協働ロボット向け低減衰インピーダンス制御技術を開発 (Scientists Develop Advanced Low-Damping Impedance Control for Collaborative Robots)

2026-01-27 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)の研究チームは、協働ロボット(コボット)が高い剛性と同時に外力に対して適切に反応するための低減衰インピーダンス制御の技術的課題に取り組みました。従来の制御方式ではモデルの不確かさや外乱による力追従誤差が大きく、システムが不安定になりやすいという問題がありました。そこで中国科学院寧波材料技術・工学研究所(NIMTE)の研究者らは、バイアス付きスライディング面に基づく適応ジャーク制御(AJC)を提案しました。この制御方法は力‐位置の動的結合特性をリアルタイムで表現し、低減衰の条件下でも力オフセット誤差を指数関数的に減衰させることができます。その結果、従来より大幅に拡大した安定なインピーダンスパラメータ範囲での高剛性・低減衰なインタラクションが可能になり、力制御の精度と接触の安定性が向上しました。実験でも改善効果が確認され、高付加価値製造やヒト‐ロボット協働の高精度制御技術の進展が期待されています。本研究成果はIEEE Transactions on Industrial Electronicsに掲載されました。

協働ロボット向け低減衰インピーダンス制御技術を開発 (Scientists Develop Advanced Low-Damping Impedance Control for Collaborative Robots)
Framework of the proposed low-damping impedance control method for collaborative robots. (Image by NIMTE)

<関連情報>

バイアス滑り面におけるジャーク適応を備えた協働ロボットの低減衰インピーダンス制御 Low-Damping Impedance Control of Cobot With Jerk Adaptation on Biased Sliding Surface

Xiangjie Kong; Silu Chen; Hongyu Wan; Chi Zhang; Chin-Yin Chen; Guilin Yang;…
IEEE Transactions on Industrial Electronics  Published:29 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1109/TIE.2025.3634424

Abstract

The model uncertainty and disturbance lead to an offset between sensed force and desired force by impedance model, which challenges stability and accuracy during compliant control especially when the impedance model is with high stiffness but low damping. In this article, a sliding hypersurface is formed by two cascaded first-order filters biased by force impulse and mismatch between desired impedance and filters’ dynamics. In this way, the force offset can be well estimated even when the impedance model is under-damped. Thereafter, the open-loop dynamics about the force offset is derived, and an adaptive jerk control is formed to attenuate the force offset exponentially. Moreover, passivity analysis demonstrates that this controller permits a wider selection range of impedance parameters, thereby enhancing its practical applicability. Specially, its sliding gain is designed as a first-order forced response to the norm of the force offset, so that no positive feedback occurs when the force offset and the composite velocity error have opposite signs. Simulation and real-time experiments on a collaborative robot validate effectiveness of the proposed method.

0109ロボット
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