McKibben 型空気圧ゴム人工筋のハイブリッドモデリングに関する研究

壱東 孝 (0951008)


近年, 福祉機器の研究開発が活発に行われている. 福祉機器のアクチュエータの一つにMcKibben型空気圧ゴム人工筋がある. 人工筋は柔軟で単位重量当りの出力が大きいので, 機器の安全性向上や機器使用者の負担低減が期待できる. 一方で, 人工筋には圧縮性や物理量に基づく切替え等の複雑さがある. このため, 従来は線形化や複雑な現象を無視した近似モデルが制御系設計に用いられてきたが, 近似が成り立つ状況でしか制御できない恐れがあった. よって, 状況を制限せず制御系設計を行うためには, 現象に忠実なモデルが必要であると考えられる.

そこで本発表では, 人工筋の物理量により起こる切替えを許容するハイブリッドモデルおよびパラメータ同定手順を提案する. モデルの特徴は, 機械力学や熱流体力学に基づき, 切替えを許容し, 実現象に合致する質量流量モデルを含むことである. また, 同定手順の特徴は, モデルに含まれるパラメータを定常特性と過渡特性に支配的なものに分類して, 分類毎にパラメータ値を決定することである. そして, 1本の人工筋とおもり, 電磁弁で構成される人工筋システムを想定し, パラメータ同定を行った提案モデルのシミュレーション結果と実機実験の結果を比較し, 提案モデルの妥当性を確認する.