弹性体驱动器的控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供弹性体驱动器的控制装置及控制方法。利用压力计测装置（９）计测流体压力驱动器的内部压力，计测可动机构的位移量，输入位移的目标值和计测值而利用位置误差补偿装置（１２）补偿位置误差，根据目标值利用目标压力差计算装置（１４）计算被对抗驱动的驱动器的压力差的目标值，输入来自位置误差补偿装置、目标压力差计算装置和压力计测装置的各输出，而利用压力差误差补偿装置（１５）来补偿压力差误差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弹性体驱动器的控制装置及控制方法
本专利技术涉及控制流体压力驱动器等利用弹性体的变形驱动的弹性体驱动器的动作的弹性体驱动器的控制装置及控制方法，另外涉及控制由所述弹性体驱动器驱动的可动机构的弹性体驱动器驱动型可动机构的控制装置及控制方法。
技术介绍
近年来，对于宠物机器人等家庭用机器人的开发正在积极地进行之中，将来可以期待家务辅助机器人等更为实用的家庭用机器人被实用化。家庭用机器人由于需要进入家庭内，与人类共同生活，因此与以往的工业用机器人等在所必需的样式方面不同。工业用机器人中，使用电动电机或减速器，利用高增益的反馈控制，实现重复精度达到0.1mm等较高的手指尖位置精度。但是，利用此种电动电机驱动的机构经常是刚性高、柔性差，在安全性方面有很多问题。与之相反，家庭用机器人中，不一定需要重复精度0.1mm等这样的高精度，而是重视在与人类接触时不会造成危害等安全性。所以，像以往的工业用机器人那样利用电动电机驱动的机构不能说适于家庭用机器人等重视安全性的领域，需要柔软而且安全的机械臂。针对此种课题，例如提出过利用了MCKIBBEN(マツキベン)型的空气压力驱动器的机械臂。MCKIBBEN型的空气压力驱动器形成如下的构造，即，在由橡胶材料构成的管状弹性体的外表面配设有由纤维束构成的束缚装置，将管状弹性体的两个端部用密封构件气密性地密封。当穿过流体注入流出装置而利用空气等压缩性流体向管状弹性体的内部空间赋予内压时，管状弹性体就会主要向半径方向膨胀，然而因束缚装置的作用，被转换为管状弹性体的中心轴方向的运动，全长收缩。该MCKIBBEN型的驱动器由于主要由弹性体构成，因此具备如下特征，即，是具有柔软性，安-->全并且轻质的驱动器。但是，MCKIBBEN型的驱动器等利用空气等的流体压力动作的流体压力驱动器中，会有由流体的压缩性造成的因弹性的性质或流路阻力等影响而使响应性差等弹性体驱动器难以控制的问题。针对该课题，作为以往技术，在日本专利公报第2583272号公报中，公布有如下的控制装置，即，对于将伺服电机与流体压力驱动器组合驱动的机械臂，通过设置延迟电路而可以描绘所需的轨道。但是，所述具备延迟电路的控制装置中，由于经常发生相对于目标动作的延迟，因此响应性差，无法执行需要实时性的作业。另外，仅在伺服电机与流体压力驱动器的组合的情况下发挥效果，而在仅由流体压力驱动器构成的机械臂中无法发挥效果。
技术实现思路
本专利技术是在于解决所述以往的问题而做出的，其目的在于提供可以响应性良好并且位置或力的精度优良地控制由弹性体驱动器驱动的机械臂等可动机构的弹性体驱动器的控制装置及控制方法。为了达成所述目的，本专利技术如下所述地构成。根据本专利技术的方式1，提供一种弹性体驱动器的控制装置，其具备：计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态的内部状态计测装置、计测所述弹性体驱动器的输出的输出计测装置、通过输入所述弹性体驱动器输出的目标值与利用所述输出计测装置计测的所述弹性体驱动器输出的计测值而补偿输出误差的输出误差补偿装置、根据所述弹性体驱动器输出的目标值及所述弹性体驱动器输出的计测值来决定因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态的目标值的目标内部状态决定装置、通过输入来自所述输出误差补偿装置的输出、来自所述目标内部状态决定装置的输出及来自所述内部状态计测装置的输出而补偿内部状态误差的内部状态误差补偿装置，-->按照如下方式进行控制，即，基于利用所述内部状态误差补偿装置补偿的所述内部状态误差而将所述弹性体驱动器的所述输出的计测值作为所述输出的目标值。根据本专利技术的方式2，提供一种弹性体驱动器的控制装置，其具备：计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态的内部状态计测装置、计测所述弹性体驱动器的输出的输出计测装置、通过输入所述弹性体驱动器输出的目标值与利用所述输出计测装置计测的所述弹性体驱动器输出的计测值而补偿输出误差的输出误差补偿装置、根据所述弹性体驱动器输出的目标值及利用所述内部状态计测装置计测的所述弹性体驱动器的内部状态的计测值，来决定所述弹性体驱动器的内部状态的目标值的目标内部状态决定装置、通过输入来自所述输出误差补偿装置的输出、来自所述目标内部状态决定装置的输出及来自所述内部状态计测装置的输出而补偿内部状态误差的内部状态误差补偿装置，按照如下方式进行控制，即，基于利用所述内部状态误差补偿装置补偿的所述内部状态误差而将所述弹性体驱动器的所述输出的计测值作为所述输出的目标值。根据本专利技术的方式11，提供一种弹性体驱动器的控制方法，其中，利用内部状态计测装置计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态，利用输出计测装置计测所述弹性体驱动器的输出，将所述弹性体驱动器输出的目标值和利用所述输出计测装置计测的所述弹性体驱动器输出的计测值输入输出误差补偿装置，利用所述输出误差补偿装置补偿输出误差，根据所述弹性体驱动器输出的目标值，利用目标内部状态决定装置决定所述弹性体驱动器的内部状态的目标值，将来自所述输出误差补偿装置的输出、来自所述目标内部状态决定装置的输出及来自所述内部状态计测装置的输出输入内部状态误差补偿装-->置，利用所述内部状态误差补偿装置补偿内部状态误差，控制使所述弹性体驱动器的所述输出的计测值成为所述输出的目标值。根据本专利技术的方式12，提供一种弹性体驱动器的控制方法，其中，利用内部状态计测装置计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态，利用输出计测装置计测所述弹性体驱动器的输出，将所述弹性体驱动器输出的目标值和利用所述输出计测装置计测的所述弹性体驱动器输出的计测值输入输出误差补偿装置，利用所述输出误差补偿装置补偿输出误差，根据所述弹性体驱动器的输出的目标值及所述弹性体驱动器的内部状态的计测值，利用目标内部状态决定装置决定所述弹性体驱动器的内部状态的目标值，将来自所述输出误差补偿装置的输出、来自所述目标内部状态决定装置的输出及来自所述内部状态计测装置的输出输入内部状态误差补偿装置，利用所述内部状态误差补偿装置补偿内部状态误差，控制使所述弹性体驱动器的所述输出的计测值成为所述输出的目标值。根据本专利技术的控制装置，通过配设内部状态误差补偿装置，构成将因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态反馈的控制系统，并且配设目标内部状态决定装置，构成将目标内部状态前馈的控制系统，而可以实现响应性良好、稳态偏差少、高速·高精度的控制。另外，根据本专利技术的控制方法，通过利用内部状态误差补偿装置来进行将内部状态反馈的控制，并且利用目标内部状态决定装置来进行将目标内部状态前馈的控制，就能够实现响应性良好、稳态偏差少、高速·高精度的控制。根据本专利技术的方式13，提供一种弹性体驱动器的弹性体驱动器驱动型可动机构的控制装置，其具备：计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态而输出所述内部状态的计测值的内部状态计测装置、计测由所述弹性体驱动器产生的驱动力而输出所述驱动力的计测值的驱动力计测装置、-->计测由所述弹性体驱动器驱动的所述可动机构的输出而输出所述输出的计测值的输出计测装置、输入由所述弹性体驱动器驱动的所述可动机构的所述输出的目标值和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弹性体驱动器（１０２）的控制装置，具备：计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态的内部状态计测装置（１０７，９）、计测所述弹性体驱动器的输出的输出计测装置（１０４，８）、通过输入所述 弹性体驱动器的输出的目标值与利用所述输出计测装置计测的所述弹性体驱动器的输出的计测值而补偿输出误差的输出误差补偿装置（１０３，１２）、根据所述弹性体驱动器的输出的目标值及所述弹性体驱动器的输出的计测值来决定所述弹性体驱动器的内部状态 的目标值的目标内部状态决定装置（１０５）、通过输入来自所述输出误差补偿装置的输出、来自所述目标内部状态决定装置的输出、及来自所述内部状态计测装置的输出而补偿内部状态误差的内部状态误差补偿装置（１０６，１５），　基于利用所述内 部状态误差补偿装置补偿的所述内部状态误差而进行控制，使所述弹性体驱动器的所述输出的计测值成为所述输出的目标值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-9-22 329321/2003;JP 2004-6-4 166688/20041.一种弹性体驱动器(102)的控制装置，具备：计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态的内部状态计测装置(107，9)、计测所述弹性体驱动器的输出的输出计测装置(104，8)、通过输入所述弹性体驱动器的输出的目标值与利用所述输出计测装置计测的所述弹性体驱动器的输出的计测值而补偿输出误差的输出误差补偿装置(103，12)、根据所述弹性体驱动器的输出的目标值及所述弹性体驱动器的输出的计测值来决定所述弹性体驱动器的内部状态的目标值的目标内部状态决定装置(105)、通过输入来自所述输出误差补偿装置的输出、来自所述目标内部状态决定装置的输出、及来自所述内部状态计测装置的输出而补偿内部状态误差的内部状态误差补偿装置(106，15)，基于利用所述内部状态误差补偿装置补偿的所述内部状态误差而进行控制，使所述弹性体驱动器的所述输出的计测值成为所述输出的目标值。2.一种弹性体驱动器(102)的控制装置，具备：计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态的内部状态计测装置(107，9)、计测所述弹性体驱动器的输出的输出计测装置(104，8)、通过输入所述弹性体驱动器的输出的目标值与利用所述输出计测装置计测的所述弹性体驱动器的输出的计测值而补偿输出误差的输出误差补偿装置(103，12)、根据所述弹性体驱动器的输出的目标值及利用所述内部状态计测装置计测的所述弹性体驱动器的内部状态的计测值来决定所述弹性体驱动器的内部状态的目标值的目标内部状态决定装置(105)、通过输入来自所述输出误差补偿装置的输出、来自所述目标内部状态决定装置的输出及来自所述内部状态计测装置的输出而补偿内部状态误差的内部状态误差补偿装置(106，15)，基于利用所述内部状态误差补偿装置补偿的所述内部状态误差而进行控制，使所述弹性体驱动器的所述输出的计测值成为所述输出的目标值。3.根据权利要求1或2中所述的弹性体驱动器的控制装置，其中，所述目标内部状态决定装置(105)将弹性体驱动器的输出和弹性体驱动器的内部状态的关系用多项式近似，利用所述多项式根据所述弹性体驱动器的输出的目标值计算并决定所述弹性体驱动器的内部状态的目标值。4.根据权利要求1或2中所述的弹性体驱动器的控制装置，其中，所述目标内部状态决定装置(105)将所述弹性体驱动器的输出和所述弹性体驱动器的内部状态的关系作为表格储存于存储器(19a)中，利用所述表格根据所述弹性体驱动器的输出的目标值决定所述弹性体驱动器的内部状态的目标值。5.根据权利要求1或2中所述的弹性体驱动器的控制装置，其中，所述弹性体驱动器是由流体压力驱动的流体压力驱动器。6.根据权利要求5中所述的弹性体驱动器的控制装置，其中，所述流体压力驱动器是具有空心弹性体(2)、进行所述空心弹性体的气密性密封的1组密封构件(4)、能够向所述空心弹性体的空心内部注入或注出流体的流体通过构件(5)的弹性膨胀收缩构造体。7.根据权利要求5中所述的弹性体驱动器的控制装置，其中，所述弹性体驱动器的内部状态为流体压力，计测所述弹性体驱动器的所述内部状态的所述内部状态计测装置为压力计测装置(9)。8.根据权利要求1或2中所述的弹性体驱动器的控制装置，其中，所述弹性体驱动器的输出为位移，计测所述弹性体驱动器的输出的所述输出计测装置为位移计测装置(8)。9.根据权利要求1或2中所述的弹性体驱动器的控制装置，其中，所述弹性体驱动器的输出为位移速度，计测所述弹性体驱动器的输出的所述输出计测装置为位移速度计测装置。10.根据权利要求1或2中所述的弹性体驱动器的控制装置，其中，所述弹性体驱动器的输出为力，计测所述弹性体驱动器的输出的所述输出计测装置为力计测装置。11.一种弹性体驱动器(102)的控制方法，其中，利用内部状态计测装置(107，9)计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态，利用输出计测装置(104，8)计测所述弹性体驱动器的输出，将所述弹性体驱动器的输出的目标值和利用所述输出计测装置计测的所述弹性体驱动器的输出的计测值输入到输出误差补偿装置(103，12)，利用所述输出误差补偿装置补偿输出误差，根据所述弹性体驱动器的输出的目标值，利用目标内部状态决定装置(105)决定所述弹性体驱动器的内部状态的目标值，将来自所述输出误差补偿装置的输出、来自所述目标内部状态决定装置的输出及来自所述内部状态计测装置的输出输入到内部状态误差补偿装置(106，15)，利用所述内部状态误差补偿装置补偿内部状态误差，进行控制，使所述弹性体驱动器的所述输出的计测值成为所述输出的目标值。12.一种弹性体驱动器(102)的控制方法，其中，利用内部状态计测装置(107，9)计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态，利用输出计测装置(104，8)计测所述弹性体驱动器的输出，将所述弹性体驱动器的输出的目标值和利用所述输出计测装置计测的所述弹性体驱动器的输出的计测值输入到输出误差补偿装置(103，12)，利用所述输出误差补偿装置补偿输出误差，根据所述弹性体驱动器的输出的目标值及所述弹性体驱动器的内部状态的计测值，利用目标内部状态决定装置(105)决定所述弹性体驱动器的内部状态的目标值，将来自所述输出误差补偿装置的输出、来自所述目标内部状态决定装置的输出及来自所述内部状态计测装置的输出输入到内部状态误差补偿装置(106，15)，利用所述内部状态误差补偿装置补偿内部状态误差，进行控制，使所述弹性体驱动器的所述输出的计测值成为所述输出的目标值。13.一种弹性体驱动器(1)的弹性体驱动器驱动型可动机构(1102)的控制装置，其中，具备：计测因所述弹性体驱动器的驱动而变化的所述弹性体驱动器的内部状态并输出所述内部状态的计测值的内部状态计测装置(1108)、计测由所述弹性体驱动器产生的驱动力并输出所述驱动力的计测值的驱动力计测装置(1107)、计测由所述弹性体驱动器驱动的所述可动机构的输出并输出所述输出的计测值的输出计测装置(1104)、输入由所述弹性体驱动器驱动的所述可动机构的所述输出的目标值和由所述输出计测装置计测的所述输出的计测值，并且将输出误差补偿信息输出以补偿输出误差的输出误差补偿装置(1103)、输入来自所述输出误差补偿装置的所述输出误差补偿信息的输出及来自所述驱动力计测装置的所述驱动力的计测值的输出，并且输出驱动力误差补...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈崎安直，山本正树，足达勇治，浅井胜彦，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]