接触制御の高速安定性について

　Robotics Research社のＲ２ロボット制御はツールが力を発生するやり方としてインピーダンス制御とコンプライアンス制御の二つの方式を提供する。
　これらの二つの制御方式ともロボットツール端の動きが、ツール端の６自由度それぞれの方向にspring-mass-damper（ばね－質量－ダンパ）系になるようにまねる。（こうすれば接触時に環境またはロボット自身を破壊する恐れはなくなる。）　このときツールや持っている部品（ペイロード）に働く重力の補正が当然必要になる。
　機械組み立てやグラインディング作業、磨き作業、ばりとり作業などは比較的高速で行われるので、過渡的に大きな接触力を伴うが、このような場合にはインピーダンス制御を採用する必要がある。インピーダンス制御はロボットのツール端が剛体である環境に対して安定な接触を維持するに必要な高い周波数応答性を実現できる（注１）。インピーダンス制御は各関節にトルクの発生を指令できるサーボコントローラを必要とする。したがって、ダイレクトドライブ（減速機なしのモータ駆動）かまたは関節トルクの検出センサを備えたマニピュレータのみがインピーダンス制御の対象になる（注２）。
　コンプライアンス制御は低ゲインかつ低応答特性でもよい用途向きである。この場合、接触安定性よりもアームのツール端に装着したセンサの６軸方向でより高精度な力計測が重要となる。質量および慣性主軸の計算はツールとペイロードの位置関係とロボットアームの質量と慣性によって決まる。

注１：ロボットの手先にセンサを持って接触力を制御する方式では安定な接触状態を維持することが難しい。ハンチング現象を起こしやすい。安定化するためには低ゲインにせざるを得ず、低応答性でも良い用途向けとなる。