Experimental Validation on McKibben Pneumatic Artificial Muscles Models

McKibben型空気圧ゴム人工筋は,非伸縮性のメッシュで 覆われたゴムチューブ内部に圧縮空気を注入することで収縮 力を発生するアクチュエータである.人工筋は大部分がゴム チューブとメッシュで構成されているため,軽量かつ柔軟で あり,単位重量あたりの出力が大きいという特徴をもつ.そ のため,リハビリテーション機器 やパワーアシスト機器 , 医用機器 のアクチュエータとして利用されている. 空気圧人工筋の制御系設計に関する従来研究には,多項式 近似モデルに対するヒステリシス補償器の設計 や,動作点 まわりで線形化した伝達関数モデルに対する位置決め制御 5) などがある.これらの研究では,人工筋内の圧力帯域が主に 中圧域から高圧域に制限されたモデルを用いているため,所望 の制御仕様を低圧域から高圧域で一様に満たすことは難しい. 上記の圧力制限の課題に対して,Andrikopoulosらは区分 線形化した空気圧人工筋モデルに対する制御系設計 を提案 している.一方,著者らは制御弁への指令値を入力,人工筋 の収縮率および内圧を出力とする空気圧人工筋システムの非 線形モデル を提案している.このモデルの特徴は,摩擦に よるヒステリシスや構造上の非線形性を陽に含むことである. そして,提案モデルを用いて,アクティブリンク社製空気圧 人工筋(型番:TAA10, Fig. 1(a))の同定を行なってきた.