキ３１の解除状態を維持するためのブレーキ損失と、ロボット１００を制御する制御電源３２の制御電源損失と、を含めて、一次電源２００が供給した電力を算出することを含む。これにより、ブレーキ損失と制御電源損失とを加味して、一次電源２００からロボット１００に供給される電力を適切に算出することができる。
【0054】
供給電力算出方法は、平滑コンデンサ２４の静電エネルギに基づいて、一次電源２００に回生した回生電力を算出することを備える。一次電源２００が供給した電力を算出することは、算出された回生電力の分を減算して、一次電源２００が供給した電力を算出することを含む。これにより、ロボット１００が回生電力を生成する場合でも、一次電源２００からロボット１００に供給される電力をより正確に算出することができる。
【0055】
ロボット１００のモータＭは、関節ＪＴを駆動する。これにより、一次電源２００から関節ＪＴにより駆動されるロボット１００に供給される電力をより正確に算出することができる。
【0056】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【0057】
上記実施形態では、本開示の対象物として、ロボット１００を適用する例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、本開示の対象物として、ロボット１００以外の産業機械などを適用してもよい。
【0058】
上記実施形態では、一次電源２００が供給した電力に、一次電源２００が平滑コンデンサ２４の充電に要した電力、一次電源系統損失、ブレーキ損失、制御電源損失および回生電力の全てを含める例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、一次電源２００が供給した電力に、一次電源２００が平滑コンデンサ２４の充電に要した電力のみを含めるなど、一次電源２００が供給した電力に、一次電源２００が平滑コンデンサ２４の充電に要した電力、一次電源系統損失、ブレーキ損失、制御電源損失および回生電力の全てを含めないようにしてもよい。たとえば、一次電源２００と平滑コンデンサ２４との間の入力インピーダンスＲが無視できるほど小さければ、一次電源２００が供給した電力に一次電源系統損失を含めなくてもよい。
【0059】
上記実施形態では、アンプ２８に含まれる配線やコネクタの抵抗と、モータＭの巻線抵抗と、スイッチング素子ＳＷのスイッチング損失と、スイッチング素子ＳＷがオンする際の導通損失と、スイッチング素子ＳＷの還流ダイオードＤの導通損失と、の全てに基づいて、アンプ損失を算出する例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、上記の抵抗および損失の全てではなく、一部に基づいて、アンプ損失を算出してもよい。また、上記の抵抗および損失を１つの抵抗と見なしてアンプ損失を算出してもよい。
【0060】
上記実施形態では、回生抵抗損失および回生電力が算出される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、電力の回生が行われない対象物では、回生抵抗損失および回生電力は算出されない。
【0061】
上記実施形態では、ブレーキ損失および制御電源損失が、固定値である例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、アンプ２８などと同様に整流器２３からブレーキ３１および制御電源３２に電力が供給される場合には、平滑コンデンサ２４の静電エネルギに基づいて、ブレーキ損失および制御電源損失が算出されてもよい。
【0062】
上記実施形態では、ロボットコントローラ２０と別個に配置された供給電力算出装置１により、本開示の供給電力算出方法が実行される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、ロボットコントローラ２０により本開示の供給電力算出方法が実行されてもよい。
【0063】
本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。
【0064】
［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【0065】
（態様１）
一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出方法であって、
前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することと、
算出された前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出することと、を備える、供給電力算出方法。
一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出方法であって、
前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することと、
算出された前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出することと、を備える、供給電力算出方法。
【0066】
（態様２）
前記一次電源と前記平滑コンデンサとの間の抵抗に基づいて、前記一次電源から前記平滑コンデンサに充電電力を供給する際の一次電源系統損失を算出することを備え、
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記一次電源系統損失を含めて、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、態様１に記載の供給電力算出方法。
前記一次電源と前記平滑コンデンサとの間の抵抗に基づいて、前記一次電源から前記平滑コンデンサに充電電力を供給する際の一次電源系統損失を算出することを備え、
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記一次電源系統損失を含めて、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、態様１に記載の供給電力算出方法。
【0067】
（態様３）
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、前記一次電源が供給した電力として、前記一次電源が前記平滑コンデンサの充電に要した電力を算出することを含む、態様１または態様２に記載の供給電力算出方法。
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、前記一次電源が供給した電力として、前記一次電源が前記平滑コンデンサの充電に要した電力を算出することを含む、態様１または態様２に記載の供給電力算出方法。
【0068】
（態様４）
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプに含まれる半導体素子のスイッチング損失と、前記半導体素子の導通損失とのうちの少なくとも一方に基づいて、前記アンプのアンプ損失を算出することを備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記アンプ損失を加算することを含む、態様１から態様３までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプに含まれる半導体素子のスイッチング損失と、前記半導体素子の導通損失とのうちの少なくとも一方に基づいて、前記アンプのアンプ損失を算出することを備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記アンプ損失を加算することを含む、態様１から態様３までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
【0069】
（態様５）
電気エネルギを機械エネルギに変換する際の前記対象物の機械的損失を算出することを備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記機械的損失を加算することを含む、態様１から態様４までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
電気エネルギを機械エネルギに変換する際の前記対象物の機械的損失を算出することを備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記機械的損失を加算することを含む、態様１から態様４までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
【0070】
（態様６）
電気エネルギを機械エネルギに変換する際の前記対象物の機械的損失を算出することと、
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプのアンプ損失を算出することと、
前記機械的損失と前記アンプ損失とが加算された前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、回生抵抗の回生抵抗損失を算出することと、を備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記回生抵抗損失を加算することを含む、態様１から態様５までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
電気エネルギを機械エネルギに変換する際の前記対象物の機械的損失を算出することと、
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプのアンプ損失を算出することと、
前記機械的損失と前記アンプ損失とが加算された前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、回生抵抗の回生抵抗損失を算出することと、を備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギに前記回生抵抗損失を加算することを含む、態様１から態様５までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
【0071】
（態様７）
電気エネルギを機械エネルギに変換する際の前記対象物の機械的損失を算出することと、
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプのアンプ損失を算出することと、
前記機械的損失と前記アンプ損失とが加算された前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、前記一次電源に回生した回生電力を算出することと、を備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギから前記回生電力の分を減算することを含む、態様１から態様６までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
電気エネルギを機械エネルギに変換する際の前記対象物の機械的損失を算出することと、
前記一次電源から供給される電力を前記モータに供給するアンプのアンプ損失を算出することと、
前記機械的損失と前記アンプ損失とが加算された前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、前記一次電源に回生した回生電力を算出することと、を備え、
前記平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することは、前記静電エネルギから前記回生電力の分を減算することを含む、態様１から態様６までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
【0072】
（態様８）
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記対象物の姿勢を維持するブレーキの解除状態を維持するためのブレーキ損失を含めて、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、態様１から態様７までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記対象物の姿勢を維持するブレーキの解除状態を維持するためのブレーキ損失を含めて、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、態様１から態様７までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
【0073】
（態様９）
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記対象物を制御する制御電源の制御電源損失を含めて、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、態様１から態様８までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
前記一次電源が供給した電力を算出することは、前記対象物を制御する制御電源の制御電源損失を含めて、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、態様１から態様８までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
【0074】
（態様１０）
前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、前記一次電源に回生した回生電力を算出することを備え、
前記一次電源が供給した電力を算出することは、算出された前記回生電力の分を減算して、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、態様１から態様９までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
前記平滑コンデンサの静電エネルギに基づいて、前記一次電源に回生した回生電力を算出することを備え、
前記一次電源が供給した電力を算出することは、算出された前記回生電力の分を減算して、前記一次電源が供給した電力を算出することを含む、態様１から態様９までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
【0075】
（態様１１）
前記対象物は、ロボットを含み、
前記モータは、前記ロボットの関節を駆動する、態様１から態様１０までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
前記対象物は、ロボットを含み、
前記モータは、前記ロボットの関節を駆動する、態様１から態様１０までのいずれか１項に記載の供給電力算出方法。
【0076】
（態様１２）
一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出するプログラムであって、
前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することと、
算出された前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出することと、を備える、プログラム。
一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出するプログラムであって、
前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出することと、
算出された前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出することと、を備える、プログラム。
【0077】
（態様１３）
一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出装置であって、
前記対象物に供給される電力をシミュレーションするプログラムを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記プログラムを用いて、前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出し、算出した前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出する制御部と、を備える、供給電力算出装置。
一次電源からモータにより駆動される対象物に供給された電力をシミュレーションにより算出する供給電力算出装置であって、
前記対象物に供給される電力をシミュレーションするプログラムを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記プログラムを用いて、前記一次電源から前記対象物に供給される電力を平滑する平滑コンデンサに蓄積される静電エネルギを算出し、算出した前記平滑コンデンサの静電エネルギに応じて、前記一次電源が供給した電力を算出する制御部と、を備える、供給電力算出装置。
【符号の説明】
【0078】
１ 供給電力算出装置
２ 制御部
３ 記憶部
５ プログラム
２４ 平滑コンデンサ
２５ 回生抵抗
２８ アンプ
３１ ブレーキ
３２ 制御電源
１００ ロボット（対象物）
２００ 一次電源
ＪＴ 関節
Ｍ モータ
ＳＷ スイッチング素子（半導体素子）
２ 制御部
３ 記憶部
５ プログラム
２４ 平滑コンデンサ
２５ 回生抵抗
２８ アンプ
３１ ブレーキ
３２ 制御電源
１００ ロボット（対象物）
２００ 一次電源
ＪＴ 関節
Ｍ モータ
ＳＷ スイッチング素子（半導体素子）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】