協働ロボットの精密な力制御を実現するために、ハーモニック減速機のフレキシブルホイール変形を利用して原位集積トルクセンサーを開発した。測定精度を向上させるためにフーリエ級数モデルに基づく残留リップル補償法を提案した。まず、フレキシブルホイール底部のひずみ規則を分析し、正弦波の重ね合わせの原理によりひずみ感度格子構造を設計した。その後、リップルと波発生器角度間のフーリエ級数モデルを構築し、残留リップルを補償した。最後に、荷重試験を行うための試験プラットフォームを開発した。結果は、波発生器が静止した状態で瞬時励起とステップ負荷を加えたとき、自作トルクセンサーと標準トルクセンサーの出力誤差がそれぞれ0.988％と0.253％であったことを示している。波発生器が回転状態にあるときに段階的変化、正弦変化、正弦変化中の人工的衝突の3種類の負荷を加えた場合、自作トルクセンサーと標準トルクセンサーの出力誤差はそれぞれ3.822％、4.247％、4.456％であった。本論文で提案した補償方法は、残留リップルがセンサー出力に与える干渉を効果的に低減し、関節トルクの精密測定の実現に寄与する。

トルクセンサー;ハーモニック減速機;フーリエ級数;誤差補償