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順動力学

direct dynamics

 マニピュレータなどロボットのリンク機構において,関節の駆動力が与えられたとき,それにより発生するリンク機構の運動を求める問題を順動力学という.駆動力は関節が回転関節の場合は駆動トルクである.この問題は,力学系の因果関係に照らし合せ自然である.この意味で,順動力学という命名がなされた.ロボットのリンク機構の順動力学は,一般の力学系のシミュレーション問題と等価であり,関節変位の加速度が得られたのちは,同様の数値積分法により解かれる.ただし,ロボットの動力学を表す運動方程式は複雑であり,与えられた駆動力より関節変位の加速度を求めるには,大量の演算処理が必要とされる.この処理を効率的に行うため,繰返しニュートン・オイラー法など逆運動学の高速計算アルゴリズムを効果的に利用する方法が提案されている.ロボットの順動力学に関連して興味深い問題のひとつに拘束運動のシミュレーションがある.関節の駆動力が与えられたとき,拘束条件を満たす運動とそのとき発生する拘束力を求めるシミュレーションである.この問題は,ラグランジュの未定乗数法により解かれるが,拘束条件が複雑になると解を得ることが困難になる.これについては,現在も研究がなされている.