CN102132048B - 弹性体致动器的控制装置及控制方法、控制程序 - Google Patents

弹性体致动器的控制装置及控制方法、控制程序 Download PDF

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Abstract

用压力计量单元(9)对致动器内部压力进行计量，对可动机构的位移量进行计量，输入位移的目标值和计量值，用位置误差补偿单元(12)对位置误差进行补偿，利用目标压力差计算单元(14)计算根据目标值被对抗驱动的致动器的压力差的目标值，利用适应目标内部状态矫正单元(111)适应性地输出根据位移的目标值和计量值对压力差的目标值进行调节矫正而得到的调节矫正值，输入这些单元的输出，利用压力差误差补偿单元(15)对压力差误差进行补偿。

Description

弹性体致动器的控制装置及控制方法、控制程序
技术领域
本发明涉及流体压力驱动致动器等对通过弹性体的变形而被驱动的弹性体致动器的动作进行控制的弹性体致动器的控制装置及控制方法、控制程序。
背景技术
近年来，宠物机器人等家庭用机器人在被积极研发，将来期待家务支援机器人等更为实用的家庭用机器人被实用。家庭用机器人需要进入家庭内与人类共同生活，所以在必需的规格方面与以往产业用机器人等不同。
就产业用机器人而言，使用电机或减速器，通过高增益的反馈控制，实现了所谓反复精度0.1mm等的高手尖位置精度。但是，被这样的电机驱动的机构，其刚性高，大多数情况下欠缺柔软性，在所谓安全性方面问题多。
与此相对，就家庭用机器人而言，并不需要所谓反复精度0.1mm等的高精度，在与人类接触时不会产生危害等安全性受到重视。因此，不能说像以往产业用机器人那样通过电机来驱动的机构适合家庭用机器人等重视安全性的领域，需要柔软且安全的机器人手臂。
对于这样的课题，例如提出了利用McKibben型的气压致动器的机器人手臂。关于McKibben型的气压致动器的结构，是在橡胶材料构成的管状弹性体的外表面配设纤维绳构成的约束单元，用密封件将管状弹性体的两端部气密密封。在通过流体注入注出单元利用空气等压缩性流体向管状弹性体的内部空间施加内压时，管状弹性体主要向半径方向膨胀，但通过约束单元的作用，转换成管状弹性体的中心轴方向的运动，全长发生收缩。该McKibben型的致动器的特征在于，其主要由弹性体构成，所以是具有柔软性、安全且量轻的致动器。
但是，就McKibben型的致动器等通过空气等的流体压力进行动作的流体压力驱动致动器而言，因流体的压缩性所致的弹性性质或流路电阻等的影响使得响应性差。为此，要承担在以往存在的一般反馈控制中无法实现所希望的精度等在弹性体致动器中难以控制的课题。
对于这样的课题，作为以往技术，公开有如下的控制装置，即配设内部状态误差补偿单元，构成将上述弹性体致动器的内部状态反馈的控制***，此外，配设目标内部状态决定单元，构成将目标内部状态前馈的控制***，响应性良好，静差少，可以实现高速、高精度的控制(专利文献1)。
专利文献1：特开2005-95989号公报
但是，关于上述目标内部状态决定单元，由于用近似多项式等表达事先进行实验来计量输出和内部状态的关系得到的结果，对于事先设想的变动参数以外的变化，无法变更目标内部状态。为此存在如下的课题，在像家庭用机器人那样难以事先设想全部环境的状况下，输出和内部状态的关系与事先设想的环境不同，精度降低。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述以往的课题，提供一种即便是事先设想由弹性体致动器驱动的机器人手臂等的可动机构的环境以外也能高精度控制位置或力的、弹性体致动器的控制装置及控制方法、控制程序。
为了解决上述以往的课题，本发明如下所述构成。
根据本发明的第一方式，提供一种弹性体致动器的控制装置，具备：
内部状态计量单元，其对上述弹性体致动器的内部状态进行计量；
输出计量单元，其对上述弹性体致动器的输出进行计量；
输出误差补偿单元，其通过输入上述弹性体致动器的输出的目标值和由上述输出计量单元计量的上述弹性体致动器的输出的计量值来对输出误差进行补偿；
目标内部状态决定单元，其通过上述弹性体致动器的输出的目标值来决定上述弹性体致动器的内部状态的目标值；
适应目标内部状态矫正单元，其当上述弹性体致动器的输出的目标值及上述弹性体致动器的输出的计量值之间产生了误差时按照减小其误差的方式决定内部状态的目标矫正值；和
内部状态误差补偿单元，其通过被输入来自上述输出误差补偿单元的输出、从上述目标内部状态决定单元输出的内部状态的目标值、从上述适应目标内部状态矫正单元输出的内部状态的目标矫正值、以及来自上述内部状态计量单元的输出来对内部状态误差进行补偿；
根据通过上述内部状态误差补偿单元补偿的上述内部状态误差，按照使上述弹性体致动器的上述输出的计量值为上述输出的目标值的方式进行控制。
通过这样的构成，即便在事先设想的环境以外，也能够实现可以高精度控制位置或力的弹性体致动器的控制。
根据本发明的第十三方式，提供一种弹性体致动器的控制方法，具备：
内部状态计量单元，其对上述弹性体致动器的内部状态进行计量；
输出计量单元，其对上述弹性体致动器的输出进行计量；
输出误差补偿单元，其通过被输入上述弹性体致动器的输出的目标值和由上述输出计量单元计量的上述弹性体致动器的输出的计量值来对输出误差进行补偿；
目标内部状态决定单元，其通过上述弹性体致动器的输出的目标值来决定上述弹性体致动器的内部状态的目标值；
适应目标内部状态矫正单元，其当上述弹性体致动器的输出的目标值及上述弹性体致动器的输出的计量值之间产生了误差时按照减小其误差的方式决定内部状态的目标矫正值；和
内部状态误差补偿单元，其通过被输入来自上述输出误差补偿单元的输出、从上述目标内部状态决定单元输出的内部状态的目标值、从上述适应目标内部状态矫正单元输出的内部状态的目标矫正值、以及来自上述内部状态计量单元的输出来对内部状态误差进行补偿；
根据通过上述内部状态误差补偿单元补偿的上述内部状态误差，按照使上述弹性体致动器的上述输出的计量值为上述输出的目标值的方式进行控制。
通过这样的构成，即便在事先设想的环境以外，也能够实现可以高精度控制位置或力的弹性体致动器的控制。
根据本发明的第十四方式，提供一种弹性体致动器的控制装置的程序，用于使计算机作为下述单元发挥功能，即
输出误差补偿单元，其通过被输入上述弹性体致动器的输出的目标值和通过对上述弹性体致动器的输出进行计量的输出计量单元所计量的上述弹性体致动器的输出的计量值来对输出误差进行补偿；
目标内部状态决定单元，其通过上述弹性体致动器的输出的目标值来决定上述弹性体致动器的内部状态的目标值；
适应目标内部状态矫正单元，其当上述弹性体致动器的输出的目标值及上述弹性体致动器的输出的计量值之间产生误差时，按照减小其误差的方式来决定内部状态的目标矫正值；和
内部状态误差补偿单元，其通过被输入来自上述输出误差补偿单元的输出、从上述目标内部状态决定单元输出的内部状态的目标值、从上述适应目标内部状态矫正单元输出的内部状态的目标矫正值、以及来自对上述弹性体致动器的内部状态进行计量的内部状态计量单元的输出来对内部状态误差进行补偿；
根据通过上述内部状态误差补偿单元补偿的上述内部状态误差，按照使上述弹性体致动器的上述输出的计量值为上述输出的目标值的方式进行控制。
通过这样的构成，即使事先设想的环境以外，也能够实现可以高精度控制位置或力的弹性体致动器的控制。
发明效果
根据本发明的弹性体致动器的控制装置及控制方法、以及控制程序，配设内部状态误差补偿单元，构成对上述弹性体致动器的内部状态进行反馈的控制***，且配设目标内部状态决定单元及适应目标内部状态矫正单元，构成对适应性矫正后的目标内部状态进行前馈的控制***，由此响应性良好、静差少、高速且高精度的控制成为可能。
附图说明
本发明的这些和其它目的和特征，由有关附图的优选实施方式的下列记述而明确。其附图如下所示：
图1是表示本发明的第一实施方式中弹性体致动器的控制装置的概念的框图；
图2是表示本发明的上述第一实施方式中作为上述弹性体致动器的控制装置的控制对象的机器人手臂的结构的图；
图3是表示本发明的上述第一实施方式中对作为上述弹性体致动器的控制装置的控制对象的机器人手臂进行驱动的弹性膨胀收缩结构体的结构及动作的图；
图4是表示本发明的上述第一实施方式中通过作为压缩性流体的空气对作为上述弹性体致动器的控制装置的控制对象的机器人手臂进行驱动的气压供给***的动作的图；
图5是表示本发明的上述第一实施方式中上述弹性体致动器控制装置的控制框图；
图6是表示本发明的上述第一实施方式中目标压力差计算的结构的图；
图7是本发明的上述第一实施方式中上述弹性体致动器的控制装置的控制程序的实际的动作步骤的流程图；
图8是表示本发明的第二实施方式中弹性体致动器的控制装置的适应目标压力差矫正单元的结构的图；
图9A是表示对图2所示的机器人手臂通过不使用适应目标内部状态矫正单元而仅使用图6所示的目标压力差计算单元的以往控制装置进行手尖位置的轨道随动控制时的结果的图；
图9B是表示通过图5所示的本发明的上述第一实施方式中的弹性体致动器的控制装置进行手尖位置的轨道随动控制时的结果的图；
图10是使用了作为本发明的上述第一实施方式中弹性体致动器控制装置之一的导电性聚合物致动器时的控制框图；
图11A是表示对作为本发明的上述第一实施方式中上述弹性体致动器的控制装置的控制对象的机器人手臂进行驱动的导电性聚合物致动器的结构及动作的图；
图11B是表示对作为本发明的上述第一实施方式中上述弹性体致动器的控制装置的控制对象的机器人手臂进行驱动的上述导电性聚合物致动器的结构及动作的图；
图11C是表示对作为本发明的上述第一实施方式中上述弹性体致动器的控制装置的控制对象的机器人手臂进行驱动的上述导电性聚合物致动器的结构及动作的图；
图12是本发明的第三实施方式中的上述弹性体致动器控制装置的控制框图；
图13是表示基于本发明的上述第一实施方式中上述弹性体致动器的控制装置的控制程序的动作步骤的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明涉及的实施方式进行详细说明。
在对本发明中的实施方式进行详细说明之前，对本发明的各种方式进行说明。
根据本发明的第一方式，提供一种弹性体致动器的控制装置，其具备
内部状态计量单元，其对上述弹性体致动器的内部状态进行计量；
输出计量单元，其对上述弹性体致动器的输出进行计量；
输出误差补偿单元，其通过被输入上述弹性体致动器的输出的目标值和由上述输出计量单元计量的上述弹性体致动器的输出的计量值来对输出误差进行补偿；
目标内部状态决定单元，其通过上述弹性体致动器的输出的目标值来决定上述弹性体致动器的内部状态的目标值；
适应目标内部状态矫正单元，其当上述弹性体致动器的输出的目标值及上述弹性体致动器的输出的计量值之间产生了误差时按照减小其误差的方式决定内部状态的目标矫正值；和
内部状态误差补偿单元，其通过被输入来自上述输出误差补偿单元的输出、及从上述目标内部状态决定单元输出的内部状态的目标值、及从上述适应目标内部状态矫正单元输出的内部状态的目标矫正值、及来自上述内部状态计量单元的输出来对内部状态误差进行补偿；
根据通过上述内部状态误差补偿单元补偿的上述内部状态误差，按照使上述弹性体致动器的上述输出的计量值为上述输出的目标值的方式进行控制。
根据本发明的第二方式，提供一种第一方式记载的弹性体致动器的控制装置，上述目标内部状态决定单元还取得上述弹性体致动器的输出的计量值，通过上述弹性体致动器的输出的目标值及上述弹性体致动器的输出的计量值来决定上述弹性体致动器的内部状态的目标值。
根据本发明的第三方式，提供一种第一或第二方式记载的弹性体致动器的控制装置，还具备加法运算部，其对上述目标内部状态决定单元的输出和上述适应目标内部状态矫正单元的输出进行加和，将加和结果向上述内部状态误差补偿单元输出。
根据本发明的第四方式，提供一种第一～第三方式中任一方式记载的弹性体致动器的控制装置，上述适应目标内部状态矫正单元，算出适应偏移值和适应增益值，使上述适应增益值与上述输出的目标值相乘得到的值、和上述适应偏移值加和，将所得到的值作为上述内部状态的目标矫正值，所述适应偏移值是对从上述输出的目标值减去输出值得到的值乘以增益得到的值进行积分而得到，所述适应增益值是从上述输出的目标值减去初始值得到的值与从上述输出的目标值减去输出值得到的值相乘，并将所得到的值乘以增益得到的值进行积分而得到。
根据本发明的第五方式，提供一种第一～第四方式中任一方式记载的弹性体致动器的控制装置，上述适应目标内部状态矫正单元具备规范模型，其对上述输出的目标值、上述规范模型的输出和上述弹性体致动器的输出之间产生误差的情况下减小其误差的增益乘以上述输出的目标值和上述规范模型的状态变量得到的值进行加和，作为上述内部状态的目标矫正值。
根据本发明的第六方式，提供一种第一第五方式中任一方式记载的弹性体致动器的控制装置，还具备矫正输出控制单元，其在使用上述适应目标内部状态矫正单元的状态或不使用的状态或停止来自上述适应目标内部状态矫正单元的输出的更新的状态之间进行切换。
根据本发明的第七方式，提供一种第一～第六方式中任一方式记载的弹性体致动器的控制装置，还具备矫正输出控制单元，其在将来自上述适应目标内部状态矫正单元的输出通过低通滤波器的状态或不通过状态之间进行切换。
根据本发明的第八方式，提供一种第一～第七方式中任一方式记载的弹性体致动器的控制装置，上述适应目标内部状态矫正单元具备判断单元，由上述适应目标内部状态矫正单元从上述目标轨道生成单元接受反复的信号，在由上述判断单元判断为以时间序列排列有上述弹性体致动器的目标值的上述弹性体致动器的轨道为反复时，决定使用上述适应目标内部状态矫正单元。
根据本发明的第九方式，提供一种第八方式记载的弹性体致动器的控制装置，在使用上述适应目标内部状态矫正单元时，上述矫正输出控制单元在上述弹性体致动器的输出误差小于预先决定的阈值时，决定停止上述适应目标内部状态矫正单元的输出的更新。
根据本发明的第十方式，提供一种第六方式记载的弹性体致动器的控制装置，上述矫正输出控制单元，具备对上述弹性体致动器已与物体碰撞进行探测的碰撞探测单元，在通过上述碰撞探测单元探测出已碰撞时，决定停止上述适应目标内部状态矫正单元的输出的更新。
根据本发明的第十一方式，提供一种第六方式记载的弹性体致动器的控制装置，上述矫正输出控制单元，决定在弹性体致动器起动时不使用上述适应目标内部状态矫正单元。
根据本发明的第十二方式，提供一种第六方式记载的弹性体致动器的控制装置，上述矫正输出控制单元还具备低通滤波器，其在从不使用上述适应目标内部状态矫正单元的状态向使用的状态切换时，或在从不更新上述适应目标内部状态矫正单元的输出而停止的状态向更新的状态切换时，通过恒定时间输出而进行输出。
根据本发明的第十三方式，提供一种弹性体致动器的控制方法，具备：
内部状态计量单元，其对上述弹性体致动器的内部状态进行计量；
输出计量单元，其对上述弹性体致动器的输出进行计量；
输出误差补偿单元，其通过被输入上述弹性体致动器的输出的目标值和由上述输出计量单元计量的上述弹性体致动器的输出的计量值来对输出误差进行补偿；
目标内部状态决定单元，其通过上述弹性体致动器的输出的目标值来决定上述弹性体致动器的内部状态的目标值；
适应目标内部状态矫正单元，其当上述弹性体致动器的输出的目标值及上述弹性体致动器的输出的计量值之间产生了误差时按照减小其误差的方式决定内部状态的目标矫正值；和
内部状态误差补偿单元，其通过被输入来自上述输出误差补偿单元的输出、及从上述目标内部状态决定单元输出的内部状态的目标值、及从上述适应目标内部状态矫正单元输出的内部状态的目标矫正值、及来自上述内部状态计量单元的输出来对内部状态误差进行补偿；
根据通过上述内部状态误差补偿单元补偿的上述内部状态误差，按照使上述弹性体致动器的上述输出的计量值为上述输出的目标值的方式进行控制。
根据本发明的第十四方式，提供一种弹性体致动器的控制装置的程序，用于使计算机作为下述单元发挥功能，即
输出误差补偿单元，其通过被输入上述弹性体致动器的输出的目标值和通过对上述弹性体致动器的输出进行计量的输出计量单元所计量的上述弹性体致动器的输出的计量值来对输出误差进行补偿；
目标内部状态决定单元，其通过上述弹性体致动器的输出的目标值来决定上述弹性体致动器的内部状态的目标值；
适应目标内部状态矫正单元，其当上述弹性体致动器的输出的目标值及上述弹性体致动器的输出的计量值之间产生误差时，按照减小其误差的方式来决定内部状态的目标矫正值；和
内部状态误差补偿单元，其通过被输入来自上述输出误差补偿单元的输出、及从上述目标内部状态决定单元输出的内部状态的目标值、及从上述适应目标内部状态矫正单元输出的内部状态的目标矫正值、及来自对上述弹性体致动器的内部状态进行计量的内部状态计量单元的输出来对内部状态误差进行补偿；
根据通过上述内部状态误差补偿单元补偿的上述内部状态误差，按照使上述弹性体致动器的上述输出的计量值为上述输出的目标值的方式进行控制。
以下，使用附图详细说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的弹性体致动器的控制装置的概念的框图。在图1中，弹性体致动器102是通过流体压力驱动的流体压力驱动致动器。
弹性体致动器102的控制装置具备目标输出生成单元101、输出计量单元104、目标内部状态决定单元105、输出误差补偿单元103、适应目标内部状态矫正单元111、内部状态计量单元107、内部状态误差补偿单元106、和输出误差计算部108而构成。
目标输出生成单元101生成各弹性体致动器102的输出的目标值113。
输出计量单元104与各弹性体致动器102连接，计量各弹性体致动器102的输出，将计量值112向目标内部状态决定单元105输入，并借助输出误差计算部108向输出误差补偿单元103输入，还向适应目标内部状态矫正单元111输入。
输出误差计算部108由来自目标输出生成单元101的输出目标值113和来自输出计量单元104的输出(计算值112)计算输出误差114，将计算结果向输出误差补偿单元103输出。
输出误差补偿单元103按照使从输出误差计算部108向输出误差补偿单元103输入的输出误差114减小的方式进行矫正，按照使由输出计量单元104计量的计量值112随动于目标输出生成单元101的输出目标值113的方式进行控制。
目标内部状态决定单元105被输入目标输出生成单元101的输出目标值113和来自输出计量单元104的计量值112，通过输出目标值113及计量值112来决定各弹性体致动器102的内部状态目标值116。
适应目标内部状态矫正单元111被输入目标输出生成单元101的输出目标值113及来自输出计量单元104的计量值112，根据输出目标值113及计量值112进行使用了适应算法的信号处理，决定各弹性体致动器102的内部状态目标矫正值117。更具体而言，在基于各弹性体致动器102的输出的目标值及各弹性体致动器102的输出的计量值，在弹性体致动器102的内部状态和弹性体致动器102的输出的关系之间产生误差的情况下，将按照减小其误差的方式实施信号合成操作得到的信号决定为内部状态的目标矫正值117。
作为加和部的一例的内部状态误差计算部109，由来自输出误差补偿单元103的输出115、来自目标内部状态决定单元105的输出(内部状态目标值)116、来自适应目标内部状态矫正单元111的输出(内部状态目标矫正值)117、和来自内部状态计量单元107的输出(内部状态计量值)118，计算内部状态误差，向内部状态误差补偿单元106输出。
内部状态误差补偿单元106，通过被输入来自输出误差补偿单元103的输出、及来自目标内部状态决定单元105的输出、以及来自适应目标内部状态矫正单元111的输出、及来自内部状态误差计算部109的输出，按照补偿内部状态误差的方式，即，按照使各弹性体致动器102的内部状态计量值随动于目标值的方式进行控制。
内部状态计量单元107与各弹性体致动器102连接，对各弹性体致动器102的后述的各弹性膨胀收缩结构体1的作为内部压力的内部状态计量值118进行测定，向内部状态误差计算部109输入。
关于基于以上的原理的控制程序的实际动作步骤，根据图13的流程图进行说明。
在步骤S101中，被输出计量单元104计量的、弹性体致动器102的输出的计量值被上述控制装置摄入。
接着，在步骤S102中，根据预先在目标输出生成单元101内存储的弹性体致动器102的动作程序，目标输出生成单元101对弹性体致动器102的输出目标值进行计算。
接着，在步骤S103中，作为由目标输出生成单元101计算出的输出目标值和由输出计量单元104计量的当前的输出的计量值之差的输出误差，由输出误差计算部108来计算。
接着，在步骤S104中，根据由输出误差计算部108计算出的输出误差，由输出误差补偿单元103来计算输出误差修正输出。
接着，在步骤S105中，根据由目标输出生成单元101计算出的输出目标值和由输出计量单元104计量的当前的输出的计量值，目标内部状态决定单元105算出内部状态目标值。
接着，在步骤S106中，根据由目标输出生成单元101计算出的输出目标值和由输出计量单元104计量的当前的输出的计量值，适应目标内部状态矫正单元111算出适应目标内部状态矫正值。
接着，在步骤S107中，由内部状态计量单元107计量的、弹性体致动器102的内部状态的计量值，被上述控制装置摄入。
接着，在步骤S108中，将步骤S104中通过输出误差补偿单元103计算出的输出误差修正输出、步骤S105中通过目标内部状态决定单元105算出的内部状态目标值和步骤S106中通过适应目标内部状态矫正单元111算出的适应目标内部状态矫正值进行加和，从所得的加和值中减去在步骤S107中计量得到的内部状态的计量值，用内部状态误差计算部109计算内部状态误差。
接着，在步骤S109中，以由内部状态误差计算部109计算的内部状态误差为基础，通过内部状态误差补偿单元106计算内部状态误差修正输出。
接着，在步骤S110中，由内部状态误差补偿单元106计算出的内部状态误差修正输出从内部状态误差补偿单元106被提供给弹性体致动器102，弹性体致动器102进行驱动。
通过使以上的步骤S101～步骤S110作为控制的计算循环反复执行，实现弹性体致动器102的控制。
接着，关于第一实施方式的弹性体致动器102的控制装置的具体例，作为控制对象，以机器人手臂10为例进行说明。
图2是表示本发明的第一实施方式涉及的成为弹性体致动器102的控制装置的控制对象的机器人手臂10的构成的图。机器人手臂10是2自由度的机器人手臂，具备在含有正交的x轴和y轴的xy平面内正反旋转的第一关节轴6-1、和同样在xy平面内正反旋转的第二关节轴6-2而构成。
在图2中，1-1a、1-1b、1-2a、1-2b(这些是针对单个的弹性膨胀收缩结构体而言的参考符号，在代表性地指示弹性膨胀收缩结构体时以参考符号1表示。)是弹性膨胀收缩结构体。弹性膨胀收缩结构体1如图3所示由橡胶材料构成，在作为驱动部发挥功能的管状的中空弹性体2的外表面，配设由在材料上难以伸展的树脂或金属的纤维绳编织成网眼状的变形方向限制构件3。变形方向限制构件3构成为管状弹性体2的由膨胀所致的半径方向的变形转换成轴向的长度的收缩，另一方面，管状弹性体2的因收缩所致的半径方向的变形转换成轴向的长度的膨胀。管状弹性体2的两端部分别由密封件4气密密封。密封件4所具备的管状的流体通过构件5，具有供压缩性流体通过内部的流体的流路，可以对中空弹性体2的中空内部进行流体的注入或注出。空气等压缩性流体经由流体通过构件5而被提供给中空的管状弹性体2。
当通过所供给的压缩性流体将内压施加给管状弹性体2的内部空间时，管状弹性体2主要趋向沿半径方向膨胀。但是，通过变形方向限制构件3的作用，转换成管状弹性体2的中心轴方向的运动，由于全长发生收缩，所以可以用作直动(直线动作)驱动的弹性体致动器102。
在机器人手臂10中，将1组弹性膨胀收缩结构体(1、1)配设成以关节轴6-1或6-2为支点对置。1组弹性膨胀收缩结构体(1、1)当中任意一方的弹性膨胀收缩结构体1发生收缩，另一方的弹性膨胀收缩结构体1伸展。此外，成为力借助支点发挥作用而轴进行旋转的对抗型驱动结构，由此可以实现关节轴6-1或6-2的正反旋转运动。具体而言，通过弹性膨胀收缩结构体1-1a和弹性膨胀收缩结构体1-1b的对抗驱动，第一关节轴6-1进行正反旋转驱动。通过弹性膨胀收缩结构体1-2a和弹性膨胀收缩结构体1-2b的对抗驱动，第二关节轴6-2进行正反旋转驱动。
支承轴(第二轴)303的上端的两侧，以与第一关节轴6-1同心的方式支承2个圆形支承体302、302，并能自由旋转。在支承轴303的下端的固定床301侧，与支承轴303的长度方向正交固定有支承体307、307。在2个圆形支承体302、302和支承体307、307之间，连结有弹性膨胀收缩结构体1-1a及1-1b。由此，通过弹性膨胀收缩结构体1-1a及1-1b的对抗驱动，2个圆形支承体302、302在xy面内绕第一关节轴6-1的支承轴314正反旋转。其结果，可以使与2个圆形支承体302、302连结的机器人手臂10的第一臂311和驱动轴313一体性地正反旋转。
第一臂311的第一臂用连杆(第一轴)308由2个圆形支承体302、302固定一端，可以与2个圆形支承体302、302一体旋转。在第一臂用连杆308的圆形支承体302侧，固定与支承体307、307一样的支承体309、309(参考图4)，并与第一臂用连杆308的长度方向正交。
另外，在第一臂用连杆308的前端侧，以可以绕第二关节轴6-2的轴芯旋转的方式连结有与第一臂用连杆311的长度方向正交固定的支承体310。在第一臂用连杆308的圆形支承体302侧的支承体(未图示)和前端侧的支承体310之间，连结有弹性膨胀收缩结构体1-2a及1-2b。由此，通过弹性膨胀收缩结构体1-2a及1-2b的对抗驱动，可以使机器人手臂10的驱动轴313在xy面内绕第二关节轴6-2的支承轴315相对正反旋转。
压力传感器9-1a、9-1b是对弹性膨胀收缩结构体(1-1a、1-1b)各自的内部状态(作为一例为内部压力)进行计量的内部状态计量单元107的一例，配设在各流体通过构件5(流体注入注出口)，对各弹性膨胀收缩结构体(1-1a、1-1b)内的压力进行计量。同样在弹性膨胀收缩结构体1-2a、1-2b也配设有作为内部状态计量单元107的一例的压力传感器9-2a、9-2b(省略图示)。
对弹性膨胀收缩结构体1-1a及1-1b、和弹性膨胀收缩结构体1-2a及1-2b的每个，如后所述，连接流量比例电磁阀18，所有流量比例电磁阀18，与作为控制部的一例的由常规个人电脑构成的控制计算机19连接。控制计算机19借助流量比例电磁阀18，对弹性膨胀收缩结构体1-1a及1-1b、弹性膨胀收缩结构体1-2a及1-2b各自的收缩及伸展动作进行控制。另外，在各关节轴6-1、6-2配设有作为输出计量单元104的一例的位移计量单元(在本实施方式中为作为位移计量单元的一例的编码器8)，可以通过各编码器8来测定各关节轴6-1、6-2的关节角度。在各弹性膨胀收缩结构体1配设有作为内部状态计量单元107的一例的压力计量单元(在本实施方式中，作为压力计量单元的一例，是压力传感器9)，可以通过压力传感器9测定各弹性膨胀收缩结构体1的内部压力。
如果成为如上所述的结构，实现多自由度，例如代替驱动轴313，安装可以把持物体的手部时，可以实现物体的把持及搬运等、作为机器人手臂10的基本功能。以下将该手部的位置及姿势作为手尖位置及姿势进行说明。
图4是表示用于驱动本发明的第一实施方式涉及的机器人手臂10的气压供给***的构成的图。图4中仅记载使机器人手臂10的第二关节轴6-2进行正反旋转驱动的部分，其他部分省略。在图4中，16例如是压缩机等气压源、17是气压滤波器17a、气压减压阀17b、及气压用润滑器17c成为1组的气压调节单元。18例如是通过以电磁力驱动滑阀等来对流量进行控制的作为流量比例电磁阀的一例的5口流量控制电磁阀。控制计算机19搭载有D/A板等输入输出IF20，向5口流量控制电磁阀18输出电压指令值，由此可以独立控制流过各流体通过构件5的各空气的流量。
接着，对图4所示的气压供给***的动作进行说明。由气压源16生成的高压空气被气压调节单元17减压，例如调节成所谓600[kPa]的恒定压力，供给5口流量控制电磁阀18。5口流量控制电磁阀18的开度通过控制计算机19控制成与借助输入输出IF20输出的电压指令值成比例。在从控制计算机19向5口流量控制电磁阀18输入正的电压指令值时，成为由气压回路符号A所示的状态，从气压源16侧向弹性膨胀收缩结构体1-2a侧的流路开通，流量与电压指令值的绝对值成比例的空气被提供给弹性膨胀收缩结构体1-2a侧。另外，就弹性膨胀收缩结构体1-2b侧而言，向大气压侧的流路开通，流量与电压指令值的绝对值成比例的空气流从弹性膨胀收缩结构体1-2b侧向大气中排出。因此，如图4所示，通过弹性膨胀收缩结构体1-2a全长收缩，弹性膨胀收缩结构体1-2b全长伸展，以与电压指令值的绝对值成比例的速度，第二关节轴6-2进行右旋转运动。另一方面，在从控制计算机19向5口流量控制电磁阀18输入负的电压指令值时，成为由气压回路符号B所示的状态，弹性膨胀收缩结构体1-2a、1-2b的动作相反(即，通过弹性膨胀收缩结构体1-2a全长伸展，弹性膨胀收缩结构体1-2b的全长收缩)，第二关节轴6-2进行左旋转运动。
即，从5口流量控制电磁阀18向弹性膨胀收缩结构体1侧供给的空气流，利用流体通过构件5通过密封件4，到达管状弹性体2的内部，产生管状弹性体2的内压。管状弹性体2因所发生的内压而膨胀，不过，通过变形方向限制构件3的编成网眼状的纤维绳的约束作用(限制作用)，膨胀所致的半径方向的变形受到限制，转换成轴向的长度的收缩，如图3的下侧所示，弹性膨胀收缩结构体1全长缩短。另一方面，空气从5口流量控制电磁阀18向大气中排出，管状弹性体2的内压减小时，因管状弹性体2的弹性力而复原，膨胀被消除，弹性膨胀收缩结构体1的全长如图3的上侧所示发生伸展。其结果，在图3中，在考虑右端被固定时，通过上述伸缩而在管状弹性体2的左端有距离d的差。因此，第一实施方式中的弹性膨胀收缩结构体1通过对气压进行供给控制而可以作为直动位移的致动器发挥功能。伸展及缩短量与弹性膨胀收缩结构体1的内压大致成比例，如图4所示利用控制计算机19对5口流量控制电磁阀18进行控制，而对提供给弹性膨胀收缩结构体1的空气流量进行控制时，可以对弹性膨胀收缩结构体1的全长进行控制。
在图2所示的机器人手臂10中，因为弹性膨胀收缩结构体1-1a和1-1b所致的对抗驱动、及弹性膨胀收缩结构体1-2a和1-2b所致的对抗驱动，对于各个对抗的弹性膨胀收缩结构体1配设5口流量控制电磁阀18，构成了相同的气压供给***。此外，根据由控制计算机19借助D/A板20向各5口流量控制电磁阀18输出的电压指令值，可以使机器人手臂10的全部关节轴6-1、6-2同时进行正反旋转驱动。
图5是表示本发明的第一实施方式涉及的弹性体致动器102的控制装置的更具体构成的图，上述控制装置例如设置在上述控制计算机19内。其中，在图5中，10是作为弹性体致动器102的控制装置的控制对象的图2所示的机器人手臂。从机器人手臂10输出通过各关节轴6-1、6-2的编码器8计量的作为计量值112的一例的关节角的当前值(关节角度矢量)q＝[q1，q2]T、和通过各弹性膨胀收缩结构体1的压力传感器9计量的作为内部状态计量值118的一例的弹性膨胀收缩结构体1的内压P＝[P1a，P1b，P2a，P2b]T。其中，q1、q2分别为第一关节轴6-1、第二关节轴6-2的关节角度。另外，P1a、P1b、P2a、P2b分别为弹性膨胀收缩结构体1-1a、1-1b、1-2a、1-2b的内压。
压力差计算单元13被输入由压力传感器9计量的内压P(计量值P)，利用压力差计算单元13从压力传感器9的计量值P计算压力差ΔP＝[ΔP1，ΔP2]T＝[P1a-P1b，P2a-P2b]T，向内部状态误差计算部109输出。
就正运动学计算单元21而言，从编码器8被输入通过各关节轴6-1、6-2的编码器8计量的作为关节角的当前值q的关节角度矢量q，进行从机器人手臂10的关节角度矢量q向手尖位置及姿势矢量r的转换的几何科学计算。
近似逆运动学计算单元(23a、23b、23c)通过近似式uout＝Jr(q)-1uin进行逆运动学的近似计算。其中，Jr(q)是雅可比矩阵，uin是向近似逆运动学计算单元23a、23b、23c的输入，uout是从近似逆运动学计算单元23a、23b、23c的输出，以输入uin为手尖位置/姿势误差re，以输出uout为关节角度误差qe时，像qe＝Jr(q)-1re那样成为从手尖位置/姿势误差re向关节角度误差qe的转换式。通过该近似逆运动学计算单元23a、23b、23c，可以容易地进行近似逆运动学计算。
就近似逆运动学计算单元23a而言，被输入在机器人手臂10计量的关节角度矢量的当前值q、和由作为目标输出生成单元101的一例的目标轨道生成单元11作为输出目标值113的一例而输出的手尖位置及姿势目标矢量rd与当前的手尖位置及姿势矢量r的手尖位置/姿势误差re，输出关节角度矢量的误差qe。
就近似逆运动学计算单元23b而言，被输入在机器人手臂10计量的关节角度矢量的当前值q、和来自位置误差补偿单元12的位置误差修正输出ΔPre，输出关节误差修正输出ΔPqe。
就近似逆运动学计算单元23c而言，被输入在机器人手臂10计量的关节角度矢量的当前值q、和由目标轨道生成单元11输出的手尖位置及姿势目标矢量rd与当前的手尖位置及姿势矢量r的误差re，输出关节角度矢量的误差qe。
目标轨道生成单元11，输出用于实现目标手臂10的动作的手尖位置及姿势目标矢量rd。关于成为目标的手臂10的动作，对应于目标作业而事先记录以各个时间(t＝0、t＝t1、t＝t2、…)计的各点的位置(rd0、rd1、rd2、…)和是否反复动作的标志，目标轨道生成单元11基于以各个时间(t＝0、t＝t1、t＝t2、…)计的各点的位置(rd0、rd1、rd2、…)的信息和手尖位置及姿势矢量r使用多项式插值，对各点间的轨道进行插值，生成手尖位置及姿势目标矢量rd。
输出误差计算部108被输入手尖位置及姿势目标矢量rd和由正运动学计算单元21计算出的手尖位置及姿势矢量r，计算手尖位置/姿势误差re＝r-rd，作为输出误差114的一例，输出手尖位置/姿势误差re。
作为输出误差补偿单元103的一例的位置误差补偿单元12，被输入由输出误差计算部108输出的手尖位置/姿势误差re，作为输出115的一例，位置误差修正输出ΔPre被输出给近似逆运动学计算单元23b。
关于目标内部状态决定单元105，作为一例，由输出误差计算部108、目标压力差计算单元14和近似逆运动学计算单元23a构成。作为以在机器人手臂10计量的关节角度矢量的当前值q和关节角度矢量的误差qe为基础的目标关节角度矢量qd，向目标压力差计算单元14输入qd＝q+Jr(q)-1re，通过目标关节角度矢量qd算出作为内部状态目标值116的一例的目标压力差(压力差的目标值)ΔPd＝[ΔP1d，ΔP2d]T，向目标内部状态误差计算部109输出。其中，ΔP1d、ΔP2d分别是弹性膨胀收缩结构体1-1a和1-1b的、弹性膨胀收缩结构体1-2a和1-2b的压力差的目标值。
关于适应目标内部状态矫正单元111，作为一例，由输出误差计算部108、适应目标压力差矫正单元25和近似逆运动学计算单元23c构成。作为以在机器人手臂10计量的关节角度矢量的当前值q和关节角度矢量的误差qe为基础的目标关节角度矢量qd，向适应目标压力差矫正单元25输入qd＝q+Jr(q)-1re，还向其输入关节角度矢量q，目标压力差的调节矫正值(内部状态目标矫正值117的一例)ΔPd a＝[ΔP1da，ΔP2da]T由适应目标压力差矫正单元25算出，所算出的调节矫正值ΔPda从适应目标压力差矫正单元25向内部状态误差计算部109输出。其中，ΔP1da、ΔP2da分别是弹性膨胀收缩结构体1-1a和1-1b的、弹性膨胀收缩结构体1-2a和1-2b的压力差的目标值(目标压力差)的调节矫正值。
矫正输出控制单元120，对应于从目标轨道生成单元11输入的动作开始的信号和目标轨道的反复信号、从后述的碰撞探测单元121输入的碰撞探测信号、从输出误差计算部108输入的输出误差，向适应目标压力差矫正单元25输出适应目标压力差矫正单元25的ON或OFF的指令(ON模式用的指令或OFF模式用的指令)、或输出值的保持的指令(保持(更新停止)模式用的指令)、或低通滤波器的ON或OFF的指令。低通滤波器在适应目标压力差矫正单元25内例如以软件的方式构成。低通滤波器在适应目标压力差矫正单元25的OFF模式向ON模式切换时，或在从保持(更新停止)模式向ON模式切换时，用于防止作为来自适应目标压力差矫正单元25的输出的目标压力差发生骤变、机器人手臂10的动作变得不稳定。在上述模式的切换时，使来自适应目标压力差矫正单元25的输出经过低通滤波器后使其输出，由此可以使目标压力差缓缓变化。
内部状态误差计算部109，对从适应目标压力差矫正单元25输出的目标压力差的调节矫正值ΔPda、从目标内部状态决定单元105输出的ΔPd、从近似逆运动学计算单元23b输出的ΔPqe进行加和，从加和得到的值减去从压力差计算单元13输出的ΔP，将算出的压力差误差(压力误差值)ΔPe向压力差误差补偿单元15输出。
作为内部状态误差矫正单元106的一例的压力差误差补偿单元15，从内部状态误差计算部109被输入压力差误差ΔPe，将压力差误差修正输出u向机器人手臂10输出。压力差误差修正输出u作为电压指令值借助D/A板等输入输出IF20提供给5口流量控制电磁阀18，对各关节轴6-1、6-2进行正反旋转驱动，机器人手臂10进行动作。
碰撞探测单元121探测出机器人手臂10已与外部的物体发生碰撞，将碰撞探测信号向矫正输出控制单元120输出。作为对碰撞进行探测的一例，图5中使用机器人手臂10的手尖位置的误差。这是如下的方法，即对手尖位置的误差进行微分，在误差的时间微分的值大于事先决定的阈值时，推定为已发生碰撞。碰撞的探测方法除此之外也可以是使用拍摄机进行探测的方法、或利用接触传感器或力传感器等进行探测的方法。
关于如上所述构成的控制装置，对控制动作的原理进行说明。
控制动作的基本是利用位置误差补偿单元12的手尖位置/姿势误差re的反馈控制(位置控制)。作为位置误差补偿单元12，例如只要使用PID补偿器，就可以按照使手尖位置/姿势误差re收敛为0的方式进行控制，实现机器人手臂10的目标动作。
由于向压力差误差补偿单元15输入压力差误差ΔPe，在发生手尖位置/姿势误差re时，压力差误差补偿单元15进行动作，按照使手尖位置/姿势误差re收敛为0的方式进行压力差的控制。在图3所示的弹性膨胀收缩结构体1发生内部压力的变化，最初是发生位移，所以在时间上与位置的变化(位移)相比更早观测到压力变化。因此，在如图5所示的控制***那样进行位置控制的位置反馈循环的内侧，构成进行压力差的控制的内部压力反馈循环，由此对响应性的劣化进行补偿，可以实现位置控制性能的提高。
接着，对目标压力差计算单元14进行说明。在进行图3所示的1组弹性膨胀收缩结构体1、1的对抗驱动所致的关节轴6-1、6-2的正反旋转驱动的情况下，关节角度和1组弹性膨胀收缩结构体1的内部压力差的关系例如如图6所示。图6是使用了全长250mm、内径10mm的弹性膨胀收缩结构体(McKibben型气压人工肌肉)时的结果。如图6中所示，测定结果可以近似地大致用直线表示。因此，作为计算目标压力差ΔPd的式子，可以使用显示为直线的1次式。
ΔPd＝Aqd+b……式(1)
其中，A、b是系数，可以由图6的测定结果求出。因此，在目标压力差计算单元14中，通过式(1)从目标关节角度矢量qd计算目标压力差ΔPd，借助内部状态误差计算部109向压力差误差补偿单元15输入，由此实现静差小的高精度的位置控制。在这里，用1次方程式近似表示关节角度和压力差的关系，但并不限于此，2次方程式等多次多项式也可以进行近似。另外，构成为将上述弹性体致动器102的输出和上述弹性体致动器102的内部状态的关系(例如关节角度和压力差的关系)作成表格，存储在上述控制装置的存储部(未图示)中，根据在存储部中存储的表格，用内部状态目标值导出部(未图示)从上述弹性体致动器102的输出的目标值(例如关节角度的目标值)导出上述弹性体致动器102的内部状态的目标值(例如压力差的目标值)。
目标压力差计算单元14，用事先的实验算出关节角度和压力差的关系，将算出结果如上所述在存储部(未图示)中存储。但是，通过对机器人手臂10的前端施加的负荷所致的重力的影响或其他干扰、弹性体致动器102的经年变化所致的特性变化，输出和内部状态的关系(例如关节角度和压力差的关系)发生变化。为了对作为其结果发生的弹性体致动器102的输出误差进行矫正，适应目标压力差矫正单元25输出目标压力差的调节矫正值ΔPda。
将适应目标压力差矫正单元25的一例示于以下的式(2)～(3)。在适应目标压力差矫正单元25从关节角度目标值qd和当前的关节角度q算出关节误差qe，使用关节误差qe算出目标压力差的调节矫正值ΔPda，由此适应性地使目标压力差发生变化(换言之，在发生了关节误差qe的情况下，按照减小其关节误差qe的方式使目标压力差发生变化)。
qe＝qd-q  ……式(2)
ΔPda＝∫KPqedt+qd·∫KI(qd-qo)qedt……式(3)
在这里，KP和KI是用事先的实验决定的增益，qo是对抗的2根弹性体致动器102、102中立时(初始值)的关节角度。式(3)设计成分别对式(1)的系数A及系数b进行矫正。式(3)的前半部分即
∫KPqedt是对关节误差qe乘上增益得到的值进行积分而求出适应偏移(offset)值，这作为式(1)的系数b的矫正值发挥功能。另外，式(3)的后半部分中
∫KI(qd-qo)qedt是适应增益值，作为系数A的矫正值发挥功能。比例系数A的误差所致的影响，越是远离对抗的2本的弹性体致动器102、102的中立点就越是增大，对应于距中立点的距离对关节误差qe加权，通过对其值进行积分而可以进行系数A的矫正。
如上所示，通过对应于当前的关节误差qe适应性地改变式(3)(换言之，按照减小当前的关节误差qe的方式使其变化)，可以进行式(1)的矫正，使关节误差qe向减小的方向起作用。
另外，在从矫正输出控制单元120向适应目标压力差矫正单元25输入低通滤波器为ON的指令的情况下，关于适应目标压力差矫正单元25的输出，是输出目标压力差的调节矫正值ΔPd a通过低通滤波器得到的值。在从矫正输出控制单元120向适应目标压力差矫正单元25输入低通滤波器为OFF的指令的情况下，关于适应目标压力差矫正单元25的输出，是不通过低通滤波器而直接将目标压力差的调节矫正值ΔPd a输出。
矫正输出控制单元120对适应目标压力差矫正单元25进行如下的指令：
(i)输出目标压力差的调节矫正值ΔPd a的指令或者不输出的指令、或
(ii)通过低通滤波器输出的指令、或
(iii)以某值对ΔPd a的值进行保持的指令。
具体而言使用以下的条件的至少一个，由矫正输出控制单元120对目标压力差的调节矫正值ΔPd a进行控制。
(1)在机器人手臂10起动时，适应目标压力差矫正单元25不进行动作(未使用)，在从起动时经过了恒定时间之后，开始适应目标压力差矫正单元25的动作(开始使用)。这在机器人手臂10起动时，有进行正常起动所需的初始动作的事例，在该初始动作中，与位置控制的精度相比，例如传感器的确认等优先。另外，直到该初始动作完成为止，也认为机器人手臂10的动作自身不稳定。为此，要想适应性地(按照减小误差的方式)进行工作时，存在有损机器人手臂10的稳定性的可能性。为此，起动至机器人手臂10的初始动作完成期间，不使适应目标压力差矫正单元25动作(换言之，是指适应目标压力差矫正单元25的OFF模式)。
(2)从碰撞探测单元121输入碰撞探测信号时起，在恒定时间内保持适应目标压力差矫正单元25的输出值而不更新。对于通过与外部物体的碰撞而未沿着轨道活动的机器人手臂10，由于想要对误差进行矫正，有机器人手臂10或碰撞后的物体发生破损的可能性，所以自探测到碰撞开始在恒定时间内不对适应目标压力差矫正单元25的输出进行更新，而是保持输出值。
(3)在作为反复轨道的信号(目标轨道的反复信号)已从目标轨道生成单元11到来时，使适应目标压力差矫正单元25进行动作(使用适应目标压力差矫正单元25)(换言之，是指适应目标压力差矫正单元25的ON模式)。这是因为适应目标压力差矫正单元25的效果最优先显现是在反复动作时，所以为了仅在反复动作时使用适应目标压力差矫正单元25而使适应目标压力差矫正单元25进行动作。为此，例如适应目标压力差矫正单元25具备判断单元25a，由适应目标压力差矫正单元25从目标轨道生成单元11接受目标轨道的反复信号，在由判断单元25a判断为以时间序列排列有弹性体致动器102的目标值的弹性体致动器102的轨道是反复时(例如在由判断单元25a判断为记录有在来自目标轨道生成单元11的信号内反复动作时的标志)，决定使用适应目标压力差矫正单元25。
(4)在作为反复轨道的信号(目标轨道的反复信号)从目标轨道生成单元11到来且机器人手臂10的手尖位置误差低于阈值时，保持适应目标压力差矫正单元25的输出值而不进行更新。这在由矫正输出控制单元120判断为即便适应性地对压力差进行矫正(即便按照减小误差的方式对压力差进行矫正)，误差也不过度变小(手尖位置误差低于阈值)的情况下，为了停止适应目标压力差矫正单元25的更新而进行的(换言之，是指适应目标压力差矫正单元25的保持(更新停止)模式)。
(5)在开始适应目标压力差矫正单元25的动作时(从OFF模式切换成ON模式时)，及从已经停止更新的状态再开始更新时(从保持(更新停止)模式切换成ON模式时)，在事先决定的时间期间，来自适应目标压力差矫正单元25的输出通过适应目标压力差矫正单元25的低通滤波器后被输出。这样做的目的在于，防止在适应目标压力差矫正单元25的上述模式的切换时目标压力差发生骤变、机器人手臂10的动作变得不稳定。
关于基于以上的原理的控制程序的实际的动作步骤，根据图7的流程图进行说明。
在步骤S1中，由编码器8计量的关节角度数据(关节变量矢量或关节角度矢量q)被上述控制装置摄入。
接着，在步骤S2中，机器人手臂10的运动学计算所需的雅可比矩阵Jr等的计算，通过近似逆运动学计算单元(23a、23b、23c)来进行。
接着，在步骤S3中，通过正运动学计算单元21，从来自机器人手臂10的关节角度数据(关节角度矢量q)计算机器人手臂10的当前的手尖位置及姿势矢量r(利用正运动学计算单元21的处理)。
接着，在步骤S4中，根据在目标轨道生成单元11内预先存储的机器人手臂10的动作程序，目标轨道生成单元11计算机器人手臂10的手尖位置及姿势目标矢量rd。
接着，在步骤S5中，由输出误差计算部108来计算作为手尖位置及姿势目标矢量rd和当前的手尖位置及姿势矢量r之差的手尖位置/姿势误差re。
接着，在步骤S6中，由位置误差补偿单元12从手尖位置/姿势误差re来计算位置误差修正输出ΔPre(利用位置误差补偿单元12的处理)。作为位置误差补偿单元12的具体例，考虑PID补偿器。在PID补偿器的情况下，在步骤S6中，手尖位置/姿势误差re与比例增益相乘得到的值、手尖位置/姿势误差re的微分值与微分增益相乘得到的值、及手尖位置/姿势误差re的积分值与积分增益相乘得到的值这3个值的总值，成为位置误差修正输出ΔPre。通过适当调节作为常数的对角矩阵的比例、微分、积分的3个增益，进行控制以使位置误差收敛成0。
接着，在步骤S7中，通过对在步骤S2中计算得到的雅可比矩阵Jr的逆矩阵施以乘法运算，利用近似逆运动学计算单元23b将位置误差修正输出ΔPre从手尖位置的误差涉及的值转换成作为关节角度的误差涉及的值的关节误差修正输出ΔPqe(利用近似逆运动学计算单元23b的处理)。
接着，在步骤S8中，通过对雅可比矩阵Jr的逆矩阵施以乘法运算，利用近似逆运动学计算单元23a、23c将手尖位置/姿势误差re转换成关节角度矢量的误差qe(利用近似逆运动学计算单元23a、23c的处理)。
接着，在步骤S9中，利用目标压力差计算单元14，将在步骤S8计算得到的关节角度矢量的误差qe和由编码器8计量的当前的关节角度q加和得到的值作为目标关节角度矢量qd，算出目标压力差ΔPd。
接着，在步骤S10中，利用适应目标压力差矫正单元25，将在步骤S8计算得到的关节角度矢量的误差qe和由编码器8计量的当前的关节角度q加和得到的值作为目标关节角度矢量qd，算出适应目标压力差的调节矫正值ΔPd a。
接着，在步骤S11中，由作为内部状态计量单元107的一例的压力传感器9计量的各致动器102的内部压力值被上述控制装置摄入，由压力差计算单元13来计算对抗驱动的每2根致动器102、102的内部压力之间的当前的压力差ΔP。
接着，在步骤S12中，将在步骤S7中由近似逆运动学计算单元23b计算出的关节误差修正输出ΔPqe、在步骤S9中由目标压力差计算单元14算出的目标压力差ΔPd和在步骤S10中由适应目标压力差矫正单元25算出的目标压力差的调节矫正值ΔPd a加和，从得到的值中减去在步骤S11中由压力差计算单元13计算出的当前的压力差ΔP，利用压力差误差补偿单元15对压力差误差ΔPe进行计算(利用压力差误差补偿单元15的处理)。进而在步骤S12中，利用压力差误差补偿单元15从压力差误差ΔPe计算压力差误差修正输出(利用压力差误差补偿单元15的处理)。作为压力差误差补偿单元15，例如考虑PID补偿器。
接着，在步骤S13中，压力差误差修正输出从压力差误差补偿单元15，通过D/A板等输入输出IF20而作为电压指令值，被提供给各流量控制电磁阀18，各流量控制电磁阀18使各致动器102内的压力发生变化，由此产生机器人手臂10的各关节轴6-1、6-2的旋转运动。
以上的步骤S1～步骤S13作为控制的计算循环被反复执行，由此实现机器人手臂10的动作的控制。
图9A及图9B示出对图2所示的机器人手臂10通过不使用适应目标内部状态矫正单元111而仅进行图6所示的目标压力差计算单元的以往控制装置，进行了手尖位置的轨道随动控制时的结果，及通过图5所示的第一实施方式的控制装置进行了手尖位置的轨道随动控制时的结果。作为一例，关于图2所示的机器人手臂10，第一轴308、第二轴303都使用自然长295mm、内径10mm的弹性膨胀收缩结构体1。
图9A及图9B的结果表示2自由度机器人手臂的手尖位置的目标值和测定结果。在此次的实验中，作为目标值，提供了手尖位置在xy平面内描绘一个边的长度为0.2m的正方形的轨道。
图9A是利用以往控制装置的控制结果。在以往控制装置中，对于通过事先计量决定的目标压力差和角度的关系，在实际的压力差和角度的关系错位的情况下，如图9A所示可知误差大，随动性不好。
另一方面，图9B是利用图5所示的第一实施方式的控制装置的控制结果。根据附加了适应目标内部状态矫正单元111的效果可知，误差小，随动性优异。
如上所示，根据上述第一实施方式的上述控制装置，配设压力差误差补偿单元15，构成对上述弹性体致动器102的内部状态进行反馈的内部压力控制***，且配设目标压力差计算单元14和适应目标压力差矫正单元25，构成对作为上述弹性体致动器102的目标内部状态的一例的目标压力差进行前馈的控制***，从而，即便在事先设想的环境以外，响应性也良好，可以进行静差少、高精度的机器人手臂10的控制。
(第二实施方式)
图8是表示适应目标压力差矫正单元25的一例的图。50是机器人手臂10的关节角度应随动的规范模型，51a、51b是可变增益。规范模型50事先由机器人手臂10所希望的响应性等来决定。规范模型50以传递函数或状态方程式的形式表现，但均是输入为关节角度目标值qd、输出为关节角度q的模型。由适应目标压力差矫正单元25算出将关节角度目标值qd作为输入时规范模型50的输出和当前的关节角度q之差eq，使用差eq由适应目标压力差矫正单元25算出目标压力差的调节矫正值ΔPd a，由此适应性地使目标压力差发生变化(按照减小误差的方式使目标压力差发生变化)。可变增益51a、51b基于式(4)～式(5)算出。
Kx(t)＝axxmeq+∫bxxmeqdt……式(4)
Kq(t)＝aqqdeq+∫bqqdeqdt……式(5)
在这里，ax、aq、bx和bq分别为由事先的实验决定的固定值。另外，xm表示规范模型50的状态矢量。式(4)和式(5)是用于通过单纯适应控制等随动于已知的规范模型50的前馈项的式子，使关节角度目标值qd及规范模型50的状态矢量xm分别与根据关节角度的差eq改变的增益相乘，由此当前的关节角度的差eq可以适应性地变化(按照减小差eq的方式使其变化)。规范模型50大多选择在控制对象(弹性体致动器102)使用的频带能大致随动于目标值的模型，所以根据关节角度的差eq适应性地变化与对应于当前的关节误差qe适应性地变化相等。由此，根据式(4)、式(5)，适应目标压力差矫正单元25按照减小关节误差qe的方式发挥功能。
另外，关于适应目标压力差矫正单元25的输出，在从矫正输出控制单元120输入了低通滤波器为ON的指令的情况下，输出目标压力差的调节矫正值ΔPd a通过低通滤波器后得到的值。
其他构成与图5所示的第一实施方式的控制装置一样，省略说明。
在上述第二实施方式中，也可以得到与第一实施方式的效果一样的效果。
(第三实施方式)
图12是表示本发明的第三实施方式涉及的弹性体致动器102的控制装置的更具体的构成的图，上述控制装置例如设置在上述控制计算机19内。其中，在图12中，10是作为弹性体致动器102的控制装置的控制对象的图2所示的机器人手臂。
目标轨道生成单元11作为目标输出生成单元101的一例发挥功能，输出用于实现机器人手臂10的目标动作的目标关节角度矢量qd。机器人手臂10的目标动作，对应于目的作业事先记录有以各个时间(t＝0、t＝t1、t＝t2、…)计的各点的位置(qd 0、qd 1、qd 2、…)和是否反复动作的标志，目标轨道生成单元11，以各个的时间(t＝0、t＝t1、t＝t2、…)计的各点的角度(qd 0、qd 1、qd 2、…)的信息和关节角度矢量q为基础使用多项式插值，对各点间的轨道进行插值，生成目标关节角度矢量qd。
输出误差计算部108被输入关节角度目标矢量qd和由机器人手臂10输出的关节角度矢量q，计算关节角度误差qe＝q-qd，作为输出误差114的一例而输出关节角度误差qe。
作为输出误差补偿单元103的一例的角度误差补偿单元60，被输入由输出误差计算部108输出的关节角度误差qe，作为输出115的一例，将角度误差修正输出ΔPqe向内部状态误差计算部109输出。
作为目标内部状态决定单元105的一例的目标压力差计算单元14，被输入作为目标轨道生成单元11的输出的目标关节角度矢量qd，从目标关节角度矢量qd算出作为内部状态目标值116的一例的目标压力差(压力差的目标值)ΔPd＝[ΔP1d，ΔP2d]T，向目标内部状态误差计算部109输出。其中，ΔP1d、ΔP2d分别是弹性膨胀收缩结构体1-1a和1-1b的压力差的目标值、弹性膨胀收缩结构体1-2a和1-2b的压力差的目标值。
作为适应目标内部状态矫正单元111的一例的适应目标压力差矫正单元25，被输入在机器人手臂10计量的关节角度矢量q和作为目标轨道生成单元11的输出的目标关节角度矢量qd，由适应目标压力差矫正单元25算出目标压力差的调节矫正值(内部状态目标矫正值117的一例)ΔPd a＝[ΔP1d a，ΔP2da]T，从适应目标压力差矫正单元25向内部状态误差计算部109输出所算出的调节矫正值ΔPd a。其中，ΔP1da、ΔP2d a分别是弹性膨胀收缩结构体1-1a和1-1b的目标值(目标压力差)的调节矫正值、弹性膨胀收缩结构体1-2a和1-2b的压力差的目标值(目标压力差)的调节矫正值。
内部状态误差计算部109，对从适应目标压力差矫正单元25输出的目标压力差的调节矫正值ΔPd a、从目标压力差计算单元14输出的ΔPd、和从角度误差补偿单元60输出的ΔPqe加和，从加和得到的值减去从压力差计算单元13输出的ΔP而算出压力差误差(压力误差值)ΔPe，将算出的压力差误差(压力误差值)ΔPe向压力差误差补偿单元15输出。
碰撞探测单元121探测出机器人手臂10已与外部的物体碰撞，将碰撞探测信号向矫正输出控制单元120输出。作为对碰撞进行探测的一例，在图12中使用机器人手臂10的关节角度误差。这是如下的方法，即对关节角度误差进行微分，在误差的时间微分的值大于事先决定的阈值时，推定为发生了碰撞。碰撞的探测方法除此之外还可以是使用拍摄机进行探测的方法、或利用接触传感器或力传感器等进行探测的方法。
其他构成与图5所示的第一实施方式的控制装置一样，省略说明。
在上述第三实施方式中，也可以得到与第一实施方式的效果一样的效果。
另外，在上述各实施方式中，以输出为关节角度，但并不限于此，在使输出计量单元104采用作为位移速度计量单元的一例的位移速度传感器，以输出值为位移速度进行位移速度控制的情况下，也是一样的。
另外，在上述各实施方式中，以输出为关节角度，但并不限于此，在使输出计量单元104采用作为力计量单元的一例的力传感器，以输出值为力进行力控制的情况下，也是一样的。
另外，在上述各实施方式中，作为内部状态计量单元107的一例设置了传感器，但在设置观测器(observer)并通过观测器来推定内部状态并使用内部状态的推定值的情况下，也会发挥一样的效果。
另外，在上述各实施方式中，作为弹性体致动器102，以通过流体压力驱动的流体压力驱动致动器为例进行了说明，但并不限于此，即便在通过电刺激对导电性聚合物、电介质聚合物、或各种凝胶等弹性体进行驱动的致动器的情况下，作为内部状态采用电场或电荷量等，由此发挥相同的效果。
图11A～图11C是作为弹性体致动器102的一例的导电性聚合物致动器的结构和动作说明图。该致动器成为由作为导电性高分子膜的聚苯胺膜体80a、80b夹持固体电解质成形体81的结构(参考图11A)。通过接通开关83，在电源82设定的电位差被提供给聚苯胺膜体80a、80b之间，一方的聚苯胺膜体80b被***阴离子而伸长，阴离子从另一方的聚苯胺膜体80a脱离而缩小，作为结果，发生了挠曲变形(参考图11B)。此时，一方的聚苯胺膜体80b相对于另一方的聚苯胺膜体80a，作为借助电解质形成体81连接的电极发挥作用。在电位差相反的情况下，如图11C所示，聚苯胺膜体80a、80b反方向变形。
图10是表示作为机器人手臂10A的弹性体致动器使用了导电性聚合物致动器时的弹性体致动器的控制装置的构成的图。与图5的构成图的不同点在于，压力传感器9、适应目标压力差矫正单元25、压力差计算单元13、目标压力差计算单元14和压力差误差补偿单元15分别换成电流计72、适应目标电荷量矫正单元70、电荷量计算单元73、目标电荷量计算单元71和电荷量误差补偿单元74。
目标电荷量计算单元71是目标内部状态决定单元105的一例，从目标角度矢量qd计算目标电荷量cd，向内部状态误差计算部109输出。
适应目标电荷量矫正单元70是适应目标内部状态矫正单元111的一例。适应目标电荷量矫正单元70，将目标电荷量的矫正值cd a向内部状态误差计算部109输出，以便对导电性聚合物致动器的输出误差进行矫正。
电流计72是内部状态计量单元107的一例，对流过各导电性聚合物致动器的电流i进行计量。由电流计72计量的电流i在电荷量计算单元73被积分，由此可以计算当前的电荷量c，将计算出的当前的电荷量c向内部状态误差计算部109输出。
位置误差补偿单元12被输入从输出误差计算部108输出的手尖位置/姿势误差re，向近似逆运动学计算单元23b输出位置误差修正输出Δcre。
近似逆运动学23b被输入在机器人手臂10计量的关节角度矢量的当前值q和来自位置误差补偿单元12的位置误差修正输出Δcre，将关节误差修正输出Δcqe向内部状态误差计算部109输出。在内部状态误差计算部109中，将关节误差修正输出Δcqe、目标电荷量cd和目标电荷量的矫正值cd a加和，计算从所述加和得到的值减去由电荷量计算单元73求出的当前的电荷量c得到的值(电荷量误差ce)，向电荷量误差补偿单元74输出。
电荷量误差补偿单元74，被输入来自内部状态误差计算部109的电荷量误差ce，按照对电荷量的误差进行矫正的方式，将电荷量误差修正输出u向机器人手臂10输出。
通过如上所述的构成，即便是导电性聚合物致动器，也可以实施本发明。
需要说明的是，通过适当组合上述的各实施方式当中的任意实施方式，可以发挥各自具有的效果。
另外，通过适应性地进行控制，通常与并非如此(未适应性地进行控制)的情况相比，会有稳定性受损的情况。但是，根据上述第一实施方式的上述控制装置，基本的目标压力差ΔPd由含有目标压力差计算单元14的目标内部状态决定单元105进行计算，由此无法修正的误差通过含有适应目标压力差矫正单元25的适应目标内部状态矫正单元111来补充。为此，与不存在目标压力差计算单元14的情况相比，可以减小适应目标压力差矫正单元25内的固定值(ax、aq、bx、bq)，可以不损害稳定性且适应性地对目标压力差进行矫正(可以按照减小误差的方式对目标压力差进行矫正)。进而，通过矫正输出控制单元120，在不需要适应目标压力差矫正单元25的功能时，也可以停止适应目标压力差矫正单元25的功能，所以发挥不损害稳定性的效果。
需要说明的是，通过适当组合上述的各实施方式当中的任意实施方式，可以发挥各自具有的效果。
产业上的可利用性
本发明的弹性体致动器的控制装置及控制方法、控制程序，有效用于作为进行通过弹性体致动器进行动作的机器人手臂的手尖位置的轨道控制等的位置控制的控制装置及控制方法、以及控制程序。另外，不限于机器人手臂，还可以用作生产设备等中利用弹性体致动器的旋转机构的控制装置及控制方法、以及控制程序、或线性滑块或冲压装置等利用弹性体致动器的直动机构的控制装置及控制方法、以及控制程序。
本发明参照附图对优选的实施方式进行了充分记述，但对于熟悉该技术的人来说，自然会进行各种变形或修正。这样的变形或修正只要未超出基于技术方案的本发明的范围，就可以理解为被本发明所包含。

Claims (21)

1.一种弹性体致动器的控制装置，其具备：
内部状态计量单元，其对所述弹性体致动器的内部状态进行计量；
输出计量单元，其对所述弹性体致动器的输出进行计量；
输出误差补偿单元，其通过输入所述弹性体致动器的输出的目标值和由所述输出计量单元计量的所述弹性体致动器的输出的计量值来对输出误差进行补偿；
目标内部状态决定单元，其通过所述弹性体致动器的输出的目标值来决定所述弹性体致动器的内部状态的目标值；
适应目标内部状态矫正单元，其当所述弹性体致动器的输出的目标值及所述弹性体致动器的输出的计量值之间产生了误差时按照减小其误差的方式决定内部状态的目标矫正值；和
内部状态误差补偿单元，其通过输入来自所述输出误差补偿单元的输出、从所述目标内部状态决定单元输出的内部状态的目标值、从所述适应目标内部状态矫正单元输出的内部状态的目标矫正值、以及来自所述内部状态计量单元的输出来对内部状态误差进行补偿，
根据所述内部状态误差补偿单元补偿的所述内部状态误差，控制使所述弹性体致动器的所述输出的计量值成为所述输出的目标值，
所述适应目标内部状态矫正单元，算出适应偏移值和适应增益值，使所述适应增益值与所述输出的目标值相乘得到的值、和所述适应偏移值加和，将该加和得到的值作为所述内部状态的目标矫正值，
所述适应偏移值是对从所述输出的目标值减去输出值得到的值再乘以增益得到的值进行积分而得到，所述适应增益值是从所述输出的目标值减去初始值得到的值与从所述输出的目标值减去输出值得到的值相乘，并将该相乘得到的值再乘以增益得到的值进行积分而得到。
2.如权利要求1所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
所述目标内部状态决定单元还取得所述弹性体致动器的输出的计量值，通过所述弹性体致动器的输出的目标值及所述弹性体致动器的输出的计量值来决定所述弹性体致动器的内部状态的目标值。
3.如权利要求1或者2所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
还具备加法运算部，其对所述目标内部状态决定单元的输出和所述适应目标内部状态矫正单元的输出进行加和，并将加和结果向所述内部状态误差补偿单元输出。
4.如权利要求1或者2所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
还具备矫正输出控制单元，其在使用所述适应目标内部状态矫正单元的状态或不使用的状态或停止来自所述适应目标内部状态矫正单元的输出的更新的状态之间进行切换。
5.如权利要求1或者2所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
还具备矫正输出控制单元，其在来自所述适应目标内部状态矫正单元的输出通过低通滤波器的状态或不通过状态之间进行切换。
6.如权利要求4所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
所述适应目标内部状态矫正单元具备判断单元，由所述适应目标内部状态矫正单元从所述目标轨道生成单元接受反复的信号，在由所述判断单元判断以时间序列排列有所述弹性体致动器的目标值的所述弹性体致动器的轨道为反复时，决定使用所述适应目标内部状态矫正单元。
7.如权利要求6所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
在使用所述适应目标内部状态矫正单元时，所述矫正输出控制单元在所述弹性体致动器的输出误差小于预先决定的阈值时，决定停止所述适应目标内部状态矫正单元的输出的更新。
8.如权利要求4所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
所述矫正输出控制单元，具备对所述弹性体致动器已与物体碰撞进行探测的碰撞探测单元，在通过所述碰撞探测单元探测出已碰撞时，决定停止所述适应目标内部状态矫正单元的输出的更新。
9.如权利要求4所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
所述矫正输出控制单元，决定在弹性体致动器起动时不使用所述适应目标内部状态矫正单元。
10.如权利要求4所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
所述矫正输出控制单元还具备低通滤波器，其在从不使用所述适应目标内部状态矫正单元的状态向使用的状态切换时，或在从不更新所述适应目标内部状态矫正单元的输出而停止的状态向更新的状态切换时，通过恒定时间输出而进行输出。
11.一种弹性体致动器的控制装置，其具备：
内部状态计量单元，其对所述弹性体致动器的内部状态进行计量；
输出计量单元，其对所述弹性体致动器的输出进行计量；
输出误差补偿单元，其通过输入所述弹性体致动器的输出的目标值和由所述输出计量单元计量的所述弹性体致动器的输出的计量值来对输出误差进行补偿；
目标内部状态决定单元，其通过所述弹性体致动器的输出的目标值来决定所述弹性体致动器的内部状态的目标值；
适应目标内部状态矫正单元，其当所述弹性体致动器的输出的目标值及所述弹性体致动器的输出的计量值之间产生了误差时按照减小其误差的方式决定内部状态的目标矫正值；和
内部状态误差补偿单元，其通过输入来自所述输出误差补偿单元的输出、从所述目标内部状态决定单元输出的内部状态的目标值、从所述适应目标内部状态矫正单元输出的内部状态的目标矫正值、以及来自所述内部状态计量单元的输出来对内部状态误差进行补偿，
根据所述内部状态误差补偿单元补偿的所述内部状态误差，控制使所述弹性体致动器的所述输出的计量值成为所述输出的目标值，
所述适应目标内部状态矫正单元具备规范模型，对所述输出的目标值、所述规范模型的输出和所述弹性体致动器的输出之间产生误差的情况下减小其误差的增益乘以所述输出的目标值和所述规范模型的状态变量得到的值进行加和，作为所述内部状态的目标矫正值。
12.如权利要求11所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
所述目标内部状态决定单元还取得所述弹性体致动器的输出的计量值，通过所述弹性体致动器的输出的目标值及所述弹性体致动器的输出的计量值来决定所述弹性体致动器的内部状态的目标值。
13.如权利要求11或者12所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
还具备加法运算部，其对所述目标内部状态决定单元的输出和所述适应目标内部状态矫正单元的输出进行加和，并将加和结果向所述内部状态误差补偿单元输出。
14.如权利要求11或者12所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
还具备矫正输出控制单元，其在使用所述适应目标内部状态矫正单元的状态或不使用的状态或停止来自所述适应目标内部状态矫正单元的输出的更新的状态之间进行切换。
15.如权利要求11或者12所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
还具备矫正输出控制单元，其在来自所述适应目标内部状态矫正单元的输出通过低通滤波器的状态或不通过状态之间进行切换。
16.如权利要求14所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
所述适应目标内部状态矫正单元具备判断单元，由所述适应目标内部状态矫正单元从所述目标轨道生成单元接受反复的信号，在由所述判断单元判断以时间序列排列有所述弹性体致动器的目标值的所述弹性体致动器的轨道为反复时，决定使用所述适应目标内部状态矫正单元。
17.如权利要求16所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
在使用所述适应目标内部状态矫正单元时，所述矫正输出控制单元在所述弹性体致动器的输出误差小于预先决定的阈值时，决定停止所述适应目标内部状态矫正单元的输出的更新。
18.如权利要求14所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
所述矫正输出控制单元，具备对所述弹性体致动器已与物体碰撞进行探测的碰撞探测单元，在通过所述碰撞探测单元探测出已碰撞时，决定停止所述适应目标内部状态矫正单元的输出的更新。
19.如权利要求14所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
所述矫正输出控制单元，决定在弹性体致动器起动时不使用所述适应目标内部状态矫正单元。
20.如权利要求14所述的弹性体致动器的控制装置，其中，
所述矫正输出控制单元还具备低通滤波器，其在从不使用所述适应目标内部状态矫正单元的状态向使用的状态切换时，或在从不更新所述适应目标内部状态矫正单元的输出而停止的状态向更新的状态切换时，通过恒定时间输出而进行输出。
21.一种弹性体致动器的控制方法，具备：
内部状态计量单元，其对所述弹性体致动器的内部状态进行计量；
输出计量单元，其对所述弹性体致动器的输出进行计量；
输出误差补偿单元，其通过输入所述弹性体致动器的输出的目标值和由所述输出计量单元计量的所述弹性体致动器的输出的计量值来对输出误差进行补偿；
目标内部状态决定单元，其通过所述弹性体致动器的输出的目标值来决定所述弹性体致动器的内部状态的目标值；
适应目标内部状态矫正单元，其当所述弹性体致动器的输出的目标值及所述弹性体致动器的输出的计量值之间产生了误差时按照减小其误差的方式决定内部状态的目标矫正值；和
内部状态误差补偿单元，其通过输入来自所述输出误差补偿单元的输出、从所述目标内部状态决定单元输出的内部状态的目标值、从所述适应目标内部状态矫正单元输出的内部状态的目标矫正值、以及来自所述内部状态计量单元的输出来对内部状态误差进行补偿，
根据所述内部状态误差补偿单元补偿的所述内部状态误差，控制使所述弹性体致动器的所述输出的计量值成为所述输出的目标值，
所述适应目标内部状态矫正单元，算出适应偏移值和适应增益值，使所述适应增益值与所述输出的目标值相乘得到的值、和所述适应偏移值加和，将该加和得到的值作为所述内部状态的目标矫正值，
所述适应偏移值是对从所述输出的目标值减去输出值得到的值再乘以增益得到的值进行积分而得到，所述适应增益值是从所述输出的目标值减去初始值得到的值与从所述输出的目标值减去输出值得到的值相乘，并将该相乘得到的值再乘以增益得到的值进行积分而得到。
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