フィードバックループとは、出力の測定値に基づいて動作を調整するシステムのことです。出力は入力にフィードバックされます。出力が低すぎる場合は、システムは努力を増やします。出力が高すぎる場合は、努力を減らします。このループによって、システムは目標値に近い状態に維持されます。

ロボット工学ではフィードバックループが至るところに用いられています。モーターコントローラーは位置を測定して電圧を調整し、ドローンは傾きを測定してローターの回転速度を調整し、ロボットアームは力を測定して把持力を調整します。フィードバックがない場合、システムはオープンループで動作し、変化する状況に応じてドリフトします。

フィードバックループの構成要素

• センサー：出力値を測定します。
• コンパレータ：測定値を設定値と比較する。
• コントローラー：補正値を計算します。
• アクチュエータ：補正を適用する。
• プラント：制御されるシステム。

負のフィードバックは安定化させ、正のフィードバックは増幅させます。ほとんどの制御システムは、誤差を増やすのではなく減らすことを目的としているため、負のフィードバックを使用します。ループのゲインは、修正の積極性を決定します。ゲインが高いと修正は速くなりますが、振動する可能性があります。ゲインが低いと安定しますが、反応が鈍くなります。ループの調整は、ロボット工学における重要なスキルです。また、システム全般を考える上でも有用な方法です。結果を測定して調整するプロセスはすべて、フィードバックループを実行しています。概念は単純ですが、正しく行うのは容易ではありません。