インピーダンス制御

インピーダンス制御（Impedance Control）は、主にロボット工学や制御工学の分野で使われる力と動き（位置・速度）の関係性を制御する手法です。従来の位置制御とは異なり、外力が加わったときの「柔らかさ」や「しなやかさ」を調整できるのが特徴です。

🔧 インピーダンス制御とは？

物理的な「バネ-ダンパ-質量系」（Mass-Spring-Damper system）を模倣して、ロボットの力と位置の関係を制御する方法です。

数式モデル（1自由度の場合）:

$M\ddot{x} + D\dot{x} + Kx$

$F$ ：外力
$x$ ：位置（変位）
$M$ ：質量（慣性）
$D$ ：ダンパ係数（粘性）
$K$ ：バネ定数（剛性）

この式で、インピーダンス制御は「このような力と動きの関係をロボットに持たせたい」として目標の運動を定めます。

🧠 どんなときに使うの？

✅ 用途例

ロボットアームが人と安全に接触する必要があるとき（例：介護ロボット）
外界との力の相互作用を適切に制御したいとき（例：組立作業、表面研磨）
柔軟な動きや受動的な力の吸収が求められるタスク

🚩 従来の制御との違い

制御方式	特徴
位置制御	指定した位置に正確に移動（硬い動き）
力制御	指定した力を維持（不安定になりやすい）
インピーダンス制御	力と位置の「関係性」を制御（柔軟な応答が可能）

🔄 インピーダンス vs アドミタンス制御

特徴	インピーダンス制御	アドミタンス制御
入力	位置（速度、加速度）	力（トルク）
出力	力	位置（速度）
適用先	軽量・高剛性のアクチュエータに向く	重量のあるロボットに向く

💡 応用例

協働ロボット（協調作業）
人間と接触するリハビリロボット
精密な接触が必要な医療ロボット
力触覚フィードバック付きの遠隔操作（テレオペレーション）

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