重力補償

重力補償（Gravity Compensation）とは、ロボットの各リンクやエンドエフェクターに作用する重力をあらかじめ計算し、それを打ち消すトルクを関節に与える制御技術です。

ダイナミクスモデルに基づき、重力項をリアルタイムで算出することで、姿勢保持時の負荷を軽減し、滑らかな動作を実現します。

■なぜ重力補償が必要か？

ロボットは姿勢によって各関節に異なる重力トルクが発生します。

重力補償を行わない場合、

• サーボ負荷増大

• 姿勢保持不安定

• 微小振動発生

• 消費電力増加

  
  

が起こります。

特に多軸ロボットでは影響が顕著です。

■制御方式

重力補償は以下の流れで実行されます。

• ダイナミクスモデルによる重力トルク算出

• 関節角度から重力項を計算

• トルク指令へ加算（フィードフォワード）

  
  

高度なモデル精度が必要です。

■協働ロボットでの重要性

協働ロボットでは、

• 手動教示（ダイレクトティーチ）

• 力制御安定化

• 接触応答の滑らかさ

  
  

に重力補償が活用されます。

オペレータが軽く押すだけで動くのは重力補償のおかげです。

■設計時の重要ポイント（プロ視点）

検討すべき要素は以下です。

• ツール重量設定

• 重心位置精度

• パラメータ同定

• 摩擦補正との整合

• サンプリング周期

  
  

特に重要なのは、ツール交換後の重量・重心再設定です。

誤差は制御安定性を損ないます。

■ダイナミクスモデルとの関係

重力補償はダイナミクスモデルの一部であり、

• 慣性項

• コリオリ項

• 重力項

  
  

のうち、重力項のみを抽出して補正します。

高精度制御の基礎技術です。