コントローラーはロボットの動作を管理する。センサーのデータを読み取り、アルゴリズムを実行し、アクチュエーターにコマンドを送信する。それはロボットの脳、あるいは少なくとも意思決定を行動に移す脳の一部と言えるだろう。

コントローラーは、単一の関節に搭載された小型マイクロコントローラーから、数十軸を制御する産業用PCまで多岐にわたります。ドローンのフライトコントローラーは、毎秒数百回機体を安定させます。ロボットアームのコントローラーは、軌道を計画し、制限を適用し、ビジョンシステムと通信します。ハードウェアは、カスタムボード、PLC、またはリアルタイムソフトウェアを実行する標準的なコンピューターなど、様々なものが考えられます。

コントローラーの役割

• センサー入力を一定間隔で読み取ります。
• PID制御やモデル予測制御などの制御ループを実行します。
• アクチュエータに位置、速度、またはトルクの指令を送信します。
• 安全監視と緊急停止処理を担当します。
• ネットワークを介して他のシステムと通信する。

リアルタイム性能は極めて重要です。応答が遅いコントローラは、振動、不安定性、または衝突を引き起こす可能性があります。決定論的なタイミングは、速度そのものよりも重要です。そのため、多くのロボットは汎用コンピュータではなく、リアルタイムオペレーティングシステムや専用マイクロコントローラを使用しています。コントローラは安全性も担っています。関節の可動範囲を制御し、故障を監視し、異常が発生した際にはロボットを安全な状態に移行させます。優れたコントローラは、すべてが正常に動作しているときは目立たず、問題が発生したときには的確な判断を下します。