Design of an ultra-high-speed inverse-kinematic processor for robot control.

Abstract

ロボットマニピュレータにおいて, 手先の位置・姿勢から各関節の変位を, 解析解に基づいて計算する, LSI向き超高速座標逆変換プロセッサを提案している. このような逆変換演算を, 主に座標の回転移動と逆正接演算の組み合わせにより, 効率よく計算する高速アルゴリズムを考案し, これらの演算をCORDIC手法に基づき, 高速に処理するハードウェアアルゴリズムについて考察している. これにより, 従来にない高速性やコンパクト性, 種々のマニピュレータに適用可能であるという汎用性を兼ね備えた専用プロッサを構成し, ブレッドボードによる動作実験結果を示している. 最後に, 2μm CMOS技術に基づくLSI化を前提として, 本プロセッサの処理速度やハードウェア量を評価している. 処理速度については, 通常処理時間が長いとされている6自由度垂直多関節型ロボットにおいて, 従来の汎用マイクロプロセッサを用いた場合と比較して大幅な速度向上が可能である. また, ハードウェア量は, 8ビットワンチップマイクロコンピュータと同程度の規模であり, LSI化は極めて容易であると考えられる.